Koji su najveći misteriji moderne znanosti? U posljednjih 200 godina, otkad je počeo ubrzani razvoj moderne znanosti, čovječanstvo je došlo do niza uzbudljivih i fascinantnih spoznaja. Mnoge od tih spoznaja, poput, primjerice, Teslina otkrića izmjenične struje, dovele su i do tehnoloških revolucija. Iako se čovjekovo znanje svakih pet godina udvostručava, još je mnogo zagonetki, “otvorenih pitanja” na koje ni najveći svjetski umovi nemaju pravi odgovor. Neka od tih pitanja zapravo su vječna jer ljude muče od pamtivijeka. Kontaktirali smo 10 mladih hrvatskih znanstvenih nada kako bi za Jutarnji list pojasnili što je po njima najveća zagonetka moderne znanosti.
Dr. Dijana Dominis Prester
Sveučilište u Rijeci:
- Jedna od najvećih zagonetki jest postoji li život izvan Zemlje, ako postoji je li primitivan ili inteligentan te najteže pitanje: hoćemo li ga pronaći. Uz to još postoji i otvoreno pitanje razumijevanja gravitacije na fundamentalnoj razini. Međunarodni eksperimenti u koje smo uključeni i mi, hrvatski znanstvenici, primjerice, MAGIC, LHC i PLANET, mogli bi uskoro razjasniti te zagonetke.
S druge strane, velike su tajne skrivene tamo gdje ih se nedovoljno istražuje: s jedne strane na rubu znanosti te u prostoru koji povezuje različite grane znanosti. Još ne razumijemo dobro odnos između čovjeka i prirode, odnosno čovjeka i svemira. Primjerice, povezanost Mjesečeva ciklusa i ciklusa plodnosti kod žene, telepatiju, moguće posljedice genetskog inženjeringa i slično.
Dr. Tomislav Domazet Lošo,
Institut ‘Ruđer Bošković’ u Zagrebu:
- Jedno od najvažnijih otvorenih pitanja u biološkim znanostima je mehanizam nastanka prvog života na zemlji. Pretpostavlja se da se taj događaj zbio otprilike prije 3,8 milijardi godina. Evolucijska biologija uglavnom razjašnjava razvoj života nakon tog događaja, ali nastanak prve stanice još je velika zagonetka. Koliko je to pitanje složeno najbolje ilustrira to da Eugene Koonin, jedan od vodećih bioinformatičara danas, u svom nedavnom radu koristi ideje iz fizike o postojanju višestrukih svemira kako bi riješio problem male vjerojatnosti nastanka života. Postoji značajan napredak u razumijevanju nastanka osnovnih molekula potrebnih za funkcioniranje prve stanice, ali prijelaz od nežive materije do žive stanice veliki je korak koji je već s teorijske strane teško dokučiti.
Dr. Pavel Gregorić,
Filozofski fakultet u Zagrebu:
- Jedna od velikih zagonetki suvremene znanosti je svijest. Znamo da svijest ovisi o mozgu, ali ne znamo na koji točno način fizikalni elektrokemijski procesi u mozgu proizvode naša subjektivna svjesna iskustva. Je li uopće moguće utvrditi koji je elektrokemijski proces u kojem dijelu mozga odgovoran za koje svjesno iskustvo, formulirati zakone i objasniti zašto je upravo taj proces u tom dijelu mozga odgovoran upravo za to svjesno iskustvo? To je tzv. “teški problem” svijesti. Neki znanstvenici i filozofi nadaju se da će neuroznanost, ili možda kvantna teorija, moći dati zadovoljavajući odgovor na taj problem. Neki pak smatraju da je problem u postojećim okvirima nerješiv pa predlažu promjenu okvira. Jedni stoga zagovaraju reviziju raširenog poimanja svijesti kako bi se ona mogla uklopiti u postojeću znanstvenu paradigmu, a drugi predlažu reviziju postojeće znanstvene paradigme kako bi se njime mogle obuhvatiti, osim fizikalnih, i činjenice svijesti.
