Kvarkadabra za ro�ne ra�unalnike

Organ za sre�o

2006-10-09T08:59:13+02:00

Kaj bi se zgodilo, �e bi se v razvpiti sceni na letali��u ob koncufilma Casablanca Ingrid Bergman odlo�ila druga�e? Bi bila v �ivljenjumanj sre�na, �e bi ostala s Humpreyjem Bogartom v Maroku in se ne bipridru�ila mo�u na poletu v Lizbono? Bi svojo odlo�itev ob�alovala? Po teoriji Daniela Gilberta, profesorja psihologije s Harvarda in enegaod najbolj znanih raziskovalcev sre�e, bi jo katera koli izbiradolgoro�no pripeljala do povsem enakega ob�utka sre�e. Gilbert v svojiknjigi z naslovom »Stumbling on Happiness« (Knopf, Random House, 2006)na podlagi zadnjih znanstvenih odkritij, pri katerih je tudi sampomembno sodeloval, razvije izviren pogled na tiso�letja starovpra�anje, o katerem je bilo napisanih �e mnogo globokih misli infilozofskih razprav: Kako biti sre�en?

Mo�ganski simulator prihodnosti

Vzadnjih nekaj milijonih let se je povpre�na velikost mo�ganov od na�ihevolucijskih prednikov do nas ve� kot podvojila. Najbolj zaradinastanka novega sprednjega �elnega dela. Ena najpomembnej�ih funkcij tenove pridobitve je, da lahko deluje kot simulator prihodnosti.Takokot piloti trenirajo najrazli�nej�e okoli��ine v simulatorjih letenja,da bi se znali hitro odzvati, �e bi se jim med resni�nim letom zgodilokaj nepri�akovanega, imamo vsi ljudje podobno v mo�ganih simulator, kinam omogo�a, da si v mislih predstavimo najrazli�nej�e dogodke, predense nam resni�no zgodijo. Tega niti pribli�no tako dobro kot mi ne znanobena �ival.

A kot opozarja Gilbert v svojiknjigi, ta mo�ganski simulator ne deluje nepristransko. Na�teje velikopresenetljivih pri�evanj ljudi, za katere nepristranski opazovalecnikoli ne bi rekel, da so sre�ni, a sami vseeno trdijo prav nasprotno.Mo�ganski simulator nekatere situacije predstavi lep�e, kot so vresnici, druge spet tako, da se zdijo manj vabljive. V knjigi namdokazuje, da znamo ljudje ob�utek sre�e zelo dobro tudi umetnoustvariti.

Umetno ustvarjena sre�a

Mo�ganskisintetizator sre�e Gilbert predstavi kot nekak�en psiholo�ki imunskisistem, ki posamezniku naslika veliko lep�i svet, kot je v resnici.�eprav se tega ne zavedamo, ima vsak med nami organ za proizvodnjosre�e v glavi �e serijsko vgrajen. Sre�o si sproti proizvajamo, a smoprepri�ani, da je to nekaj, kar nam je dano in na kar nimamo nobenegavpliva.

Kaj to pomeni? Ali obstajata dve vrstisre�e: naravna, ki je posledica resni�no sre�nih dogodkov v �ivljenju,in sintetizirana sre�a, nekak�en obrambni mehanizem, ki posameznikuprestavi njegovo usodo veliko lep�e, kot je v resnici?

Lahko sploh lo�imo med naravno in umetno sre�o?

Naravnasre�a je torej tisto, kar ob�utimo, ko se nam izpolnijo �elje,sinteti�na pa tisto, kar nam mo�gani proizvedejo kot tola�bo, kadar nedobimo tistega, kar smo si zares �eleli. V zahodni dru�bi mo�noprevladuje prepri�anje, da je sinteti�na sre�a manj vredna od naravne.To je zelo verjetno posledica potro�ni�ke miselnosti, saj nas povsodbombardirajo z oglasi, da bomo sre�nej�i, �e bomo nekaj naredili alikupili.

Kar je pravzaprav tudi res. Ko si kupimonove �evlje ali televizor, se seveda po�utimo bolj zadovoljne. Ampak pougotovitvah raziskovalcev bi bili prav tako sre�ni tudi, �e tega, karsi �elimo, ne bi dobili. Takrat bi se nam pa� vklju�il mehanizemsintetiziranja ob�utka sre�e in kon�ni u�inek na na�e po�utje bi bilpovsem enak. Tudi eksperimentalna spoznanja potrjujejo domnevo, da staoba vira sre�e, naravni in umetni, za posameznika enako resni�na.

