Immunology Inahitaji Wivu wa Fizikia

Nimekuwa nikisoma Mchumi gazeti la mwaka uliopita. Ni safu ya mbele ya tawi fulani la bougie, Waingereza, uliberali mamboleo - kwa kawaida si kikombe changu cha chai. Lakini ninaamini ni muhimu kwangu kuelewa jinsi kabila hilo linavyoona ulimwengu na mara kwa mara wanachapisha vito vya kweli. 

Toleo la Juni 22, 2024 la Mchumi ilikuwa na makala ya bomu kabisa yenye kichwa, "Nyufa mbinguni: Uchunguzi mpya unaonyesha nishati ya giza inaweza kuvunja mfano bora wa ulimwengu wa wanasayansi.” Fizikia ndio "sayansi ngumu" ya asili - ni sayansi ambayo msingi wake ni sayansi zingine zote. Na katika makala hii, wanafizikia wanakubali kwamba karibu hawajui jinsi 95% ya ulimwengu hufanya kazi. 

Hongera kwa jumuiya ya fizikia kwa uaminifu wao. Lakini katika mambo mengi fizikia ndiyo sayansi rahisi zaidi - nadharia zao kwa ujumla hutengenezwa kutokana na kupima mienendo ya miili inayoonekana. Na ikiwa fizikia karibu haijui jinsi 95% ya ulimwengu hufanya kazi, hiyo inatuambia nini kuhusu sayansi zingine ambazo zinajaribu, na kwa kawaida kushindwa, kuiga fizikia?

Sayansi ya kijamii imekuwa ikijaribu kunakili lugha na mtindo wa fizikia kwa zaidi ya karne moja. Lakini sayansi ya kijamii inajaribu kunakili Newtonian fizikia, ambayo tayari imetoa njia ya uhusiano, ambayo inakaribia kubadilishwa na nadharia mpya ambayo inaweza kuelezea vyema data ya hivi karibuni.

Immunology ni changamano zaidi kuliko fizikia kwa sababu ni mchanganyiko wa fizikia, biolojia, kemia na saikolojia na inahusisha takriban idadi isiyo na kikomo ya vigeu visivyoeleweka vizuri. Lakini sijawahi kuona uwanja wa immunology kukubali makosa au kujifunza kutokana na makosa yao. Elimu ya kinga ambayo inalazimishwa kwetu leo ​​(katika mfumo wa kampeni zisizo na mwisho za chanjo) inategemea mawazo kutoka 1796 - ambayo haijaendelea sana tangu wakati huo. Kwa hivyo ikiwa fizikia inakubali kwamba hawajui chochote kuhusu ulimwengu na elimu ya kinga inaonekana haiwezi kujitafakari au kusahihisha basi elimu ya kinga ya uwezekano haijui chochote kuhusu mfumo wa kinga. Karibu hakuna mtu katika uwanja wa elimu ya kinga aliye mwaminifu vya kutosha kukiri kile asichokijua kwa sababu kuna pesa nyingi za kufanywa kwa kujifanya anajua. 

Tofauti na wengi wa washindani wao, Uchumit inafanya kuwa vigumu kushiriki makala. Lakini ninahisi kwamba kuna shauku ya umma ya kulazimisha kushiriki nakala hii na wasomaji wangu. Katika nukuu ndefu zilizo hapa chini niliangazia sehemu ambazo zilinivutia na kuongeza ufafanuzi wa ziada nikilinganisha na kulinganisha fizikia na elimu ya kinga (ambayo naamini iko chini ya "fundisho la matumizi ya haki"). Kwa roho ya umoja, ninapaswa kutambua kuwa unaweza kujiandikisha Mchumi (hapa). 

Nyufa mbinguni: Uchunguzi mpya unaonyesha nishati ya giza inaweza kuvunja mfano bora wa ulimwengu wa wanasayansi

Huko Arizona, katika Kitt Peak National Observatory, darubini imetumia miaka mitatu kujenga ramani ya mbingu yenye pande tatu. Katika kuchunguza nuru kutoka kwa makumi ya mamilioni ya galaksi, Chombo cha Nishati ya Giza (DESI) kinaweza kuwa kimepata jambo la kustaajabisha.

