Naukowe Prima Aprilis

Pierwszy dzień kwietnia kusi, aby sprawić komuś jakiś figiel, zrobić ciekawy żart. Zapewne każdy z nas padł kiedyś ofiarą takiej psoty w tzw. Prima aprilis. To przecież długa tradycja, która podobno sięga zamierzchłych czasów średniowiecza albo nawet wywodzi się z rzymskiej i greckiej mitologii. Możliwe też, że tradycja ta ma jednak młodsze początki i ukształtowała się, gdy w roku 1582 papież Grzegorz XIII wprowadził nowy kalendarz a pierwszy dzień roku przypadł na pierwszy dzień stycznia. Przed tą zmianą początek roku świętowano w różnych rejonach świata w różnych dniach – również 1. kwietnia. Gdy wprowadzono wspólny kalendarz porządkujący ten cały bałagan z datami i ustalono początek roku na styczeń, nie wszyscy uwierzyli w tę zmianę i wciąż obchodzili „nowy rok” pierwszego kwietnia. Inni, którzy uznawali już nowe porządki kalendarza, robili w tym dniu niedowiarkom różne żarty i kawały.

Mniej ważne dziś dla nas jest skąd wywodzi się tradycja prima aprilis, a ważniejsze jest to, że mogliśmy wspólnie pożartować. W tym dniu redakcje gazet, programów telewizyjnych i portali internetowych prześcigają się, aby przygotować taką wiadomość, która jest bardzo zaskakująca, acz na pierwszy rzut oka wygląda całkiem wiarygodnie. Cała sztuka polega na tym, aby potrafić odróżnić wiadomości prawdziwe od tych specjalnie przygotowanych w formie żartu. I nie jest to sztuka łatwa, szczególnie, że niezależnie od daty w mediach pojawia się wiele tzw. fake newsów, wiadomości sensacyjnych, przygotowanych aby wprowadzić odbiorców w błąd niekoniecznie dla żartu.

Poniżej zamieszczamy pięć „doniesień ze świata nauki”, które pierwszego dnia kwietnia zostały opublikowane na naszym profilu Facebook. Zachęcaliśmy wtedy, aby spróbować wskazać, które z nich Państwa zdaniem NIE są primaaprilisowym żartem. Wystarczyło w komentarzach zostawić swoja opinię na ten temat. Ciekawi byliśmy bardzo Państwa zdania na te nieoczywiste odkrycia.  A oto opublikowane wiadomości:

1. Naukowcy wynaleźli nanogeneratory energii elektrycznej oparte o tkaninę, która wytwarza napięcie pod wpływem ruchu ludzi, wiatru, a nawet drgań spowodowanych przez krople deszczu! Czy elektryzowanie „na mokro” jest w ogóle możliwe?
2. Już za kilka lat w sklepach może pojawić się syntetyczny alkohol, który spowoduje co prawda przyjemny stan rauszu, ale nie będzie przyczyną tzw. „kaca”, efektu ubocznego spożywania nadmiernej ilości alkoholu etylowego, zawartego w popularnych drinkach.
3. Dawno, dawno temu, Ziemia była… różowa! Taki bowiem kolor mogły mieć rośliny żyjące wtedy na naszym globie i to dzięki nim nasza planeta mogła mieć właśnie kolor różowy.
4. Odkryto pierwszy nadprzewodnik (substancję nie stawiającą oporu przepływającemu przez nią prądowi elektrycznemu), który nie wymaga zaawansowanego chłodzenia do bardzo niskich temperatur i działa nawet w temperaturze powyżej 0°C.
5. Zbudowano pierwszy samolot, który do lotu nie wymaga silnika odrzutowego ani nawet śmigieł, a lata jedynie dzięki wiatrowi jonowemu, wywołanemu elektrodami pod napięciem.

