luni, 9 iunie 2014

Organe umane construite la imprimanta 3D

„90% dintre pacientii de pe lista de transplant sunt în așteptare pentru un rinichi. Pacientii mor în fiecare zi, pentru că nu avem suficiente organe» spune dr A. Atala.

Anthony Atala, MD, este director al Wake Forest Institutul de Medicina regenerativa, și Boyce profesor WH si presedinte al Departamentului de Urologie de la Wake Forest Baptist Medical Center - Universitatea Wake Forest. Dr. Atala este un chirurg practicant si un cercetator in domeniul medicina regenerativa. Activitatea sa actuala se concentreaza pe crestere de noi celule umane, tesuturi si organe. Dr. Atala conduce o echipa de aproximativ 300 de medici si cercetatori. Zece aplicații de tehnologii dezvoltate in laboratorale Dr. Atala au fost utilizate clinic.

Acum, el se foloseste de imprimante cu jet de cerneală în care celulele înlocuiesc cerneala; strat cu strat, un obiect 3D poate fi tipărit în 40 de minute, cum ar fi o bucată de os implantat la un pacient real.

El descrie modul în care aceste scanări reconstruiesc întregul volum al unui rinichi al unui pacient personalizat. Ingineria furnizează înlocuitori pentru corp , iar aceste informații sunt procesate pentru a crea scanari de straturi unice, la fel ca feliile de la un RMN. Aceste scanari devin instrucțiunile cu modul în care straturile de celule sunt de imprimat pentru a genera rinichii unui anumit pacient. Un rinichi bioengineered, ca produs finit, are aspectul unui piept de pui crud, dar de fapt aceasta este facut din celule umane reale.

Acum se caută noi tehnologii pentru a restabili tesutului functional si aceasta e posibil datorită a trei evoluții în domeniu. În primul rând, dr Atala a mentionat proiectarea de biomateriale potrivite pentru inginerie de organe. Biomateriale sunt importante, deoarece ele sunt modelate într-o schela 3D, care este apoi acoperită la un moment dat cu cu un strat de celule reale ale pacientului pentru a reconstrui organ. În al doilea rând, el a menţionat tehnologia xare este folosită pentru dificila creaştere de celule umane in afara corpului; numeroase progrese au făcut acest lucru banal pentru cele mai multe celule, cu câteva excepții notabile, inclusiv ficat, pancreas, și celulele nervoase. În cele din urmă, Dr. Atala a declarat că una dintre cele mai mari provocări în bioinginerie a fost recrearea vascularizării organelor, dar noi tehnici de fabricatie cu biomateriale permite vascularizarea pentru organele care urmează să fie construite.

Dr Atala are o viziune de viitor, în care noi imprimante 3D pot fi proiectate în cazul în care un scaner ar crea mai întâi o hartă în relief a rănii unui pacient și apoi imprimarea se va face direct pe pacient pentru a construi straturi de tesut regenerat.

Proiect medical revolutionar: Inima umana ar putea fi obtinuta la imprimanta 3D

Dupa ce oamenii de stiinta au revolutionat domeniul medical prin realizarea venelor, valvelor sau urechilor umane la imprimanta 3D, acestia incearca un proiect mai ambitios : obtinerea primei inimi umane printate prin aceeasi metoda.
Cercetatorii americani de la Universitatea din LouisVille, Kentucky, SUA, au inceput deja demersurile pentru printarea primei inimi umane la imprimanta 3D, proiect care ar putea revolutiona domeniul transplantului de organe.
Inima obtinuta cu ajutorul imprimantei 3D va fi bioficiala, anunta cercetatorii, ceea ce inseamna ca va fi jumatate naturala, jumatate artificiala. Principala provocare a oamenilor de stiinta este sa faca celulele printate sa functioneze impreuna, ca intr-o inima umana, iar apoi, sa descopere o metoda de a oxigena organul dupa printare.
Cu toate acestea, expertii sunt increzatori in sansele proiectului si spera ca, peste cativa ani, sa realizeze primele transplanturi umane cu acest organ printat la pacienti umani care au nevoie de o inima noua.

Ideile pentru utilizarea tehnologiei pentru imprimare 3D sunt, dupa cum se pare, nelimitate. Un start-up din San Diego a reușit să printeze un ficat. Organul a fost realizat folosind straturi de celule care se regăsesc și într-un organ uman. Experimentul lor a fost declarat un succes, din moment ce organul a supraviețuit timp de 40 de zile.
Organovo este o firmă din San Diego specializată pe bioprintarea ţesuturilor umane, care plănuieşte să utilizeze această tehnologie pentru a crea, până la finele anului 2014, un ficat printat 3D. Compania a declarat într-un interviu acordat site-ului ComputerWorld că a reuşit să depăşească un mare obstacol în ceea ce priveşte crearea unui sistem vascular capabil să asigure unor astfel de organe oxigenul şi nutrienţii ce le sunt absolut vitali.

Ficatul pe care Organovo urmează să îl creeze nu va fi adecvat pentru realizarea transplanturilor, dar va fi totuşi extrem de util pentru cercetări ştiinţifice şi pentru testarea medicamentelor, lucru ce ar putea, pe de o parte, elimina definitiv controversatele practici de testare pe animale şi, pe de altă parte, ar putea reduce semnificativ costurile astronomice ale testării de medicamente. Însă dacă ştiinţa a ajuns până aici, putem spera ca pe viitor să fie rezolvată şi problema transplanturilor de organe.

In România, la Cluj-Napoca, Clinica de chirurgie maxilo-facială şi Universitatea Tehnică au au o cooperare pentru efectuarea de transplanturi de organe constituite din compoziţie de titan, îndeosebi oase.

Au în curs cercetări privind realizarea de implanturi specializate cu celule dela pacienţi.

Fractali

1. Introducere

Istoria fractalilor nu este lungă. A început brusc, în 1975, cu lucrarea revoluţionară a matematicianului Benoit Mandelbrot, "O teorie a seriilor fractale", care mai târziu a devenit cartea sa manifest "Geometria fractală a naturii". Mandelbrot a inventat cuvântul "fractal" pentru a reuni munca multora dinaintea sa.

1.1. Primii fractali

Matematicieni ca Waclaw Sierpinski, David Hilbert, George Cantor şi Helge von Koch au creat primii fractali, în general ca exerciţii abstracte, neavînd nici o idee despre semnificaţia lor. Mulţi dintre ei considerau aceste forme patologice, dizgraţioase sau chiar dezgustătoare. Ce şocaţi ar fi acum să afle că sunt mai cunoscuţi tocmai prin acele forme care i-au îngrozit mai mult. Câţiva dintre aceşti pionieri aveau motive întemeiate pentru dezgustul lor, pentru aceste "aberaţii" geometrice. Ei au simţit că descoperiseră ceva ce sfida şi ameninţa câteva din convingerile cele mai preţioase. O evaluare ulterioară ne arată că perioada lor (aproximativ 1875-1925) era de fapt o perioadă de criză în matematică. Iar şi iar, matematicienii dădeau peste forme bizare care intrau în contradicţie cu viziunea lor despre spaţiu, suprafaţă, distanţă şi dimensiune.