Klasi�ni poskus svobodne izbire

Gilbertopi�e poskus, ki je v psiholo�ki literaturi poznan �e ve� desetletij.Naklju�ni osebi damo nalogo, naj razvrsti �est predmetov po vrsti gledena to, kako rada bi jih imela. Obi�ajno testne osebe razvr��ajo �estrazli�nih slik. Nato ji ponudimo, da si lahko izbere in obdr�i enega oddveh predmetov, ki ju je razvrstila na mesti tri in �tiri. Glede na to,da sta oba predmeta razvr��ena nekje na sredino, imajo poskusne osebedo obeh pribli�no enak odnos: nista jim najbolj v�e�, nista pa tudinajslab�a izbira.

Po dolo�enem �asu (to je lahkole nekaj ur ali tudi nekaj tednov) osebo spet prosimo, da predmeterazvrsti glede na to, kako so ji pri srcu. Praviloma se razvrstitevpredmetov spremeni. Tisti predmet, ki ga je oseba dobila, zdaj vrednotiza stopnjo bolje kot prej, nasprotno pa predmet, ki ga ni izbrala,oceni za eno stopnjo slab�e.

Gilbert sprememborazlaga tako, da se po prvi izbiri v osebi vklju�i mehanizemsintetiziranja sre�e. Ko se enkrat odlo�i, ji mehanizem umetnegasintetiziranja sre�e ustvari vtis, da se je resni�no prav odlo�ila.Mo�nost, ki jo je izbrala, mehanizem predstavi kot veliko bolj�o odizbire, za katero se ni odlo�ila.

Poskus z bolniki brez spomina

Gilbertje ta klasi�ni psiholo�ki poskus ponovil �e s pacienti, ki imajo mo�noobliko amnezije in ne morejo ustvarjati novih spominov. Enako kot vprej�njem opisu poskusa jih je prosil, da predmete razvrstijo od ena do�est glede na to, kako radi bi jih imeli. Nato jim je ponudil, da lahkoobdr�ijo predmet tri ali �tiri. Obljubil jim je, da jim bo izbranipredmet poslal �ez nekaj dni po po�ti.

�ez polure, ko je posameznemu pacientu z amnezijo spomin na prej�nji obisk �ezbledel, se je vrnil v sobo in mu povedal, da je bil ravnokar tu (�esarse pacient seveda ni spomnil), in ga prosil, naj spet razvrsti predmetepo priljubljenosti od ena do �est. �e prej ga je vpra�al, ali sespomni, kateri predmet je izbral pred pol ure. V nasprotju s skupinozdravih ljudi so bolniki z amnezijo samo ugibali. Njihova izbira jebila enaka, kot �e bi metali kocko, kar pomeni, da se (zavestno) nisospomnili, kateri predmet je �e njihov in ga bodo prejeli po po�ti.

Presenetljivopa so v naslednjem koraku tako bolniki z amnezijo kot kontrolna skupinazdravih ljudi enako razvrstili predmet, ki so ga prej izbrali, vi�e nalestvici tistih, ki bi jih najraje imeli. Kaj se je zgodilo? Gilbertpojasnjuje, da so oboji ob izbiri spremenili svojo zaznavo invrednotenje sveta. Primer bolnikov z amnezijo dokazuje, da navrednotenje ne vpliva zavestno prera�unljivo prepri�anje, da je trebahvaliti »lastno malho«, ampak da se je lestvica prioritet resni�nospremenila, saj ti bolniki v svojem spominu niso imeli podatka, katerosliko so �e izbrali, tako da niso mogli biti prera�unljivi. Spremenilse jim je sam nagonski ob�utek za vrednotenje sveta.Kdaj se organ za proizvodnjo sre�e vklju�i?Dabi �e bolje raziskali mehanizem sintetiziranja sre�e, so na Harvardunaredili �e en poskus. �tudentom so omogo�ili, da so fotografiraliprofesorje in so�olce, nato so lahko dve svoji najbolj�i fotografijinatisnili v velikem formatu in ju uokvirili. Nato so jim povedali, dabodo lahko obdr�ali le eno od obeh najbolj�ih fotografij, drugo pamorajo poslati v neki oddaljen kraj, ker so tak�na pravila. Tako so semorali �tudenti odlo�iti, katero od obeh svojih najbolj�ih fotografijbodo obdr�ali in katero oddali.