Dr. Boris Lenhard,
Sveučilište u Bergenu:
- Zagonetka koja me najviše fascinira, a dobrim dijelom i profesionalno zaokuplja, u javnosti je poznata kao problem razvoja ljudskog organizma iz oplođene jajne stanice. Kao kod svih vrhunskih zagonetaka, imamo intrigantne fragmente koje treba upotpuniti i složiti u cijelu priču. Od jedne stanice preko nakupine podjednakih stanica do tektonskih procesa, odjeljivanja u stotine linija različitih stanica te selektivnog umiranja, svi ti procesi su dio razvoja organizma. Ako nešto u cijelom orkestriranom procesu pođe po krivu, imamo nasljedne bolesti, malformacije ili odmetnute stanice koje ne poštuju ‘normalnu’ sudbinu koja im je namijenjena, rezultirajući tumorima. Na tragu smo ulozi jednog posebnog podskupa kromosomskih lokusa u cijeloj priči, od kojih sve počinje i na kojima svaki poremećaj potencijalno može završiti kaosom. Njihovo razumijevanje je nužan korak na putu ka sposobnosti da taj kaos, jednom kada izbije, ponovno stavimo pod kontrolu.
Dr. Antonio Šiber,
Institut za fiziku:
- Dva najveća misterija suvremene znanosti mogu se formulirati kao pitanja “Zašto postoji nešto umjesto ničeg?” i “Otkud mi ovdje?”. Mnogi znanstvenici smatraju da odgovori na ta pitanja ne spadaju u znanost, nego u religiju ili, u najboljem slučaju, filozofiju. Suvremena znanost ipak ova pitanja postavlja na sve preciznije načine. Tako spekulativni i matematizirani pristupi fizici načinju odgovor na prvo pitanje razmatrajući mogućnost postojanja mnoštva svemira te svemira u kojima vrijede drukčiji skupovi temeljnih zakonitosti. Drugo pitanje može se znanstveno formulirati kao problem nastajanja reda iz nereda u neravnotežnim uvjetima kakvi se nalaze u dijelovima svemira kakav je npr. Zemlja. Otkud potječe propagacija reda i kompleksnosti kroz skale dimenzija? Kako objasniti nastanak visoko umrežene i uređene strukture kakva je mozak počevši od temeljnih fizikalnih zakonitosti koje vrijede u cijelom svemiru? Drugim riječima, otkud mi ovdje, izrečeno jezikom fizike.
Dr. Hrvoje Štefančić,
Institut ‘Ruđer Bošković’ u Zagrebu:
- Brojna opažanja kozmoloških pojava u proteklom desetljeću oblikovala su današnju sliku o svemiru u kojem živimo. Suprotno prijašnjim očekivanjima, utvrđeno je da se širenje svemira u sadašnjem trenutku ubrzava. Objašnjenje mehanizma koji uzrokuje ubrzano širenje svemira jedan je od najvećih problema u kozmologiji. Jedno od potencijalnih objašnjenja je postojanje misteriozne komponente u građi svemira, tzv. tamne energije, čiji bi negativni tlak vodio do ubrzanog širenja. U takvom modelu bi tamna energija, zajedno s drugom nepoznatom komponentom, tamnom tvari, činila oko 96 posto građe svemira. Druge mogućnosti su da je gravitacijska interakcija modificirana na kozmološkim udaljenostima u odnosu na očekivanja prema općoj teoriji relativnosti ili da je naš svemir tek dio višedimenzionalnog svemira. Problem ubrzanog širenja svemira je i usko povezan uz probleme energije vakuuma i kozmološke konstante te bi njegovo rješenje moglo značajno pridonijeti razumijevanju nekih fundamentalnih fizikalnih teorija.