1.2. Definiţia fractalilor

În 1982, Mandelbrot şi-a extins două eseuri anterioare, creînd lucrarea deschizătoare de drumuri "Geometria fractală a naturii". El a inventat cuvântul "fractal" (din latinescul "frangere" care înseamnă "a sparge în fragmente neregulate"), astfel încât inversele forme au putut fi unificate sub un singur nume. Pentru a fi clasificată oficial ca fractal, o formă trebuie să aibă dimensiunea Hausdorff-Besicovitch mai mare decât dimensiunea sa topologică tradiţională. Pe scurt, fractalii sunt toate acele ciudăţenii care umplu spaţiul şi pe care matematicienii le abandonaseră ca fiind dezarmant de complexe. Mandelbrot nota patetic: "deoarece cuvântul algebra derivă din cuvântul arab jabara (a lega împreună), între cuvintele fractal şi algebră este o contradicţie etimologică".

1.3. Geometria fractală

Benoit Mandelbrot şi-a întemeiat geometria fractală bazându-se în principal pe simularea sa încununată de succes a tendinţei preţurilor bunurilor de consum, iar analiza pieţii rămâne una din cele mai atrăgătoare aplicaţii ale geometriei fractale. Piatra Filosofică a oricărui analist al pieţii este, desigur, să precizeze comportarea preţurilor cu destulă exactitate pentru a se umple de bani

cât mai repede. Dacă cineva a pus mâna pe aceasta Piatră, probabil că îşi foloseşte câteva din miliardele sale pentru a-şi apăra secretul. În domeniul pieţii, ca şi în alte domenii în care fractalii şi haosul dau rezultatele, rareori se dovedesc atât de folositori pentru prezicere, pe cât sunt pentru simulare.

1.4. Simularea fractală

Simularea fractală poate modela şi prezice natura general statistică a unui sistem, fără să-i prevadă comportarea specifică într-un anumit moment. De exemplu, simulările din 1953 ale lui Mandelbrot asupra preţului bumbacului continuau sa prezică cu exactitate cantitatea de variaţie din preţul bumbacului, atât lunară cât şi anuală. Totuşi, ele nici măcar nu pot pretinde cât ne indică preţul bumbacului în 2002.

2. Exemple de fractali

Prin anii 1980, grafica pe calculator a progresat într-atât încât forme ca "Linia de coastă Koch" şi "Covorul lui Sierpinski" puteau fi reprezentate cu detalii explicite. "Geometria fractală a naturii" era o galerie a acestora şi a altor forme geometrice, dintre care multe nu fuseseră văzute niciodată. Multe dintre ele erau simple automate celulare în care fiecare linie era transformată repetat în linii mai mici. După ce a lucrat o perioadă cu fractalii "naturali" auto-reflectivi, Mandelbrot a descoperit că procesele iterative similare pot produce construcţii matematice abstracte cum ar fi faimoasa "serie Mandelbrot" şi "seria Julia". Ca şi alţi fractali, aceste serii au fost descoperite cu mult înainte de Mandelbrot, dar erau atât de complexe încât necesitau calculatoare puternice pentru a le cerceta şi vizualiza.

Unul dintre primii şi cei mai faimoşi fractali matematici a fost inventat de un astronom. La începutul anilor 1960, Michel Hanon de la Observatorul din Nisa, în Franţa, a observat o comportare tulburătoare într-un simplu model al stelelor care orbitează într-o galaxie. Câteva dintre orbite erau line şi stabile, în timp ce altele păreau aproape aleatoare. La început, el şi colegii lui au ignorat pur şi simplu orbitele anormale presupunînd că ele apar datorită unor erori de calcul inexplicabile. În cele din urmă, Henon a descoperit că acest tip de comportare haotică era o parte esenţială a dinamicii orbitelor stelare.

2.1. Fractalii ca o artă

Chiar înainte ca fractalii să fie larg acceptaţi ca matematică adevărată, imaginile pe care ei le produceau au devenit foarte populare. Matematicienii artişti, cum ar fi Richard Voss, Greg Turk şi Alan Norton au perfecţionat procedurile de bază ale lui Mandelbrot pentru a creea peisaje uimitoare, atât realiste cât şi abstracte. Brusca revenire a matematicii ca artă a fost mult întârziată. Ştiinţa şi matematicile secolelor al XIX-lea şi al XX-lea pierduseră legătura cu vizualul şi intuitivul. Teoriile moderne, ca relativitatea şi mecanica cuantică, sunt frumoase şi elegante dar trebuie să fii un Albert Einstein sau Erwin Schrodiger pentru a le aprecia frumuseţea. Pe de altă parte, atât nespecialiştii cât şi matematicienii pot aprecia chiar şi cea mai abstractă imagine fractală.

2.2. Fractalii şi ştiinţa

În timp ce fractalii câştigau toate premiile la expoziţiile de grafică pe calculator, aproape toate disciplinele ştiinţifice descopereau frumoasele lor modele haotice. Fizicienii, trasînd grafic starea particulelor, găseau tulburătoare opere de artă apărînd pe imprimantele lor. Biologii şi psihologii diagnostichează "boli dinamice", care apar când ritmurile fractale devin desincronizate. Seismologii chiar au descoperit valuri fractale care străbat scoarţa terestră. Meteorologii, economiştii, chimiştii, hidrologii şi aproape toate ramurile inginereşti se întâlneau cu forme care erau mult mai frumoase decat previzibile.

În anii 1980, fractalii răsăreau din fiecare ecuaţie sau procedură binecunoscută, de la metoda lui Newton până la banala funcţie cosinus. La începutul anilor 1980, matematicianul Michel Barsley s-a alăturat rândurilor mereu crescînde de "fractalieri". Când era copil, Michel a fost fascinat în mod deosebit de anumite ferigi. Nu a putut stabili exact ce conferea ferigilor frumuseţea lor magică decât mulţi ani mai târziu. Observând modul în care fiecare frunză se aseamană cu întreagul, el a scris un program simplu pe calculator pentru a modela aceste caracteristici. Imaginea rezultată era mult mai reală decât s-a aşteptat şi a devenit în curând unul dintre cei mai faimoşi fractali in lume.

Barnsley a continuat să dezvolte o metoda nouă, unică, de desenare a fractalilor: "Jocul Haosului". Chiar şi mai important, în 1985, Barnsley şi John Elton au demonstrat că orice imagine din lume poate fi reprezentată cu ajutorul unei binecunoscute categorii de fractali. Acesta era un pas uriaş înainte pentru o comunitate intelectuală inundată de fractali, dar căreia îi lipsea un sistem inteligibil pentru reprezentarea lor. O tehnică creea mulţi fractali, alta pornea automate celulare şi o alta simula înregistrările grafice ale cutremurelor, iar o tehnică diferită era necesară pentru a realiza minunatele vârtejuri şi focalizări. Barnsley şi Elton au prevăzut metoda unică şi simplă de realizare a aproape tuturor imaginilor auto-reflective, incluzînd şi toate imaginile despre care nimeni nu se gândise că ar fi auto-reflective.