Karibu hatujawahi kusoma kuhusu sayansi ya msingi ya benchi katika immunology siku hizi. Moderna alidai kuwa "chanjo ya coronavirus iliundwa kwa siku 2 tu” na 'voilà lazima ifanye kazi, tuiingize kwa watu bilioni 5.' 

DESI, kama jina lake linavyopendekeza, ni chombo cha kuchunguza asili ya nishati ya giza, chombo cha ajabu ambacho kinachukua 68% ya kila kitu katika ulimwengu na ambacho husukuma nafasi mbali katika toleo la kuchukiza la mvuto. Ingawa hawajui ni nini, wanasayansi hadi sasa wamefikiri kwamba msongamano wa nishati ya giza umekuwa sawa tangu kuanza kwa ulimwengu, miaka bilioni 13.7 iliyopita. Lakini matokeo ya awali ya DESI yanaonyesha kuwa dhana hii inaweza kuwa haikuwa sahihi. Labda, wanasema wanasayansi wa DESI, msongamano umekuwa ukibadilika kwa muda. "Ni ajabu sana," anasema Dragan Huterer kutoka Chuo Kikuu cha Michigan, ambaye alihusika na kazi hiyo. Iwapo matokeo yatathibitika kuwa ya kweli, yatasababisha kosmolojia kuwa mgogoro.

Fizikia ilianza kama uchunguzi wa sheria za chuma za ulimwengu kwa kudhani kuwa zinaweza kujulikana, zisizobadilika, na zisizobadilika. Inageuka, sheria za chuma za ulimwengu zinaweza kubadilika kwa wakati. Immunology kamwe ndoto ya kukubali aina hiyo ya utata.

Utafiti wa nishati ya giza ni ya kushangaza mpya. Ushahidi wa moja kwa moja wa kuwepo kwake haukugunduliwa hadi mwaka wa 1998, wakati wanasayansi waligundua kwamba nyota angavu zinazolipuka zinazoitwa supernovas zilikuwa zikisogea mbali na Dunia kwa haraka zaidi kuliko inavyopaswa. Hitimisho lao: si tu kwamba ulimwengu ulikuwa unapanuka, lakini upanuzi huo ulikuwa ukiongezeka kwa kasi. "Watu hawakutarajia hilo," anasema Adam Riess wa Chuo Kikuu cha Johns Hopkins, ambaye alishiriki tuzo ya Nobel ya fizikia kwa ugunduzi huo mwaka wa 2011.

Kwa sababu ni vigumu kujifunza moja kwa moja, asili ya kweli ya nishati ya giza inabakia kueleweka vibaya. Dhana inayoongoza ni kwamba ni nishati asilia kwa utupu wa nafasi tupu. Kwa nadharia ya quantum, utupu si tupu kabisa, huzunguka na jozi isitoshe za chembe na antiparticles ambazo hutoka kutoka kwa chochote, ili tu kuangamiza kila mmoja. Mwingiliano huu hutokeza "nishati ya utupu" ambayo, juu ya mizani ya anga, inaweza kusukuma nafasi mbali. Wazo hili halikosi matatizo yake - wakati wanafizikia wanajaribu kuhesabu ni nini msongamano huu wa nishati ya utupu ungekuwa, wanapata thamani kati ya maagizo 60 na 120 ya ukubwa mkubwa kuliko yale ambayo ushahidi wa uchunguzi unaunga mkono sasa - fiasco inayojulikana kama. janga la utupu. "Makubaliano ya jumla ni kwamba kutatua [janga] kutahitaji ufahamu mpya wa kimsingi," anasema Dk Huterer.

Subiri, nini!? "Chembe na antiparticles hutoka kutoka kwa chochote ili kuangamiza kila mmoja?" Hadithi ya Kibiblia ya uumbaji inaonekana kama watembea kwa miguu kwa kulinganisha. 