Dr. Iva Tolić-Norrelykke,
Institut ‘Max Planck’ u Dresdenu
- Jedna je od najvećih zagonetki moderne znanosti život. Što je život? Još nismo sposobni definirati jednu tako temeljnu pojavu od koje smo nerazdvojni. Što čini živu stanicu živom i bitno različitom od vrećice pune kemikalija? Možemo li stvoriti život od neživih tvari, u laboratoriju? Tek kad to uspijemo, moći ćemo reći da razumijemo život. Nije zagonetka samo život, nego i smrt. Veliko je pitanje zašto moramo ostarjeti i umrijeti. Na prvi se pogled čini da sve što je živo stari i umire, ali ipak postoji mogućnost da su neki živi organizmi imuni na starenje i smrt od starosti. Stoga nam se nameće intrigantno pitanje hoćemo li kod ljudi uspjeti usporiti ili čak izbjeći starenje i smrt uzrokovanu starošću. Samo je pitanje vremena kada će znanost i na to ponuditi odgovore.
Dr. Robert Vianello,
Institut ‘Ruđer Bošković’:
- Svaki objekt pred ogledalom ima svoju zrcalnu sliku, najčešće identičnu objektu. No, ne mogu se sve stvari u potpunosti preklopiti sa svojom zrcalnom slikom. Takvi objekti nazivaju se kiralnim. Najbolji primjer su ljudske ruke, koje se odnose kao zrcalne slike, a koje su nepreklopive istovremeno u svim svojim djelovima, zbog čega je nemoguće staviti lijevu rukavicu na desnu ruku. To vrijedi i za molekule. Kiralne molekule imaju dvije nepreklopive zrcalno-preslikane forme izgrađene od istih atoma, s većinom potpuno istih fizikalno-kemijskih svojstava. Prilikom njihove priprave jednaka je vjerojatnost nastanka obiju formi. Međutim, u određenim uvjetima te dvije forme mogu ispoljavati dramatično različita svojstva. Primjerice, kod lijekova, a njih oko 88 posto je kiralno, jedna forma je aktivna, dok je druga najčešće potpuno nedjelotvorna, a ponekad i štetna ili čak smrtonosna. Zanimljivo, Priroda je odabrala stvoriti život na Zemlji ugrađujući isključivo jednu formu aminokiselina u proteine. Neki od velikih misterija su pitanja vezana uz kiralnost: odakle uopće potječe?
Dr. Dejan Vinković,
Sveučilište u Splitu:
- Evolucija je u naš mozak duboko usadila potrebu da tražimo uzrok svemu što vidimo oko nas. To nam daje prednost pred drugim vrstama i osigurava nam preživljavanje. Međutim, stvara i popratnu pojavu: potrebu da si postavljamo pitanje koji je uzrok postojanju svijeta koji nas okružuje, pa i nas samih. Do pojave moderne znanosti bili smo vrlo limitarni u mogućnostima potražnje odgovora i apstraktna religijska objašnjenja bila su jedini izlaz. Sve se promijenilo prije 400 godina kada je Galileo Galilei usmjerio dalekozor prema nebu i time otkrio kako povezati teorije o svemiru s opažanjima koja dotad nisu bila dostupna ljudskom oku. Od tada smo prevalili velik put i dosegli nivo gdje znamo da je svemir svoj život započeo prije 13,7 milijardi godina, a planet Zemlja prije 4,54 milijardi godina. Znamo objasniti proces razvoja svemira i Zemlje u mnogim detaljima, ali ujedno otvaramo i nova velika pitanja. Tako nam teleskopi još nisu dovoljno moćni da razjasnimo proces kojim veliki oblak prašine ne veće od dima cigarete kondenzira u planet poput Zemlje.
Dr. Bojan Žagrović,
Medils:
- Stol na kojem pišem ovaj tekst i računalo na kojem to radim i čaša iz koje u pauzi popijem gutljaj vode su svi, baš kao i mi sami i sva živa bića, građeni od atoma i molekula. Pa ipak, postoji ogromna razlika između nežive materije i živih bića. Velik dio te granice gdje neživo postaje živo, gdje kemija i fizika postaju biologija, su proteini. Proteini reguliraju sve bitne reakcije u našim tijelima, oni nas štite od stranih bakterija i virusa, oni izgrađuju naše stanice, tkiva i organe. Oni su mikroskopski strojevi čija struktura fundamentalno određuje njihovu funkciju. Kako proteini, sami od sebe, poprimaju svoj funkcionalni oblik i kako taj oblik utječe na ono što rade jedno je od najdubljih pitanja moderne biologije. Zamislite automobil ili računalo koje se samo od sebe složilo iz sastavnih dijelova! Proteini to mogu. Potpuno razumijevanje principa kako proteini to rade otvorilo bi neslućene mogućnosti u biomedicini, farmaciji, nanotehnologiji, a i šire.