Polovici�tudentov so dejali, da lahko v naslednjih nekaj dneh fotografiji �ezamenjajo, �e bodo ugotovili, da bi raje obdr�ali drugo, drugi polovicipa so povedali, da bodo fotografije takoj odposlali nekam dale� stran,kar pomeni, da jih ne bodo nikoli ve� videli.Natoso spremljali, kak�en odnos do izbrane fotografije ima vsaka od obehskupin �tudentov. �tudenti, ki so jo �e lahko zamenjali, so izbranofotografijo vrednotili le malo bolje kot tisto, ki so jo oddali.Vrednotenje obeh fotografij se ni veliko spremenilo niti po tem, ko jerok za zamenjavo �e potekel. Nasprotno pa so �tudenti, ki so biliprepri�ani, da oddane fotografije ne bodo nikoli ve� videli, vrednotilifotografijo, ki so jo obdr�ali, veliko od kot oddane.

Paradoks svobodne izbire in ob�utek sre�e

Svobodaodlo�itve je seveda velik prijatelj naravne sre�e, a sovra�nik umetnosintetizirane sre�e. Namen psiholo�kega imunskega sistema je, dapripravi ljudi do tega, da sprejmejo okoli��ine, na katere ne morejovplivati. Umetno ustvarjanje sre�e deluje najbolje, ko smo povsemnemo�ni, ko nimamo ali nismo imeli mo�nosti nobene izbire. Poskus sfotografijami so kmalu ponovili na novi skupini �tudentov, le da so selahko sami odlo�ili, v kateri skupini bodo sodelovali. Kar dve tretjini�tudentov se je odlo�ilo, da bi bili raje v skupini, ki ima na voljo �enekaj dni, da se premisli.

To je s stali��akon�nega zadovoljstva posameznika nenavadna odlo�itev, saj so �tudenti,ki nimajo mo�nosti spreminjati svoje odlo�itve, na koncu velikosre�nej�i in bolj zadovoljni s svojim izborom.

Sa�o Dolenc

Ljudje v slu�bi robotov

2006-09-29T12:06:36+02:00

V kultni trilogiji filmov Matrica (Matrix) sta sibrata Wachowski zamislila svet prihodnosti, v katerem si stroji povsempodredijo ljudi. V njuni znanstvenofantasti�ni viziji obstajajo ljudjesamo �e zato, ker jih stroji potrebujejo kot vir energije. Gojijo jihna nekak�nih planta�ah zelo podobno, kot mi danes za potrebeprehranjevanja vzrejamo �ivali in rastline. Sevedamoramo tak�en fantazijski scenarij razumeti predvsem metafori�no, kotpremislek o nas samih in na�i sedanji civilizaciji, saj je idejauporabe �love�kih bitij kot vira energije povsem nesmiselna. Popolnomana mestu pa je seveda vpra�anje, ali bi teoreti�no lahko stroji vprihodnosti povsem nadomestili vse zmo�nosti ljudi?

V �em smo ljudje bolj�i od strojev?

Luisvon Ahn, mladi profesor ra�unalni�tva z univerze Carnegie Mellon v ZDA,raziskuje prav zmo�nosti �love�kega uma, ki jih zdaj�nji ra�unalniki �ene morejo posnemati. Kar nekaj za nas ljudi povem preprostih opravil jedanes za ra�unalnike �e zelo te�kih ali celo povsem nere�ljivih. Enatak�nih nalog, s katero ljudje nimamo te�av in jo re�imo v trenutku,ra�unalniki pa so pri tem opravilu �e dokaj neuspe�ni, je prepoznavanjeslik. Ljudje takoj vemo, kaj posamezna slika predstavlja oziroma katereosebe in predmeti so na sliki, stroji pa so glede tega �e zelo nemo�ni.

Takose je Luis domislil, da bi uporabil neizkori��eni potencial �love�kihmo�ganov, ki lenarijo po razli�nih koncih sveta, in ga izkoristil zapomo� dana�njim strojem pri opravilih, pri katerih umetna inteligenca�e ni dovolj u�inkovita. Ljudi, ki bi imeli �as in sposobnosti zatak�na opravila, je seveda veliko. Klju�ni problem je, kako jihpripraviti, da bi zastonj delali za stroje oziroma bolje re�eno zaljudi, ki vsaj danes �e nadzorujejo in usmerjajo delovanje strojev.