Energetica şi fractalii

Sinergetica încearcă în mod sistematic să găsească reguli din care să reiasă faptul că ordinea se stabileşte (răsare) în procesele complexe. Imaginile sunt părţi integrante ale acestei tradiţii care reflectă ordinea şi haosul în competiţia lor pentru a coexista. Imaginile arată tranziţia de la una la cealaltă şi cât de complexă este această zonă de tranziţie. Chiar dacă imaginile relevă frumuseţea acestor regiuni de tranziţie, totodată ele reprezintă o încercare de a răspunde la întrebarea centrală:

Cum depind structura şi limitele de parametri?

În regiunile de graniţă are loc trecerea de la o formă de existenţă la alta: de la ordine la dezordine, de la starea magnetică la starea non-magnetică sau cum pot fi interpretate entităţile care se întâlnesc la limită.

Imaginile reprezintă procese care sunt, desigur, idealizări simplificate ale realităţii. Principiul părţii asemănătoare cu întregul (principiul auto-asemănării) este cuprins şi realizat aproximativ în natură: în liniile de coastă, albiile fluviilor, formaţiunile noroase, copaci, în curgerea tumultuoasă a lichidelor şi în organizarea ierarhică a sistemelor vii. Benoit Mandelbrot a fost cel care "ne-a deschis ochii" pentru a observa geometria fractală a naturii. Procesele care produc astfel de structuri au fost situate mult timp în matematică şi fizică. Ele sunt simple "procese de feed-back" în care aceeaşi operaţie este efectuată în mod repetat, producţia unei repetiţii fiind modul de pornire al repetiţiei următoare.

Fractalii se află peste tot în jurul nostru, luând forma unui lanţ muntos sau se regăsesc în unduirea liniei de ţărm. Ca şi formaţiunile noroase şi focurile licărind, unii fractali suferă schimbări continue, în timp ce alţii, cum ar fi copacii sau sistemul vascular omenesc, reţin structura pe care au căpătat-o în evoluţia lor. Conceptul matematic de "fractal" caracterizează obiecte cu o diversă gamă de structură şi care astfel reflectă principiul ierarhic de organizare. Obiectele fractale nu îşi schimbă forma în mod semnificativ când sunt observate la microscop. În 1980, Mandelbrot a găsit un principiu ce organizează un întreg univers de structuri asemănătoare cu întregul într-o manieră neaşteptată.

3.2. Ştiinţa şi arta

Ştiinţa şi arta: două modalităţi complementare de exprimare a lumii naturale - una analitică, cealaltă intuitivă. Ne-am obişnuit să le vedem ca fiind poli opuşi şi totuşi:

Depind Ştiinţa şi Arta una de cealaltă?

Gânditorul, încercînd să penetreze fenomenul natural cu înţelegerea sa, caută să reducă complexitatea la câteva legi fundamentale. Nu este tot el visătorul, aruncîndu-se în bogăţia de forme şi văzîndu-se ca parte integrantă a eternului joc al evenimentelor naturale? Ca şi când ele s-au simţit limitate într-un singur suflet, mintea artei şi mintea ştiinţei s-au despărţit: un Faust a devenit două jumătăţi - fiinţe dimesionale. Divergenţa pare ireversibilă şi ceea ce ambele laturi au promovat împreună în timpul iluminismului a devenit acum fără fundament ştiinţific.

Raţionalitatea rece a ştiinţei şi tehnologiei a pătruns şi transformat lumea în aşa fel încât ar putea distruge viaţa. Inspiraţia artei poate doar răspunde neputincios, cu amărăciune. Nu mai este suficient să descoperi legi de bază şi să înţelegi cum funcţionează lumea "în principiu". Devine din ce în ce mai importantă scoaterea în evidenţă a modelelor în care aceste principii se arată în realitate. Mai mult decât legi fundamentale operează în ceea ce este de fapt. Sunt luate decizii ale căror consecinţe nu pot fi prevăzute, deoarece fiecare decizie are caracterul unei amplificaţii. Cunoaşterea creşte din lupta pentru a afla elementele esenţiale şi a le prezenta într-o "coajă de nucă".

3.3. Concluzii deschise

Nimeni nu ştie cu siguranţă cum răsar spiralele şi ramurile din seriile Manderlbot şi Julia din simple ecuaţii neliniare şi nici de ce urmăresc ele atât de aproape modelele arhetipale ale naturii. Aceste teme sunt în prim-planul cercetării matematice şi ştiinţifice actuale. Când o serie de ecuaţii este lăsată în seama propriilor sale iteraţii întortocheate, matematica însăşi pare să găsească plăcere în poezia vizuală naturalistă. Încă din cele mai vechi timpuri, ordinea clară a matematicii a fost într-o poziţie făţişă faţă de haosul care nu ţine cont de nici o regulă a naturii. Totuşi, matematicienii au fost întotdeaua încântaţi de natură şi au încercat să imite modelele naturale. În prezent, profunda şi deseori misterioasa legătură dintre aceste două domenii pare să devină brusc mai strânsă.

Oamenii de ştiinţă sunt prinşi în mijlocul acestei interacţiuni dintre raţiune şi observaţie. De aici, ei au obţinut noi instrumente puternice pentru a modela aproape toate fenomenele naturale. De asemenea, ei trebuie să facă faţă provocării stârnite de asimilarea unei noi viziuni asupra Universului şi căderea în desuetudine a multor tipare de gândire îngrădite.

luni, 10 iunie 2013

Armele nucleare

Dicționarele definesc arma nucleară ca un dispozitiv ce eliberează într-o manieră explozivă energia nucleară produsă de o reacție în lanț de fisiune, sau fisiune și fuziune.

Arma nucleară face parte din categoria armelor de distrugere în masă destinate uciderii unui mare număr de oameni și/sau distrugerii structurilor construite de om, sau biosferei în general.

Prima armă nucleară cu fisiune a eliberat o cantitate de energie echivalentă cu cea rezultată din explozia a 20.000 tone de TNT (trinitrotoluen), în timp ce prima armă termonucleară (cu fisiune și fuziune) a eliberat o energie echivalentă cu 10.000.000 tone de TNT. La nivelul anului 2012 pe plan mondial existau circa 19.000 de focoase nucleare din care 4.400 sunt menținute în stare operațională, gata oricând pentru a fi utilizate.

Tipuri

În prezent există două tipuri de arme nucleare: cele bazate exclusiv pe reacția de fisiune nucleară și cele care utilizează fisiunea nucleară pentru amorsarea reacției de fuziune nucleară.

Armele bazate pe fisiunea nucleară constau dintr-o cantitate de uraniu îmbogățit care formează o masă supra-critică în care se dezvoltă exponențial reacția în lanț. Masa supra-critică se realizează fie prin implantarea unei piese din material fisionabil în masa subcritică (metoda proiectilului) fie prin comprimarea (cu explozivi chimici) unei sfere de material fisionabil până se atinge masa supra-critică (metoda imploziei).