Z wielką ciekawością czekaliśmy na Wasze głosy. Poniżej prezentujemy rozwiązanie zagadki, omawiając pokrótce wszystkie pięć doniesień. Rozpoznać te prawdziwe nie było wcale łatwo! I to nie dlatego, że jesteśmy słabo wyedukowani, ale dlatego, że postęp nauki jest tak dynamiczny i osiągnął taki poziom zaawansowania, że analiza większości zagadnień dostępna jest jedynie osobom będącym wysokiej rangi specjalistami w danej dziedzinie. Możliwe, że Ty sam, drogi Czytelniku, zabawiłeś się w naukowego detektywa i rozszyfrowałeś naszą zagadkę. Aby utrudnić nieco to zadanie, w wiadomościach pominęliśmy nazwy uniwersytetów i uczelni, kraje i nazwiska naukowców oraz źródła. Przedstawiliśmy jedynie zwięzły opis naukowego odkrycia. A oto rozwikłanie zagadki i poprawne naukowe doniesienia:

 

1. Nanogeneratory energii elektrycznej
Zdejmując przez głowę sweter elektryzujemy go oraz nasze włosy i stają one dęba bo zgromadzony na nich ładunek elektryczny powoduje, że odsuwają się one od siebie jak najdalej się da. Wszyscy znamy ten efekt. Gdy zetkniemy ze sobą dwa materiały (a czasem nawet potrzemy jednym o drugi) ulegają one naelektryzowaniu. Jest to tzw. tryboelektryzacja. Naukowcy od dawna chcą wykorzystać to zjawisko do uzysku energii i produkcji prądu elektrycznego. Takie nanoelektrownie byłyby świetnym rozwiązaniem. Wszyscy wiemy, że gdy powietrze jest wilgotne, elektryzowanie zachodzi w dużo słabszy sposób. Czy zatem możliwe jest, aby wytworzyć materiały, które równie dobrze elektryzują się pod wpływem drgań wywołanych wiatrem oraz spadającymi nań kroplami deszczu? Okazuje się, że tak. Ying-Chih Lai z zespołem naukowym z Narodowego Uniwersytetu Chung Hsing oraz Georgia Institute of Technology wytworzyli bowiem taką nanoelektrownię z warstw tkaniny nowej generacji, wykazującej wysokie właściwości tryboelektryczne ale wciąż wygodnej i elastycznej. Są to tkaniny, które dzięki specyficznej budowie i połączeniu włókien sztucznych i wplecionych w nie cieniutkich nici ze srebra, pozwalają na uzysk energii elektrycznej podczas ich odkształcania. Może się ono wydarzyć np. podczas normalnego użytkowania stroju uszytego z tych tkanin, albo gdy porusza nimi wiatr i deszcz. Może więc niedługo nasze stroje, namioty, reklamy, flagi i parasole będą ładowarkami wykorzystującymi przypadkowy powiew wiatru a nawet uderzenia kropel deszczu? Niewielki opad deszczu, umożliwił naładowanie kondensatora o pojemności 1 F do napięcia ok 9V w około 5 minut. To już konkretne wartości, które dają nadzieję, na prawdziwe zastosowania w nieodległej przyszłości. A zatem doniesienie jest prawdziwe!
Źródła: Physics World | Wiley Online Library

 

2. Syntetyczny alkohol
Wielu dorosłych czytelników wie, że gdy świętujemy coś z pomocą alkoholu, niekiedy dzień później pojawia się nieprzyjemne uczucie zmęczenia, bólu głowy, nadwrażliwości na dźwięki i światło oraz wiele innych, czyli tzw. kac. Jest on spowodowany między innymi hipoglikemią, odwodnieniem organizmu, czy nadmiarem aldehydu octowego (metabolitu alkoholu etylowego w procesie jego eliminacji z naszego organizmu). Oczywiście nie zachęcamy absolutnie nikogo (a wręcz odradzamy) używanie alkoholu – szczególnie w nadmiarze. Niemniej jednak, z naukowego punktu widzenia warto przyjrzeć się ciekawej alternatywie – tzw. syntetycznemu alkoholowi. Psycholog David Nutt z Imperial Collage w Londynie prowadzi badania nad substancją, która pobudzałaby nasz układ nerwowy zupełnie tak jak czyni to alkohol ale nie powodowałaby skutków ubocznych. Badania są wciąż w początkowej fazie ale wiele wskazuje na to, że już za kilka lat będziemy mogli zakupić w sklepie specyfiki „wycelowane” w konkretne receptory w naszych mózgach, nie powodując przykrych konsekwencji. Pewnej pikanterii tej sytuacji dodaje fakt, że naukowiec badający syntetyczny alkohol, stracił wcześniej możliwość współpracy z brytyjskim rządem po swoich wypowiedziach, w których twierdził, że pewne psychoaktywne substancje są bezpieczniejsze od alkoholu. I znowu doniesienie PRAWDZIWE!
Źródła: National Geographic Polska | Alcarelle | Guardian