Tanja Rudež
Dr. Dijana Dominis Prester
Sveučilište u Rijeci:
- Jedna od najvećih zagonetki jest postoji li život izvan Zemlje, ako postoji je li primitivan ili inteligentan te najteže pitanje: hoćemo li ga pronaći. Uz to još postoji i otvoreno pitanje razumijevanja gravitacije na fundamentalnoj razini. Međunarodni eksperimenti u koje smo uključeni i mi, hrvatski znanstvenici, primjerice, MAGIC, LHC i PLANET, mogli bi uskoro razjasniti te zagonetke.
S druge strane, velike su tajne skrivene tamo gdje ih se nedovoljno istražuje: s jedne strane na rubu znanosti te u prostoru koji povezuje različite grane znanosti. Još ne razumijemo dobro odnos između čovjeka i prirode, odnosno čovjeka i svemira. Primjerice, povezanost Mjesečeva ciklusa i ciklusa plodnosti kod žene, telepatiju, moguće posljedice genetskog inženjeringa i slično.
Dr. Tomislav Domazet Lošo,
Institut ‘Ruđer Bošković’ u Zagrebu:
- Jedno od najvažnijih otvorenih pitanja u biološkim znanostima je mehanizam nastanka prvog života na zemlji. Pretpostavlja se da se taj događaj zbio otprilike prije 3,8 milijardi godina. Evolucijska biologija uglavnom razjašnjava razvoj života nakon tog događaja, ali nastanak prve stanice još je velika zagonetka. Koliko je to pitanje složeno najbolje ilustrira to da Eugene Koonin, jedan od vodećih bioinformatičara danas, u svom nedavnom radu koristi ideje iz fizike o postojanju višestrukih svemira kako bi riješio problem male vjerojatnosti nastanka života. Postoji značajan napredak u razumijevanju nastanka osnovnih molekula potrebnih za funkcioniranje prve stanice, ali prijelaz od nežive materije do žive stanice veliki je korak koji je već s teorijske strane teško dokučiti.
Dr. Pavel Gregorić,
Filozofski fakultet u Zagrebu:
- Jedna od velikih zagonetki suvremene znanosti je svijest. Znamo da svijest ovisi o mozgu, ali ne znamo na koji točno način fizikalni elektrokemijski procesi u mozgu proizvode naša subjektivna svjesna iskustva. Je li uopće moguće utvrditi koji je elektrokemijski proces u kojem dijelu mozga odgovoran za koje svjesno iskustvo, formulirati zakone i objasniti zašto je upravo taj proces u tom dijelu mozga odgovoran upravo za to svjesno iskustvo? To je tzv. “teški problem” svijesti. Neki znanstvenici i filozofi nadaju se da će neuroznanost, ili možda kvantna teorija, moći dati zadovoljavajući odgovor na taj problem. Neki pak smatraju da je problem u postojećim okvirima nerješiv pa predlažu promjenu okvira. Jedni stoga zagovaraju reviziju raširenog poimanja svijesti kako bi se ona mogla uklopiti u postojeću znanstvenu paradigmu, a drugi predlažu reviziju postojeće znanstvene paradigme kako bi se njime mogle obuhvatiti, osim fizikalnih, i činjenice svijesti.