Janga la ombwe kando, nishati ya giza sasa inaunda moja ya nguzo mbili kuu za kielelezo cha kawaida cha kosmolojia, maelezo bora ya kisayansi ya mageuzi ya ulimwengu. Nguzo nyingine ni maada ya giza, aina ya maada isiyoonekana ambayo inaunda 27% ya ulimwengu. Maada ya kawaida, ambayo hujumuisha nyota na galaksi, huchangia kiasi cha 5%. Muundo wa kawaida unasema kwamba, baada ya Mlipuko Kubwa kuweka upanuzi wa ulimwengu katika mwendo, mvuto wa mvuto kati ya atomi kwanza ulisababisha kuundwa kwa nyota na galaksi, huku pia ukifanya kama breki kwenye ukuaji wa jumla wa ulimwengu. Kadiri kiasi cha nafasi tupu kilipoongezeka, hata hivyo, ndivyo kiasi cha nishati ya giza kilivyoongezeka na, hatimaye, ikachukua nafasi kama ushawishi mkuu juu ya mageuzi ya ulimwengu, ikiendesha upanuzi wa kasi ambao Dk Riess aliona robo ya karne iliyopita.

Kama ninavyofikiria tayari umegundua, "nishati ya giza" na "jambo la giza" ni vishikilia nafasi. Ni njia ya kusema 'Hatujui kwa sababu hatuwezi kupima kile kinachotokea katika nafasi hizo.' Kwa hiyo 95% ya ulimwengu imeundwa na 'hatujui.' 

Upanuzi huu wa ulimwengu unatarajiwa kuendelea milele, na galaksi hatimaye kupeperuka kutoka kwa macho ya kila mmoja, hatima inayojulikana kama Kufungia Kubwa. Lakini ikiwa, kama DESI inavyopendekeza, msongamano wa nishati ya giza unaweza kubadilika, hali zingine zinakuja: Nishati ya giza inayozidi kuwa ngumu siku moja inaweza kusababisha atomi na hata kitambaa cha muda chenyewe kupasuka, hali inayojulikana kama Big Rip.. Kinyume chake, a nishati nyeusi ya kupungua kwa msongamano inaweza kusababisha maada na mvuto kuchukua ulimwengu kwa mara nyingine tena, ikirudisha anga katika Mlipuko Mkubwa kinyume, unaojulikana kama mkorogo mkubwa. (Wanyama wa dunia hawahitaji kuwa na wasiwasi kupita kiasi - Jua litameza sayari za ndani kabisa za mfumo wa jua muda mrefu kabla ya kutokea kwa majaliwa.)

Baridi, baridi. Kuganda Kubwa, Mpasuko Mkubwa, Mpasuko Mkubwa. Ilisema tofauti, 'mengi nyingi za msingi za fizikia katika miaka 100 iliyopita sasa zimechukuliwa.'

Matokeo ya awali ya DESI yalitangazwa katika mkutano wa kila mwaka wa Jumuiya ya Kimwili ya Marekani huko California mwezi wa Aprili, upesi baada ya msururu wa karatasi kuchapishwa kwenye arXiv, seva ya uchapishaji wa awali. Karatasi hizo zilikuwa na data kutoka mwaka wa kwanza wa utafiti wa miaka mitano wa DESI. Ikiwa na jukumu la kukamata shabaha isiyoonekana, DESI imelazimika kutafuta mbinu bunifu na zisizo za moja kwa moja ili kutafuta ishara za nishati ya giza. Kazi kuu ya chombo hicho ni kuchora ramani ya usambazaji wa galaksi angani. Zilizozikwa katika ramani hii ni alama za mawimbi ya sauti ambayo yalisafiri katika ulimwengu wa mapema. Mifumo hii imekua kwani nishati ya giza imesababisha ulimwengu kupanuka. Kuchanganua madoido ya mbali zaidi katika athari huwapa wanacosmolojia njia ya kutazama nyuma, na kuwaruhusu kuorodhesha mabadiliko ya nishati ya giza katika kipindi cha mabilioni ya miaka.

Wakati mkubwa wa kukojoa

Matokeo ya DESI yanapendekeza sio tu kwamba msongamano wa nishati ya giza umebadilika kwa wakati. Kulingana na Dk Huterer, kilichotokea ni geni kuliko hilo: msongamano uliongezeka hadi karibu miaka bilioni 4 iliyopita na kisha ukaanza kupungua (tazama chati). Hakuna mtu anayeweza kueleza kwa nini.