Arma nucleară cu fuziune (arma termonucleară, bomba cu Hidrogen) folosește energia rezultată din fisiune pentru a comprima și încălzi deuteriul și tritiul până aceștia fuzionează.

Există și arme nucleare cu destinații speciale precum arma cu neutroni sau arma cu contaminare radioactivă. Arma cu neutroni este o armă termonucleară construită special pentru a produce un flux mare de neutroni ce produce multe decese dar nu produce contaminare radioactivă și nu afectează construcțiile. Arma cu contaminare este o armă cu fisiune învelită cu un material (cobalt, aur) care produce o contaminare radioactivă extrem de puternică.

Din punct de vedere al strategiei militare armele nucleare se împart în : arme strategice (care vizează țări sau populații mari) sau tactice (utilizate numai pe câmpul de luptă). Armele nucleare strategice sunt transportate la țintă cu avioane sau rachete. Armele tactice sunt transportate cu rachete, artilerie, torpile, etc.

În perioada 1960-1980 SUA și URSS au folosit dispozitive explozive bazate pe energie nucleară pentru scopuri comerciale (explozii nucleare pașnice). Tratatul de eliminare a testelor nucleare din 1966 a interzis toate exploziile nucleare, indiferent de scopul lor.

Efecte

Explozia nucleară are efecte imediate și întârziate. Unda de șoc, radiația termică, radiația ionizantă promptă produc distrugeri mari în câteva secunde sau minute de la detonare. Efectele întârziate precum căderile radioactive acționează pe perioade mari de timp, de la ore la ani.

• Unda de șoc produce modificarea bruscă a presiunii aerului și vânturi puternice. Construcțiile mari sunt distruse de modificarea presiunii aerului în timp ce vânturile puternice distrug vegetația și omoară oamenii. Dacă explozia are loc la suprafața sau în apropierea solului se produce un crater din care materialul este ridicat în atmosferă, de unde revine sub forma de depuneri radioactive.

• Circa 35% din energia exploziei este sub forma de radiație luminoasă și termică (căldură). Radiația luminoasă produce orbirea prin arderea retinei. Radiația termică produce arsuri ființelor vii și incendierea materialelor combustibile.

• Efectele radiațiilor nucleare directe sunt în general mai mici decât cele ale undei de șoc sau radiației termice. La armele cu neutroni spre exemplu efectul radiației directe (neutroni) este cel mai puternic. Iradierea directă cu radiații nucleare duce la deces sau în cazul dozelor mai mici la boala de iradiere.

• Particulele radioactive ridicate în atmosferă (norul în formă de ciupercă) revin pe pământ în apropierea locului exploziei. Ele nu produc multe decese deoarece afectează zona unde oamenii au fost deja uciși de celelalte efecte. În funcție de condițiile meteorologice, norul radioactiv poate fi deplasat la distanțe mari iar depunerile pe sol pot afecta zonele mai îndepărtate.

• Undele electromagnetice produse de explozie rezultă prin absorbția radiației gama în aer și în sol. Pulsul de unde electromagnetice generează câmpuri electrice de mii de volți pe durate extrem de scurte. Consecințele privesc în special comunicațiile și rețelele electrice.

Istoric

Istoria armei nucleare începe cu scrisoarea trimisă de Albert Einstein la 2 august 1939 președintelui Franklin D. Roosevelt. La scurt timp guvernul SUA a lansat proiectul de realizare a armei nucleare cunoscut sub numele de “Proiectul Manhattan”.

Deoarece pentru realizarea armei nucleare era nevoie de uraniu îmbogățit a fost construită la Oak Ridge – Tennessee o instalație de îmbogățire prin procedeul de difuzie gazoasă, pus la punct de Harold Urey, iar la Universitatea California Ernest Lawrence a pus la punct procedeul separării magnetice a izotopilor uraniului. Pe parcursul a șase ani, 1939-1945 în proiectul Manhattan au fost cheltuiți peste 2 miliarde de dolari. La proiectul Manhattan au participat a pleiadă de savanți conduși de Robert Oppenheimer: David Bohm, Leo Szilard, Eugene Wigner, Otto Frisch, Rudolf Peierls, Felix Bloch, Niels Bohr, Emilio Segre, Enrico Fermi, Klaus Fuchs, Edward Teller. Prima armă nucleară a fost testată la 16 iulie 1945 în deșertul New Mexico.

Armele nucleare s-au folosit împotriva oamenilor doar de două ori, și anume în anul 1945 în jurul încheierii celui de-al doilea război mondial, când SUA au aruncat câte o singură bombă atomică cu fisiune asupra orașelor japoneze Hiroshima și Nagasaki. Primul eveniment a avut loc în dimineața zilei de 6 august 1945, când Statele Unite ale Americii au aruncat un dispozitiv tip pistol, cu uraniu, cu codul „Little Boy” (Băiețelul), asupra orașului Hiroșhima. Al doilea eveniment a avut loc după trei zile, la 9 august 1945, când un dispozitiv tip implozie, cu plutoniu, cu codul „Fat Man” (Grasul), a fost aruncat asupra orașului Nagasaki. Norul, sau „ciuperca” acestei bombe s-a înălțat mai mult de 18 kilometri deasupra hipocentrului exploziei.

Folosirea acestor 2 bombe, din care a rezultat moartea imediată a aproximativ 100.000 – 200.000 de oameni (majoritatea civili) și chiar și mai mulți cu trecerea timpului, a fost și rămâne controversată. Criticii spun că a fost un act de omucidere în masă inutil, în timp ce alții sunt de părere că de fapt s-a limitat numărul de victime de ambele părți prin grăbirea sfârșitului războiului și evitarea unor lupte sângeroase pe teritoriul Japoniei; de asemenea se aduce argumentul reducerii înaintării sovietice (și comuniste) în Asia drept una din consecințele acestor bombe.

Dezarmarea și neproliferarea

Tratatul de neproliferare nucleară are ca obiectiv prevenirea răspândirii armelor nucleare și a tehnologiilor de fabricare a acestora, promovarea cooperării în domeniul utilizării pașnice a energiei nucleare și în final dezarmarea nucleară.

Deschis pentru semnare în 1968 tratatul a intrat vigoare în 1970 și în prezent este semnat de 190 de state inclusiv cele 5 state deținătoare în mod oficial de arme nucleare. Pentru asigurarea neproliferării și întărirea încrederii între statele semnatare tratatul stabilește un sistem de garanții nucleare în reponsabilitatea AIEA. Tratatul promovează cooperarea și accesul egal al statelor la utilizarea pașnică a energiei nucleare și în același timp previne deturnarea materialului fisionabil pentru fabricarea de arme.

Riscul proliferării armelor nucleare nu este complet eliminat deoarece unele țări precum India (80-110 focoase active), Pakistan (90-110 focoase active), Coreea de Nord (10 focoase active) și Israel (75-200 focoase active) nu au semnat tratatul și au dezvoltat în secret arsenale nucleare.