 

 

3. Różowa Ziemia...?
To zupełnie prawdopodobne! Tak twierdzą naukowcy, którzy uważają, że pierwotne mikroorganizmy zasiedlające Ziemię mogły do fotosyntezy wcale nie używać nie chlorofilu, jaki nadaje piękny kolor zielonym, fotosyntezującym częściom roślin. Widzimy głównie kolor zielony, gdyż liście pochłaniają dużą część światła czerwonego i niebieskiego obecnego w spektrum światła słonecznego, a odbijają większość światła zielonego, które trafia do naszych oczu. A dawniej mógł to być np. purpurowej barwy retinal, który także pochłania światło (jest obecny np. w siatkówce naszych oczu) i pozwala na prowadzenie reakcji fotosyntezy – czyli pozyskiwania energii słonecznej do „napędzania” metabolizmu komórkowego. Nawet współcześnie żyją na Ziemi (w ocenach) bakterie, tzw. halobakterie, które zawierają ten związek. Istnieje „hipoteza purpurowej Ziemi”, która szeroko dyskutowana była podczas zjazdu Amerykańskiego Stowarzyszenia Astronomicznego, American Astronomical Society (AAS). Zakłada ona, że w miliard lat temu to właśnie takie purpurowe bakterie mogły dominować w oceanach, gdy atmosfera Ziemi uboga była w tlen. Możliwe więc, że współcześnie astrobiolodzy (tak, jest taka specjalność naukowa!) poszukujący życia na innych planetach powinni rozglądać się na kolorem purpury raczej niż za zielenią. Był to kolejny prawdziwy news naukowy!
Źródła: National Academy of Sciences of the USA | Phys.org / Science X Network
 

4. Nadprzewodnik co się ciepła nie boi
Nadprzewodnictwo to zjawisko objawiające się tym, że przewodnik przyłączony do prądu wykazuje stan zerowej rezystancji (oporności). Znane jest ono już ponad sto lat i zostało odkryte w 1911 roku przez holenderskiego noblistę Heike Kamerlingh Onnes. Substancje takie znajdują niezwykłe zastosowania i aż korci aby wszystkie sieci przesyłowe energii elektrycznej zrobić z takich nadprzewodzących kabli. Dzięki nadprzewodnikom powstać mógł Wielki Zderzacz Hadronów w CERN. Do zakrzywiania torów rozpędzonych cząstek używa się tam niebotycznych wartości pól magnetycznych, których nie udałoby się wygenerować bez nadprzewodników. To znaczy dałoby się zapewne, ale przekroje przewodów musiałyby być wielokrotnie grubsze, a straty energii powodowałyby ogromny wzrost temperatur, itd...