Dr. Boris Lenhard,
Sveučilište u Bergenu:
- Zagonetka koja me najviše fascinira, a dobrim dijelom i profesionalno zaokuplja, u javnosti je poznata kao problem razvoja ljudskog organizma iz oplođene jajne stanice. Kao kod svih vrhunskih zagonetaka, imamo intrigantne fragmente koje treba upotpuniti i složiti u cijelu priču. Od jedne stanice preko nakupine podjednakih stanica do tektonskih procesa, odjeljivanja u stotine linija različitih stanica te selektivnog umiranja, svi ti procesi su dio razvoja organizma. Ako nešto u cijelom orkestriranom procesu pođe po krivu, imamo nasljedne bolesti, malformacije ili odmetnute stanice koje ne poštuju ‘normalnu’ sudbinu koja im je namijenjena, rezultirajući tumorima. Na tragu smo ulozi jednog posebnog podskupa kromosomskih lokusa u cijeloj priči, od kojih sve počinje i na kojima svaki poremećaj potencijalno može završiti kaosom. Njihovo razumijevanje je nužan korak na putu ka sposobnosti da taj kaos, jednom kada izbije, ponovno stavimo pod kontrolu.
Dr. Antonio Šiber,
Institut za fiziku:
- Dva najveća misterija suvremene znanosti mogu se formulirati kao pitanja “Zašto postoji nešto umjesto ničeg?” i “Otkud mi ovdje?”. Mnogi znanstvenici smatraju da odgovori na ta pitanja ne spadaju u znanost, nego u religiju ili, u najboljem slučaju, filozofiju. Suvremena znanost ipak ova pitanja postavlja na sve preciznije načine. Tako spekulativni i matematizirani pristupi fizici načinju odgovor na prvo pitanje razmatrajući mogućnost postojanja mnoštva svemira te svemira u kojima vrijede drukčiji skupovi temeljnih zakonitosti. Drugo pitanje može se znanstveno formulirati kao problem nastajanja reda iz nereda u neravnotežnim uvjetima kakvi se nalaze u dijelovima svemira kakav je npr. Zemlja. Otkud potječe propagacija reda i kompleksnosti kroz skale dimenzija? Kako objasniti nastanak visoko umrežene i uređene strukture kakva je mozak počevši od temeljnih fizikalnih zakonitosti koje vrijede u cijelom svemiru? Drugim riječima, otkud mi ovdje, izrečeno jezikom fizike.
Dr. Hrvoje Štefančić,
Institut ‘Ruđer Bošković’ u Zagrebu:
- Brojna opažanja kozmoloških pojava u proteklom desetljeću oblikovala su današnju sliku o svemiru u kojem živimo. Suprotno prijašnjim očekivanjima, utvrđeno je da se širenje svemira u sadašnjem trenutku ubrzava. Objašnjenje mehanizma koji uzrokuje ubrzano širenje svemira jedan je od najvećih problema u kozmologiji. Jedno od potencijalnih objašnjenja je postojanje misteriozne komponente u građi svemira, tzv. tamne energije, čiji bi negativni tlak vodio do ubrzanog širenja. U takvom modelu bi tamna energija, zajedno s drugom nepoznatom komponentom, tamnom tvari, činila oko 96 posto građe svemira. Druge mogućnosti su da je gravitacijska interakcija modificirana na kozmološkim udaljenostima u odnosu na očekivanja prema općoj teoriji relativnosti ili da je naš svemir tek dio višedimenzionalnog svemira. Problem ubrzanog širenja svemira je i usko povezan uz probleme energije vakuuma i kozmološke konstante te bi njegovo rješenje moglo značajno pridonijeti razumijevanju nekih fundamentalnih fizikalnih teorija.
Dr. Iva Tolić-Norrelykke,
Institut ‘Max Planck’ u Dresdenu
- Jedna je od najvećih zagonetki moderne znanosti život. Što je život? Još nismo sposobni definirati jednu tako temeljnu pojavu od koje smo nerazdvojni. Što čini živu stanicu živom i bitno različitom od vrećice pune kemikalija? Možemo li stvoriti život od neživih tvari, u laboratoriju? Tek kad to uspijemo, moći ćemo reći da razumijemo život. Nije zagonetka samo život, nego i smrt. Veliko je pitanje zašto moramo ostarjeti i umrijeti. Na prvi se pogled čini da sve što je živo stari i umire, ali ipak postoji mogućnost da su neki živi organizmi imuni na starenje i smrt od starosti. Stoga nam se nameće intrigantno pitanje hoćemo li kod ljudi uspjeti usporiti ili čak izbjeći starenje i smrt uzrokovanu starošću. Samo je pitanje vremena kada će znanost i na to ponuditi odgovore.