În 1996, la solicitareaONU Curtea Internațională de Justițiea emis o opinie consultativă privind « Legalitatea amenințării sau folosirii armelor nucleare ». Curtea a stabilit că amenințarea sau folosirea armelor nucleare ar putea viola diferite articole ale dreptului internațional, inclusiv Convenția de la Geneva, Convenția de la Haga, carta ONU și Declarația universală a drepturilor omului.
Impactul asupra mediului

Producerea și testarea armelor nucleare în Rusia (fosta URSS) a condus la contaminarea excesivă a anumitor regiuni, peste limitele admisibile

Numai suprafața contaminată de activitățile Minatom depășește 480 km2. O problemă gravă privește stocarea necorespunzătoare a deșeurilor nucleare. Circa 650 milioane m3 de deșeuri stocate de Minatom conțin o activitate de 2 miliarde de Ci. Alte organizații dețin 12 000 tone de combustibil ars cu o activitate de 8,2 miliarde de Ci. În plus, cantități foarte mari de ape puternic contaminate (1,5 miliarde Ci) au fost injectate în subteran sau pur și simplu aruncate în lacurile sau râurile din apropiere. Din cele 184 submarine nucleare scoase din uz acum 10-15 ani 104 au rămas cu combustibilul ars la bord, iar starea lor precară reprezintă un mare pericol pentru mediu.

Începând din 1989 SUA a înființat la Departamentul Energiei un oficiu dedicate eliminării riscurilor asociate moștenirii Războiului Rece.

Cea mai mare parte din această moștenire radioactivă provine din instalațiile de producere a uraniului îmbogățit și a plutoniului (minele de uraniu, prelucrarea chimică a uraniului, îmbogățirea, fabricarea combustibilului și a țintelor, iradierea în reactor, separarea chimică a plutoniului). Deșeurile generate la extragerea plutoniului reprezintă 85% din radioactivitatea asociată producerii armamentului nuclear, 71 % din apele contaminate și 33 % din terenurile contaminate.

Activitățile de producere a armamentului nuclear au lăsat o moștenire de 1500 milioane metri cubi de ape contaminate (inclusive ape subterane) și 73 milioane metri cubi de solide contaminate.

Masina timpului-exista?

Calatoria in timp este unul dintre cele mai vechi si mai dragi visuri ale scriitorilor de anticipatie. Poate fi el realizat? Daca ne raportam la teoria relativitatii, nu exista motive intemeiate care sa impiedice acest fenomen; concretizarea lui ar insemna rezolvarea a nenumarate probleme cea mai mare dintre acestea fiind construirea unei masini a timpului.

La inceputul anilor ‘80, a fost lansata ideea calatoriei in timp printr-o gaura de vierme. Gaura de vierme este o structura ipotetica a spatiu-timpului, reprezentata sub forma unui tunel lung si subtire care face legatura intre doua puncte de spatiu-timp. Ea ar fi o zona de gravitatie intensa, asemanatoare unei gauri negre; dar, in timp ce gaura neagra este o calatorie catre nicaieri, gaura de vierme are atat intrare, cat si iesire. In limbajul SF, o gaura de vierme este o scurtatura intre doua puncte din spatiu-timp.

Obiectele care trec prin ea pot fi proiectate in trecut sau in viitor. Unii fizicieni cred ca gauri de vierme, de dimensiuni colosale, apar la fiecare Big-Bang, deci ele se afla undeva in Cosmos. Altii considera ca gaurile de vierme ar trebui cautate in microlumea cuantica. Unii ingineri si fizicieni cu idei mai nonconformiste au cochetat, la nivel teoretic, cu ideea construirii unei gauri de vierme, deci a unei masini a timpului. Va prezentam, pe scurt, demersul lor, sfatuindu-va totodata: Don’t try this at home!

1. Coliziunea

Primul pas in construirea unei gauri de vierme ar incepe nu in Cosmos, ci intr-un mediu controlat (laborator), in interiorul unui accelerator de particule numit collider. Asta pentru ca, daca am incerca sa cream o gaura de vierme in spatiu, ar trebui sa facem o taietura in spatiu-timp, ceea ce ar duce la eliberarea unor energii colosale, avand drept consecinta distrugerea naturii sau formarea de gauri negre. De aceea, cea mai buna idee ar fi manipularea particulelor la o scara cat mai mica, iar asta ar urma sa intre in sarcina collider-ului.

Collider-ul recreeaza conditiile care existau la cateva microsecunde dupa Big Bang, atunci cand temperatura era de 10 miliarde de miliarde de grade Celsius. El izbeste doua nuclee de uraniu cu o viteza enorma. Socul impactului amesteca nucleele dand nastere unui corp amorf, compus din constituenti de baza: quarci si gluoni (quarc – particula de baza care formeaza particulele elementare; gluon – particula ipotetica, neutra, fara masa, care se pare ca ajuta, alaturi de quarci, la formarea celorlalte particule). Primul collider din lume a fost inventat in 2002, in laboratorul CERN din Elvetia.

2. Implozia

Corpul amorf format din quarci si gluoni este pus intr-un shaker, care il amesteca cu o intensitate de 100 x 1018 x 1018 amperi. Pentru a crea aceasta intensitate, shaker-ul trebuie sa fie o incapere vidata, securizata, ai carei pereti sa fie formati din campuri magnetice. In interiorul sau se introduce corpul amorf, apoi se dezvolta o energie echivalenta cu cea obtinuta prin detonarea a 20 de bombe termonucleare. In acel moment, campurile magnetice se comprima si strivesc corpul amorf. Teoretic, dupa ce are loc explozia, la o scara incredibil de mica, spatiul se transforma intr-o agitatie clocotitoare, numita de fizicieni spuma de spatiu-timp.

Aici se formeaza si dispar in permanenta gauri de vierme temporare. Pentru a captura una dintre ele, e necesar sa se injecteze, prin implozie, un puls energetic echivalent cu 10 x 1018 jouli. Daca implozia functioneaza, corpul amorf agitat livreaza un impuls din magnitudinea sa spre o gaura de vierme temporara, luand-o in posesie si stabilizand-o indeajuns pentru pasul urmator.

3. Marirea

Pentru a trimite un temponaut intr-o gaura de vierme, aceasta ar trebui sa fie, in mod evident, de cel putin cativa metri latime, deci gaura de vierme microscopica trebuie marita. Marirea necesita folosirea unui camp antigravitational, care scoate gaura de vierme din spuma spatiu-timp. Pentru a genera antigravitatie, se poate injecta in gaura de vierme energie negativa, dar procurarea acesteia nu este usoara. O energie laser de foarte mare intensitate ar putea sa lanseze impulsuri scurte, gratie carora s-ar produce atat energie negativa, cat si pozitiva.

Pentru a se capta doar energia negativa, se vor folosi oglinzi rotative, care o vor directiona spre gura gaurii de vierme. O data ce marirea va fi realizata prin efectul antigravitational, insasi natura spatiala a gaurii de vierme va genera o antigravitatie indeajuns de puternica pentru a stabiliza definitiv marimea gaurii.