Kaj nas motivira?

Vnami�ljenem svetu trilogije Matrica so stroji ustvarili nekak�ne umetnovzdr�evane kolektivne sanje, imenovane matrica, ki jih sanjajo vsi naplanta�ah rasto�i ljudje in �ivijo v utvari, da je njihovo �ivljenjeidili�no, �eprav so v resnici le sredstvo v rokah strojev. Ljudje sotako povsem zadovoljni, saj jim v navideznem svetu, ki ga sanjajo, ni�ne manjka, hkrati pa v realnosti njihova telesa delajo za korististrojev. A s �im bi lahko ljudi �e danes motivirali, da bi z veseljemin zadovoljstvom prostovoljno delali za koristi strojev? Ena od idej,kako bi ljudi pripravili do tega, se je porodila povsem naklju�no.

Nekineznani programer je prebrisano izna�el na�in, kako prelisi�iti programCAPTCHA, ki so ga ustvarili prav za razlo�evanje med ljudmi in strojina internetu. Za ta program v �ali v�asih pravijo, da je ra�unalni�kainkarnacija nekaterih profesorjev, saj zna zastavljati in ocenjevatinaloge, ki jih sam ne zna re�iti. Uporabljajo ga predvsem kotnekak�nega internetnega vratarja, ki skozi vrata spu��a samo ljudi,robote pa pu��a zunaj, o �emer smo podrobneje �e pisali pred nekajtedni.

Kako stroji �e izkori��ajo ljudi?

Zvitiprogramer je na�el u�inkovito metodo, kako prelisi�iti robota, kiprepoznava ne�love�ka bitja na internetu. Naredil je program, kinamesto da bi sam re�il zastavljeno nalogo pri vratih, hitro najderesni�nega �loveka, ki nalogo re�i zanj, in tako spretno prelisi�irobota vratarja. Ampak kako lahko program tako hitro najde �loveka inga �e pripravi do tega, da zanj re�uje naloge? Programer, ki jeustvaril tega prebrisanega robota, se je domislil izvrstne ideje.

Kose robot znajde pred nalogo, ki je sam ne zna re�iti, jo preprostoskopira na svojo spletno stran, ker za njeno re�itev ponudi nagrado. Vkonkretnem primeru je bila nagrada za re�itev naloge dostop dopornografskih fotografij. Naklju�ni obiskovalec robotove pornografskespletne strani seveda ni vedel, da robotu re�uje naloge, ampak ga jezanimal predvsem dostop do obljubljenih fotografij. Robot je natore�itev, do katere sam ni znal priti, hitro prenesel na izvorno stran,in tako drugega robota vratarja prepri�al, da je �lovek, in ta ga jespustil naprej.

Kako izrabiti prosti procesorski �as �love�kih mo�ganov?

Tak�enizvirni na�in, kako se lahko programi z malo spretnosti izdajajo zaljudi, je Luisa von Ahna pripeljal do ideje, kako bi izrabil neznanskepotenciale ljudi po vsem svetu, ki posedajo pred ra�unalnikom in nimajokaj pametnega po�eti. V ra�unalni�kem jeziku bi lahko rekli, da bi Luisrad izrabil prosti procesorski �as v mo�ganih ljudi za izvajanjeoperacij, pri katerih so ljudje veliko bolj�i kot programi.

Kopreberemo, koliko ur zabijemo ljudje za igranje butastih igric nara�unalniku, se kar zgrozimo. Luis navaja podatek, da so ljudje leta2003 porabili skoraj deset milijard ur samo za igranje pasjanse, ki jevgrajena v Windowse, za gradnjo panamskega prekopa je bilo potrebnih»le« dvajset milijonov ur �love�kega dela. Seveda pa ura igranja igricein ura kopanja prekopa nikakor nista primerljivi. Prvo po�nemo zalastno zabavo, drugo opravilo pa nikakor ni bilo zabavno in ga nih�e nebi po�el v svojem prostem �asu.

Da bi ljudjeposodili svoj prosti procesorski �as, jih moramo nekako nagraditi. Kerkot ka�e, radi za sprostitev igrajo ra�unalni�ke igrice, bo najboljpreprosto, �e jim delo predstavimo kot igro. In prav to je storil Luisvon Ahn. S kolegi na CMU je razvil nekaj internetnih igric, pri katerihljudje med igro re�ujejo probleme, ki jih ra�unalniki ne znajo re�iti,in se enako zabavajo, kot da bi premikali karte v virtualni pasjansi.