Dr. Robert Vianello,
Institut ‘Ruđer Bošković’:
- Svaki objekt pred ogledalom ima svoju zrcalnu sliku, najčešće identičnu objektu. No, ne mogu se sve stvari u potpunosti preklopiti sa svojom zrcalnom slikom. Takvi objekti nazivaju se kiralnim. Najbolji primjer su ljudske ruke, koje se odnose kao zrcalne slike, a koje su nepreklopive istovremeno u svim svojim djelovima, zbog čega je nemoguće staviti lijevu rukavicu na desnu ruku. To vrijedi i za molekule. Kiralne molekule imaju dvije nepreklopive zrcalno-preslikane forme izgrađene od istih atoma, s većinom potpuno istih fizikalno-kemijskih svojstava. Prilikom njihove priprave jednaka je vjerojatnost nastanka obiju formi. Međutim, u određenim uvjetima te dvije forme mogu ispoljavati dramatično različita svojstva. Primjerice, kod lijekova, a njih oko 88 posto je kiralno, jedna forma je aktivna, dok je druga najčešće potpuno nedjelotvorna, a ponekad i štetna ili čak smrtonosna. Zanimljivo, Priroda je odabrala stvoriti život na Zemlji ugrađujući isključivo jednu formu aminokiselina u proteine. Neki od velikih misterija su pitanja vezana uz kiralnost: odakle uopće potječe?
Dr. Dejan Vinković,
Sveučilište u Splitu:
- Evolucija je u naš mozak duboko usadila potrebu da tražimo uzrok svemu što vidimo oko nas. To nam daje prednost pred drugim vrstama i osigurava nam preživljavanje. Međutim, stvara i popratnu pojavu: potrebu da si postavljamo pitanje koji je uzrok postojanju svijeta koji nas okružuje, pa i nas samih. Do pojave moderne znanosti bili smo vrlo limitarni u mogućnostima potražnje odgovora i apstraktna religijska objašnjenja bila su jedini izlaz. Sve se promijenilo prije 400 godina kada je Galileo Galilei usmjerio dalekozor prema nebu i time otkrio kako povezati teorije o svemiru s opažanjima koja dotad nisu bila dostupna ljudskom oku. Od tada smo prevalili velik put i dosegli nivo gdje znamo da je svemir svoj život započeo prije 13,7 milijardi godina, a planet Zemlja prije 4,54 milijardi godina. Znamo objasniti proces razvoja svemira i Zemlje u mnogim detaljima, ali ujedno otvaramo i nova velika pitanja. Tako nam teleskopi još nisu dovoljno moćni da razjasnimo proces kojim veliki oblak prašine ne veće od dima cigarete kondenzira u planet poput Zemlje.
Dr. Bojan Žagrović,
Medils:
- Stol na kojem pišem ovaj tekst i računalo na kojem to radim i čaša iz koje u pauzi popijem gutljaj vode su svi, baš kao i mi sami i sva živa bića, građeni od atoma i molekula. Pa ipak, postoji ogromna razlika između nežive materije i živih bića. Velik dio te granice gdje neživo postaje živo, gdje kemija i fizika postaju biologija, su proteini. Proteini reguliraju sve bitne reakcije u našim tijelima, oni nas štite od stranih bakterija i virusa, oni izgrađuju naše stanice, tkiva i organe. Oni su mikroskopski strojevi čija struktura fundamentalno određuje njihovu funkciju. Kako proteini, sami od sebe, poprimaju svoj funkcionalni oblik i kako taj oblik utječe na ono što rade jedno je od najdubljih pitanja moderne biologije. Zamislite automobil ili računalo koje se samo od sebe složilo iz sastavnih dijelova! Proteini to mogu. Potpuno razumijevanje principa kako proteini to rade otvorilo bi neslućene mogućnosti u biomedicini, farmaciji, nanotehnologiji, a i šire.
Tanja Rudež