Ikiwa matokeo ya timu ya DESI ni sahihi, itamaanisha tathmini kamili ya nishati ya giza inaweza kuwa nini. “Nishati [giza] inapobadilika kwa wakati, haiwi tena nishati ombwe,” asema Bhuvnesh Jain, mtaalamu wa anga katika Chuo Kikuu cha Pennsylvania. Mapendekezo mbadala tayari yapo, yanayozingatia uwanja wa nishati ya giza unaoitwa quintessence, ambao huenea nafasi zote na unaweza kubadilika kwa wakati. Walakini, Dk Jain anasema, matokeo ya DESI jinsi yanavyosimama sasa yanaonyesha kitu ngumu zaidi kuliko mifano rahisi ya quintessence.

"Quintessence" ni kishikilia nafasi kingine cha kitu ambacho hawawezi kuona au kupima lakini wanafikiri kinaweza kuwepo. The Kamusi ya Merriam-Webster hufafanua quintessence kama "kipengele cha tano na cha juu zaidi katika falsafa ya zamani na ya kati ambacho kinaenea asili yote na ni dutu inayounda miili ya mbinguni." Kwangu, hiyo inaonekana kama roho. Kwa hivyo tunapaswa kutenda kama hali ya kiroho SIO sayansi lakini wakati wanafizikia wanapoazima neno kutoka kwa nadharia ya Aristotle ambayo imesheheni umuhimu wa kiroho kwamba wanafanya sayansi? Nadhani kuna mwingiliano mwingi zaidi kati ya nyanja hizi kuliko watu wengi wanajali kukubali. 

Inaweza pia kumaanisha kuwa mfano wa kawaida wa cosmology, katika hali yake ya sasa, ni toast. Haishangazi, basi, kwamba matokeo ya DESI yanasababisha mshtuko. Lakini hizi sio nyufa pekee za kusumbua kwenye mfano. Kwa mfano, wanaastronomia fulani wameona kwamba maada katika ulimwengu ulio karibu huungana pamoja chini ya kielelezo cha kawaida inavyosema inapaswa kufanya na kwamba ulimwengu wa mapema hauonekani kuwa mahali pazuri kama vile utabiri wa kielelezo cha kawaida unavyosema ulipaswa kuwa.

Zaidi ya hayo, katika muongo mmoja uliopita timu mbalimbali zimepima thamani tofauti za Hubble constant, kiwango ambacho ulimwengu unapanuka kwa sasa (jina lake baada ya Edwin Hubble, mwanaastronomia wa Marekani, ambaye alibaini kuwa galaksi zilikuwa zikisogea mbali na Dunia kwa kasi. sawia na umbali wao kutoka humo). Hii inaweza kumaanisha kwamba wanakosmolojia hawaelewi kwa kweli upanuzi wa kihistoria wa ulimwengu - au, kwa kuongeza, jinsi nishati ya giza ilivyokuwa katika wakati huo. Uchunguzi wa hivi majuzi kutoka kwa Darubini ya Nafasi ya James Webb, hata hivyo, iliyokusanywa na Wendy Freedman wa Chuo Kikuu cha Chicago na timu yake, inaonekana kupendekeza maadili haya yanaweza kusuluhishwa, kuashiria hakuna jambo lisilotarajiwa katika tabia ya nishati ya giza. Matokeo bado hayajachapishwa katika jarida la kisayansi, ingawa, kwa hivyo sio pande zote kwenye mjadala zinashawishika.