4. Diferentierea

Pasul final consta in transformarea gaurii de vierme intr-o masina a timpului. Acest proces necesita manipularea unei guri a gaurii de vierme, in timp ce cealalta ramane stabila. Procesul implica stoparea cresterii cand gaura de vierme este inca de marime subatomica. Apoi se injecteaza o forta electrica ce permite mutarea gurilor, prin folosirea campurilor electrice si magnetice. Una dintre guri poate fi rotita in jurul unui tub circular, intr-un accelerator de particule special adaptat.

Efectul de dilatare a timpului va imprima o diferenta permanenta de timp intre cele doua guri. Acest pas ar putea dura ani, dar, in momentul realizarii lui, gaura de vierme ar putea fi manipulata din nou prin intermediul pasului 3, astfel incat sa creasca pana la dimensiunile la care ar permite intrarea unui temponaut. In momentul de fata, insa, nu exista tehnologia necesara decat pentru realizarea pasului 1.

Alte moduri de a construi masini ale timpului

In afara de gaurile de vierme, au mai fost studiate alte doua tipuri de masini ale timpului. In 1937, matematicianul van Stockhum a demonstrat teoretic ca, daca un cilindru de dimensiuni gigantice s-ar invarti in jurul axei sale, el ar rasuci spatiu-timpul ca intr-un vortex, permitand astfel aparatului spatio-temporal ce navigheaza in cilindru sa se intoarca in trecut (vortex – miscare circulara care formeaza vid in centrul cercului pe care il traseaza si atrage catre acest vid corpurile cu care intra in actiune).
Cealalta metoda implica asa-zisele sfori cosmice. Aceste legaturi subtiri de energie se presupune ca sunt un fel de urme indepartate ale Big Bang-ului. Ele ar avea o greutate enorma si ar produce efecte gravitationale puternice. Matematicianul american J. Richard Gott al III-lea a facut urmatorul calcul: o pereche de sfori cosmice drepte miscandu-se una langa cealalta cu o viteza foarte mare, pe cai paralele, ar permite scurte salturi in timp. Un astronaut care „infasoara“ sforile pe o traiectorie selectata s-ar putea intoarce in timp. Calculul lui Gott este insa unul idealist, intrucat presupune ca sforile au o lungime infinita si sunt perfect drepte.

CALATORIA IN VIITOR
Intr-un anumit sens, calatorim in viitor – dar secunda cu secunda, pe masura ce trece timpul. Teoria relativitatii spune, insa, ca am putea ajunge mult mai repede intr-un anumit moment din viitor, daca am calatori cu viteza luminii. De exemplu, daca am dispune de un aparat care ar atinge 300.000 km/s, am ajunge in anul 3000 intr-un singur an. Teoretic este posibil, practic e inca imposibil.

CALATORIA IN TRECUT
Gandul, masina a timpului care se afla la dispozitia fiecaruia dintre noi, ne transporta zilnic in trecut, prin intermediul amintirilor. Totusi, calatoria in trecut este diferita de cea in viitor si e mult mai greu de realizat. Pentru a reusi, ar trebui sa facem un salt in spatiu-timp, iar apoi ar trebui sa stim sa tinem sub control si sa exploatam bizarele deformari ale gravitatiei – intrucat totul s-ar petrece pe dos.

Dilemele si interdictiile timpului

Chiar daca nimic din teoria lui Einstein nu interzice calatoria in trecut, oamenii de stiinta resping ideea ca fiind prea ciudata sau chiar paradoxala. Ce s-ar intampla cu un calator care s-ar intoarce in timp si si-ar omori mama la momentul cand ea este inca doar un copil? Cu siguranta, el nu s-ar mai fi nascut, deci nu ar fi putut comite crima. Pentru a rezolva aceasta dilema, Stephen Hawking (foto, jos)) a propus o „conjectura de protectie a cronologiei“ ce interzice intoarcerea in timp. Aceasta impiedica o gaura de vierme si orice alt dispozitiv sa fie transformate intr-o masina a timpului. Alta interdictie, venita din fizica cuantica, se bazeaza pe principiul incertitudinii al lui Heisenberg si se aplica domeniului subatomic.

Pe de o parte, energia fluctueaza imprevizibil chiar si in spatiul liber; nimic nu poate opri aceste fluctuatii, intrucat asa este alcatuita natura spatiu-timpului in care traim. De aceea, pentru o calatorie in timp – in eventualitatea in care am avea deja la dispozitie o masina a timpului –, am „imprumuta“ practic energie gratuit, pacalind astfel natura. Natura ne-ar permite acest imprumut atata timp cat energia ar fi returnata rapid. Conform principiului nesigurantei, cu cat ar fi mai mare cantitatea de energie de care am avea nevoie, cu atat durata imprumutului ar fi mai scurta.

O masina a timpului ar transforma energia imprumutata intr-un salt in timp. Insa daca respectiva masina nu s-ar intoarce aproape instantaneu inapoi, energia cuantica lipsa ar genera campuri gravitationale masive, care ar distruge gaura de vierme folosita. Din perspectiva principiului incertitudinii al lui Heisenberg, am putea folosi o masina a timpului, dar am ramane pentru vesnicie captivi in spatiu-timpul destinatiei alese.

Cercetarile profesorului Kip Thorne (foto, jos), de la Institutul de Tehnologie din California, lasa deschis raspunsul la intrebarea daca fluctuatiile energiei ar putea distruge gaura de vierme si deci masina timpului. Poate ca o viitoare teorie a gravitatiei, din perspectiva cuantica, ne va lamuri acest aspect – desi fizica cuantica nu se impaca prea bine cu gravitatia. Cele mai faimoase teorii cuantice care au tangenta cu gravitatia, teoria M (unificarea tuturor fortelor si particulelor naturii intr-o schema matematica) si teoria sforilor / corzilor (Universul este format din lanturi si fasii) nu au avut foarte multe de spus cu privire la calatoria in timp. Nu toti fizicienii sunt adepti ai paradoxurilor calatoriei in timp.

David Deutsch, de la Universitatea din Oxford, crede ca, dimpotriva, fizica cuantica vine in ajutor. Nesiguranta din principiul lui Heisenberg se datoreaza faptului ca nu se poate sti cu certitudine ce se va intampla in momentul urmator. Un mod prin care se poate elimina nesiguranta este vizualizarea unui ansamblu de realitati contradictorii, fiecare reprezentand un posibil viitor atomic. Deutsch propune ipoteza a doua universuri paralele. Intr-unul dintre ele, atomii se misca spre dreapta, in celalalt – spre stanga.

Din perspectiva cuantica, ambele universuri sunt reale, intrucat in fizica cuantica exista un numar infinit de realitati paralele. In cazul in care calatoria in timp ar fi posibila, nesiguranta atomica ar putea fi amplificata la dimensiuni individuale, asa incat un calator in timp sa nu aiba un singur trecut, ci o multitudine. Ar putea sa-si omoare mama in istoria unei lumi, lasand-o totusi in viata in universul din care a plecat. Doar cativa savanti cred ca teoria relativitatii este adevarata in raport cu timpul si gravitatia.