Niestety minusem nadprzewodników dotąd poznanych jest konieczność chłodzenia ich do ekstremalnie niskich temperatur aby ten stan osiągnąć. A to jest przecież bardzo trudne i kosztowne. Pojawiły się co prawda tzw. nadprzewodniki wysokotemperaturowe, ale oznaczało to taką grupę substancji, które wykazują się nadprzewodnictwem „już” w temperaturze nieco powyżej temperatury wrzenia ciekłego azotu (powyżej 77K, czyli -196°C). Niektórym związkom (HgBa2Ca2Cu3O8) wystarcza -140°C, ale to wciąż warunki, które osiągnąć nie jest łatwo, a co za tym idzie – zastosowania są wyjątkowo wąskie. Naukowcy z Uniwersytetu Jerzego Waszyngtona pod przewodnictwem prof. Russella Hemleya odkryli niedawno, że związek lantanu z wodorem (LaH10), nadprzewodzi w temperaturze powyżej 0°C, co wydaje się być zupełnie przełomowym odkryciem. Problem polega jednak na tym, że aby nadprzewodnictwo zaistniało, potrzeba poddać ten związek ogromnemu ciśnieniu… milion razy przewyższającemu ciśnienie atmosferyczne. No cóż – wspaniałe wiadomości o temperaturze, ale niestety tak wysokie ciśnienie wyklucza codzienne zastosowania takich nadprzewodników. Przyjdzie nam na nie jeszcze poczekać, ale doniesienie jest w 100% prawdziwe.
Źródła: Science News | Physics Today

 

5. Samolot napędzany wiatrem jonowym
Inspiracje serialami science fiction mogą dać niezwykłe wyniki! Steven Barrett, profesor MIT w Cambridge w dziedzinie aeronautyki, przyznaje, że to właśnie oglądanie takich seriali zainspirowało go do zbudowania jonolotu. Minęło 115 lat od kiedy w powietrze wzniósł się pierwszy samolot dzięki napędzającym go śmigłom a lot braci Wright trwał zaledwie 12 sekund. Kręcąc się śmigła przepychają powietrze do tyłu, nadając jednocześnie prędkość samolotowi, tyle że w przeciwną stronę – w przód. Napędy się doskonaliły, z czasem zwykłe śmigła zastąpiły jednostki turbośmigłowe, a później odrzutowe. Wszystkie one posiadały wiele części ruchomych – wały, pompy, śmigła, turbiny. A co gdyby zbudować samolot, który do napędu nie potrzebuje ani jednej ruchomej części, wirnika, łożysk itd.? Czy to możliwe? Okazało się, że tak. I choć idea jonolotów wcale nie jest młoda, to dopiero w 2018 roku naukowcy z MIT zbudowali latający dzięki napędowi samolot… no dobrze, bądźmy precyzyjni – model samolotu. Elektrody i przyłożone do nich wysokie napięcie powodują przepływ powietrza wokół skrzydeł i to stanowi napęd takiej jednostki. I choć są to dopiero nieśmiałe próby napędu małych latających na uwięzi modeli trwające 8-9 sekund, to śmiało można założyć, że kierunek jest ciekawy i będzie rozwijany. Kto wie, może już za kilka(naście) lat, w powietrze wzbije się pierwszy samolot napędzany wiatrem jonowym z pasażerami na pokładzie? A zatem kolejna PRAWDA!
Źródła: Massachusetts Institute of Technology | Nature

 

Drogi czytelniku!
Jak się już zapewne domyśliłeś, cały mój primaaprilisowy żart polegał nie na tym, aby przedstawić Ci prawdziwe i zmyślone doniesienia naukowe, ale na tym, że wszystkie one były wzięte wprost ze świata nauki! I pomimo, iż przedstawiały często niewiarygodne wynalazki i teorie – wszystkie były prawdziwe. To obrazuje, jak bardzo ciekawa jest nauka i jak wiele dzieje się w niej codziennie, cały czas. Trudno nadążać za wszystkim, ale czasami warto zamyślić się chwilę i uznać, jak ważną rolę pełni nauka w naszym życiu. Zapraszamy zatem do Centrum Nauki i Techniki EC1 w Łodzi, po wiele inspiracji i zaciekawień, które – kto wie – sprowokują Ciebie, drogi Zwiedzający, do niesamowitych odkryć i wynalazków! Byłby to nasz największy sukces!

dr Paweł Barczyński

 

Energia z uderzeń kropli deszczu?