Matatizo haya yote yamesababisha baadhi ya wataalamu wa masuala ya ulimwengu kutetea masuluhisho makubwa—kupitisha mawazo yanayonyumbulika zaidi ya nishati ya giza, kwa mfano, au kufanyia kazi njia mbadala ya kielelezo cha kawaida cha kosmolojia. Wengine hata huenda mbali na kupendekeza kwamba nadharia ya jumla ya Albert Einstein ya uhusiano, ambayo mtindo huo msingi wake, inaweza kuwa imefikia kikomo. "Tunajua kwamba mapema au baadaye, itashindwa. Ilifanyika kwa Newton, itatokea kwa Einstein," anasema Andreu Font-Ribera, mtaalamu wa cosmologist katika Taasisi ya Fizikia ya Juu ya Nishati huko Barcelona na mwanachama mwingine wa timu ya DESI. Hiyo haimaanishi kuwa Einstein alikosea lakini tu - faraja ndogo ingawa inaweza kuwa - sawa kabisa. Kama vile sheria ya Isaac Newton ya uvutano wa ulimwengu wote ilionyeshwa kuwa makadirio ya uhusiano wa jumla chini ya hali zinazofaa (yaani, katika umbali mdogo na sehemu za chini za uvutano juu ya Dunia na kuzunguka), uhusiano wa jumla unaweza pia kuwa kesi ya kuzuia. ya nadharia ya kina zaidi, ambayo bado haijagunduliwa.

Kwa hivyo fizikia ya Newton ilibadilishwa na uhusiano ambao unakaribia kubadilishwa na nadharia mpya (kulingana na data ya hivi karibuni) lakini tunapaswa kukubali nadharia za Edward Jenner kuhusu chanjo kutoka 1796 kama sheria zisizobadilika za jinsi mfumo wa kinga ya binadamu unavyofanya kazi? Kweli!? 

Kwa sasa, mazungumzo yote ya kuchukua nafasi ya mfano wa kawaida wa cosmology, achilia uhusiano wa jumla, yanahamasishwa na vidokezo na kazi ya kubahatisha. Lakini kizazi kijacho cha darubini na uchunguzi wa anga kinapoanza kutoa data, picha mpya, kamili zaidi ya jukumu la nishati ya giza katika ulimwengu inaweza kuibuka. Kwa mfano, Chuo cha Vera Rubin Observatory nchini Chile, pia kitaweka chati ya upanuzi wa ulimwengu kwa wakati na ramani ya mabadiliko ya ulimwengu katika miaka bilioni kadhaa iliyopita. Hiyo itaanza kutazama mbingu mwaka ujao. Euclid ya Shirika la Anga la Ulaya, darubini ya angani, tayari iko katika obiti na inajenga ramani yake ya galaksi. Vile vile inalenga kufuatilia nishati ya giza kupitia vipimo vya upanuzi wa ulimwengu. "Unahisi kama dalili ziko karibu," anasema Dk Riess. "Ninaendelea kungoja mtu mwenye akili timamu kuweka vipande hivi vya mafumbo." 

Huo ni mwaliko mzuri kama nini hapo mwishoni! Wanasema 'Data mpya iliharibu miundo yetu iliyopo ya ulimwengu, tuna vidokezo lakini hakuna nadharia ya jumla inayoleta maana, tunatazamia miundo mipya ya uelewaji.' Uaminifu na unyenyekevu kama huo hauwezekani katika elimu ya kinga. 

Tena, pongezi kwa wanafizikia kwa unyenyekevu na uaminifu wao katika kukiri kile wasichokijua. Lakini hii inafanya kiburi cha immunology kuwa dhahiri zaidi kwa kulinganisha. Immunology imekwama katika dhana ya karne ya 18 ambayo kwa hakika ni mbaya lakini hatujui njia zote ambazo ni makosa kwa sababu karibu hawajisumbui kufanya utafiti sahihi mara ya kwanza. 

Tukifuata pesa ninazowazia kwamba fizikia inaweza kuongeza pesa zaidi kwa kukiri wasichojua ili waweze kufadhili darubini mpya, kollida kuu, na kadhalika. Lakini immunology hupata pesa kwa kujifanya kujua kila kitu (wakati wanajua kidogo kuliko chochote) ili waweze kuingiza bidhaa za sumu ndani ya watu na kuwafanya wagonjwa wa kudumu. Kwa wakati huu sidhani hata tunaweza kuita elimu ya kinga na chanjo kuwa sayansi tena. Badala yake ni mchanganyiko wa kutisha, wa kishenzi wa biashara na siasa zinazojifanya kuwa sayansi. 

Imechapishwa tena kutoka kwa mwandishi Kijani kidogo