Alte teorii alternative ale gravitatiei evidentiaza indepartari de la teoria relativitatii, ele putand fi confirmate in laborator, in viitorul apropiat, prin urmatoarea generatie de acceleratoare de particule.Acceleratorul Large Hadron Collider, de la laboratorul CERN de langa Geneva, poate deja amesteca protoni si antiprotoni cu o energie nemaiintalnita. Se presupune ca, in cativa ani, aceste coliziuni cu viteze foarte mari vor putea crea gauri negre microscopice si, in cele din urma, gauri de vierme. Chiar daca marirea acestor gauri de vierme nu va fi inca posibila, se va incerca trimiterea prin ele a unor particule in viitor sau in trecut. In functie de rezultatul acestui experiment, calatoria in timp va fi, in sfarsit, confirmata sau infirmata.

Despre timp

Bizarerii ale timpului

Viteza celor mai puternice radiatii cosmice este atat de mare, incat acestea strabat intreaga Cale Lactee in mai putin de 15 minute.
In 1972, fizicianul american Bruce Partridge a incercat sa detecteze unde radio venite din viitor, folosind o antena-prototip amplasata in varful unui munte, pe care a indreptat-o spre spatiul intergalactic. Antena nu a receptionat insa nimic.
Daca am fi inchisi intr-o cutie vidata si impenetrabila, am muri in cel mult cinci minute, prin asfixiere. Insa, conform fizicii cuantice, miscarea aleatorie a moleculelor care ne compun ar face ca, peste un numar de ani ce se scrie ca un 1 urmat de un milion ori un miliard ori un miliard de zerouri, sa fim recompusi in starea biomoleculara pe care o aveam inaintea mortii si sa inviem pur si simplu!
Poate fi credibil ca Universul in care traim s-a format dintr-o raza cuantica a carei durata a reprezentat doar a zecea parte dintr-o milionime x 1018 x 1018 x 1018 x 1018 dintr-o secunda?

5 intrebari si raspunsuri despre timp

1. Are timpul un inceput? Ce se intampla inainte sa apara timpul?
A intreba ce a fost inainte de aparitia timpului este similar cu a intreba cam cat de la nord este situat Polul Nord. Stephen Hawking remarca: „Polul Nord marcheaza cea mai indepartata limita geografica a Pamantului, dar Pamantul nu se termina practic acolo.“ In acelasi mod, timpul poate avea o limita extrema, Big Bang-ul. Teoria cosmologica a Big Bang-ului a oferit un raspuns despre cum s-au zamislit spatiul si timpul. Ultimele teorii din fizica sustin insa ca timpul nu ar avea inceput sau sfarsit, intrucat Universul s-ar afla intr-o eterna miscare de extindere/dilatare si restrangere/contractie. Potrivit lor, nu ar fi existat un singur Big Bang, ci o infinitate.

2. Putem intoarce timpul inapoi?
Multi scriitori de literatura SF au sugerat ca sageata timpului poate fi aruncata si spre trecut, si spre viitor. Stiintific vorbind, insa, in lumina celor mai noi teorii din fizica, rasturnarea timpului ar fi posibila doar daca Universul s-ar extinde la maximum, adica la infinit, si apoi ar incepe, brusc, sa se contracte. In acest caz, ne-am confrunta cu urmatoarele consecinte: apa ar curge in sus, oamenii ar intineri, iar stelele ar absorbi toata caldura si lumina. Existenta ar avea sens invers, iar oamenii ar fi instabili din punct de vedere mental. Practic, ar fi tot lumea noastra, numai ca lucrurile s-ar petrece pe dos. Pana acum, orice incercare de a descrie din punct de vedere fizic modelul timpului care inverseaza Universul a esuat.

3. Este posibila intoarcerea in timp cu o viteza mai rapida decat a luminii?
Teoretic, daca am putea depasi bariera luminii, am putea sa vizitam trecutul. Conform teoriei relativitatii, daca ai incerca sa accelerezi un corp cu viteza luminii, acesta ar deveni foarte greu. In masa lui ar intra din ce in ce mai multa energie, in timp ce energia necesara pentru cresterea vitezei ar scadea cantitativ. Ar fi nevoie de o cantitate uriasa de energie pentru a atinge viteza luminii, ceea ce actualmente este imposibil.

4. Exista ceva care sa poata calatori mai repede decat lumina?
Teoria relativitatii nu exclude posibilitatea unei calatorii cu viteze superioare celei a luminii. Fizicienii au descoperit tahionii – particule ipotetice care pot circula in timp mai repede decat lumina. Ei ar putea fi folositi pentru a calatori in trecut. Totusi, marea majoritate a comunitatii stiintifice este sceptica in privinta existentei tahionilor.

5. Exista timpul in realitate?
Spatiul si timpul sunt notiuni de baza ale fizicii. Multe teorii explica fenomene si formule plecand de la aceste notiuni. Spatiul si timpul sunt miezul multor structuri. Dar ce sunt ele cu adevarat nu stie – practic – nimeni.

Ambiguitatea timpului

In afara de miscare, mai exista un mod de a dilata timpul – gravitatia. Timpul curge cu atat mai incet, cu cat gravitatia este mai mare. Acest fenomen poate fi demonstrat daca punem ceasuri in rachete sau daca, de exemplu, masuram frecventa vibratiilor din timpul exploziei unei cladiri, la baza si la varful acesteia. Pe Terra, acest efect este minuscul, dar daca ne-am apropia de o gaura neagra, timpul ar deveni din ce in ce mai greoi, pana cand, la intrarea in aceasta, ar ingheta cu totul. Se pare ca in interiorul gaurii negre se afla punctul fara intoarcere, eternitatea, timpul fara de timp si spatiul fara de spatiu.

Alta ambiguitate e aceea ca, din moment ce timpul este diferit pentru observatori diferiti, notiunile de „acum“ sau de „prezent universal“ nu mai au nici un sens. In viata de zi cu zi, impartim timpul in trecut, prezent si viitor, dar acestea sunt doar niste etichete menite sa ne puna ordine in viata. Din punctul de vedere al fizicii moderne, in loc de a spune ca „doar timpul prezent este real, pentru ca se intampla acum“, mai corect ar fi sa ne gandim la toate evenimentele din trecut si viitor ca si cum s-ar petrece acum.

Ramane un mister, daca admitem ca fizicienii au dreptate, de ce percepem timpul ca pe ceva ce trece moment cu moment. Filosofii si fizicienii cerceteaza de milenii daca scurgerea timpului este un efect fizic, sau o iluzie. Ceea ce se stie sigur este ca in fizica nu exista nimic care sa corespunda unui flux sau unei miscari a timpului. Sunt unii care ar putea spune ca, desi conceptele de trecut si viitor nu au un sens universal, cu siguranta exista o distinctie in timp intre directia spre trecut si directia spre viitor. Ei ar argumenta ca suntem totusi inconjurati de procese care au o directie in timp: oamenii imbatranesc, focul se aprinde, arde, apoi se stinge. Insa acestora fizicienii le pot raspunde ca la mijloc se afla o lege fundamentala a naturii – caldura paraseste corpurile calde si intra in corpurile reci.

Cand punem mai multe cubulete de gheata intr-un pahar cu whisky, nu ne asteptam ca lichidul sa inceapa sa clocoteasca. Intregul Univers pare a fi supus unei degradari termice continue si ireversibile: toate sursele sale de energie – asemenea stelelor – se consuma si mor. Toate procesele din Cosmos se hranesc din resturile de energie ale Big Bang-ului, pana cand aceasta va fi epuizata in intregime, moment in care Universul va muri. Daca acceptam aceasta teorie – tributara cosmologiei clasice a Big Bang-ului –, atunci putem spune ca moartea termica a Universului va insemna si moartea spatiului si a timpului.

Toate lucrurile care au un inceput ajung la un sfarsit. Daca timpul s-a nascut o data cu Big Bang-ul, neexistand un inainte, daca credem, asemenea Sf. Augustin, ca „lumea a fost facuta cu timp, nu in timp“, atunci e logic ca timpul sa se termine la un moment dat. Aceasta teorie are insa, si in fizica, si in filosofie, numeroase critici si alternative.

Oamenii de stiinta de-a lugul timpului

Galileo Galilei (1564-1642) A fost primul om de stiinta care a demonstrat ca timpul este un parametru-cheie in legile miscarii. Legenda spune ca, in timpul unei plicticoase slujbe religioase, Galilei se juca penduland un felinar si astfel a descoperit principiul ceasului cu pendul, in iunie 1637.
Isaac Newton (1642-1727) Si-a fondat teoria despre timp in anul 1686. A considerat ca intregul Univers este aidoma unui mecanism de ceasornic si ca partile acestuia se misca cu precizie matematica, stabilita de legi fixe si previzile. Timpul lui Newton este absolut si universal, acelasi pentru toata lumea, si nu depinde de modul in care se misca indivizii.
Alexander Friedman (1888-1925) A demonstrat ca un univers infinit aflat in continua expansiune poate avea un inceput localizat in timp – reluand astfel ideea Sf. Augustin. Modelul matematic prin care explica expansiunea Universului este prima teorie in care se foloseste termenul de Big Bang.
Albert Einstein (1879-1955) A revolutionat ideile lui Newton. A demonstrat ca timpul nu este absolut si universal, ci e relativ. Astfel, timpul tau si timpul meu nu sunt aceleasi daca ne miscam diferit, pentru ca timpul se dilata prin miscare. Einstein mai spunea ca „trecutul, prezentul si viitorul sunt doar iluzii.“
Hermann Minkowski (1864 -1909) A aratat ca teoria lui Einstein despre relativitatea timpului implica o legatura inexorabila intre timp si spatiu – notiuni ce nu pot fi separate. Minkowski afirma ca „de acum inainte, timpul si spatiul in sine sunt sortite sa se vestejeasca pana vor ajunge simple umbre.“
John Archibald Wheeler (1911-2008) Este fizicianul care a inventat si a definit exact termenul de gaura neagra. El considera gaurile negre niste tesaturi infinite ale timpului – portaluri spre eternitate. „Timpul este modalitatea prin care natura a facut ca lucrurile sa nu se intample toate deodata“, spunea el.

Timpul – mister al fizicii

Timpul lui Einstein

De milenii, cei mai straluciti savanti si oameni de stiinta au incercat sa rezolve una dintre cele mai mari enigme ale umanitatii: natura timpului. Are timpul un inceput? Va ajunge vreodata la un sfarsit? De ce se misca doar intr-o directie? Si ce este de fapt timpul? Albert Einstein a rasturnat toate teoriile existente cand, la inceputul secolului XX, a demonstrat ca timpul este relativ si ca depinde de miscare si de gravitatie. Teoria sa revolutionara a deschis calea catre studiul gaurilor negre, al gaurilor de vierme si asupra calatoriilor in timp.

Astazi, la inceput de secol XXI, majoritatea fizicienilor sunt convinsi ca acceptia comuna a timpului care se scurge ireversibil, zi de zi, este complet gresita si ca, in curand, vom avea instrumentele teoretice si practice necesare descoperirii adevaratei naturi a timpului, o natura mult mai subtila si mai complexa decat cea pe care o banuiam.

Timpul este anonimul care ne aluneca printre degete, luand cu el intreaga noastra existenta. Fiecare stie ce este timpul deoarece il simte cum trece – acesta este, probabil, cel dintai aspect al experientei umane.
La fel de adevarat este insa ca aceasta trecere este perceputa diferit de catre fiecare individ. Timpul psihologic nu este la fel de obiectiv ca timpul fizic. Albert Einstein spunea ca „o ora petrecuta in compania unei fete dragute trece mult mai repede decat o ora petrecuta pe scaunul unui dentist.“ Poate ca de aceea au aparut ceasurile – modul stiintific de a masura timpul obiectiv, in afara trairilor personale. Acum cateva sute de ani, oamenii presupuneau ca timpul si spatiul sunt pur si simplu date de Dumnezeu. Sf. Augustin din Hippo a remarcat faptul ca „incercarea de a defini timpul se manifesta prin insiruirea unor cuvinte ce se vor pierde fara a reusi, insa, sa contureze un portret al acestuia.“

Demonstratia lui Albert Einstein conform careia timpul este relativ a fost un adevarat soc si pentru comunitatea stiintifica, si pentru cea religioasa. Pe scurt si pe intelesul tuturor, esenta teoriei este ca„timpul meu nu este acelasi cu timpul tau, daca ne miscam diferit.“ Daca iei, de exemplu, un avion de la Bucuresti la Cape Town, vei fi in contratimp cu cateva nanosecunde (nanosecunda este a miliarda parte dintr-o secunda) fata de cei ramasi pe loc.

Mai precis, durata calatoriei va fi un pic diferita daca o masori tu in avion, fata de cea indicata de ceasul Aeroportului Otopeni. Deci intervalul de timp dintre doua puncte stabile nu este fix, ci depinde de contextul in care este masurat. Deformarea timpului prin miscare se numeste efect de dilatatie si poate fi demonstrata folosind ceasuri atomice. Intr-un faimos experiment din 1971, doi fizicieni au instalat intr-un satelit care urma sa se invarta in jurul Pamantului doua ceasuri atomice. Ele au inregistrat o diferenta de 59 de nanosecunde fata de ceasurile de pe Pamant – exact cum prezicea teoria lui Einstein.

Teoria lui Albert Einstein s-ar confirma si mai convingator daca am detine tehnologia necesara pentru a depasi viteza luminii (300.000 km/s) – lucru care astazi este irealizabil, tinand de domeniul fizicii teoretice sau al SF-ului. In sfarsit, ipotetic vorbind, daca am atinge aceasta viteza, consecintele ar fi cel putin ciudate: de exemplu, am putea calatori cu o racheta timp de doi ani pana la cea mai apropiata stea, urmand ca apoi sa ne reintoarcem pe Pamant, unde i-am gasi pe cei dragi mai batrani cu 14 ani decat i-am lasat. Acesta se numeste „efectul gemenilor“: daca un membru al unei perechi de gemeni ar pleca in calatorie, la inapoiere cei doi nu ar mai avea aceeasi varsta.