Ko se igramo, delamo za robote

Prvauspe�nica, ki jo je Luis razvil, se je imenovala ESP Game, kar bi lahko prevedli kot igra telepatije.Igro vodi program, v njej pa prek interneta sodeluje veliko ljudi.Program naklju�no izbere dva igralca in jima poka�e isto sliko, njunanaloga pa je, da jo opi�eta z besedami. �e oba uporabita za opis slikeisto besedo ali besedno zvezo, sta nagrajena. �e v dolo�enem �asovnemobdobju oba neodvisno ne vtipkata iste besede, to�k ne dobita. �e jeposamezna slika �e bila opremljena z dolo�enim geslom, se ta besedaprika�e na seznamu prepovedanih, tako da lahko igra isto sliko pove�e zve� razli�nimi besedami.

Iz tega osnovnegaprincipa igre ni te�ko uganiti, kaj je pravi namen igranja. Nainternetu je ogromno slik, ki pa jih je te�ko urediti po klju�nihbesedah, saj stroji zelo te�ko prepoznavajo vsebino slik. Ko i��emo ziskalniki, kot sta recimo Googlov ali Yahoojev, so slike indeksiranepredvsem po svojem imenu ali tekstu na spletni strani, kjer so. Tipodatki pa so lahko zavajajo�i, tako da smo velikokrat zelopresene�eni, kaj vse najde iskalec slik pod nekim geslom.

Igra pomaga Googlovim robotom

Luisovaigra telepatije zelo dobro izrablja �love�ko procesorsko mo� zaindeksiranje slik. Jasno pa so igralci ob vstopu v igro opozorjeni, kajje pravi namen igre. S pomo�jo igre je hitro nabral ve� kot milijonklju�nih besed, ki opi�ejo posamezne slike v njegovi bazi. Seveda sopotencial igre hitro opazili pri Googlu, tako da je zdaj igra na straniGoogle Images, kjer igralcineposredno pomagajo Googlovim robotom pri izbolj�evanju iskanja po baziinternetnih slik.

Igra je uporabna tudi zau�enje angle��ine, saj poteka samo v tem jeziku, �eprav ni nobeneformalne ovire, da ne bi tudi v katerem drugem. Hkrati je tudi zelozabavna in �loveka lahko povsem zasvoji. Kar nekaj igralcev jo jeigralo po ve� deset ur na teden, kar je �e primerljivo s polnimtedenskim delovnim �asom.

Prihajajo �e nove igre

Luisje izra�unal, da bi samo 5000 igralcev lahko s klju�nimi besedamiopremilo vse slike na »Google Images« v zgolj dveh mesecih, �e binenehno igrali. Na internetu pa igre z nekaj tiso� so�asnimi igralcisploh niso redkost. Kot nadgradnjo te preproste igre je Luis razvil �erazli�ico, ki skozi igro povezuje �e pridobljene klju�ne besede sposameznimi deli slike. �e slika prikazuje jadrnico na morju, zraven pa�e galeba, je dobro vedeti, kateri del slike prikazuje morje, katerinebo, kje je galeb in kje jadrnica. Igro je poimenoval Peekaboom in ima tudi �e zelo veliko navdu�enihigralcev.

V svojem laboratoriju Luis �e razvijatudi povsem nove ideje, kako prek zabavnih igric v koristne nameneizrabiti umske sposobnosti ljudi, ki nimajo po�eti ni� pametnej�ega kotse zabavati z igricami na internetu, ali pa jih nekaj minut tak�negaigranja vsak dan spro��a. Na koncu so vsi sre�ni in zadovoljni. Strojiin ljudje!

Sa�o Dolenc

Nedolo�enost

2006-09-21T20:00:57+02:00

Septembra 1941, ko je bil ve�ji del Evrope �e pod Hitlerjevo okupacijoin je kazalo, da bodo Nemci v vojni zmagali, je vodilni nem�ki fizik,eden od o�etov kvantne fizike in Nobelov nagrajenec Werner Heisenberg,odpotoval v K�benhavn, da bi se se�el s svojim u�iteljem, danskimfizikom Nielsom Bohrom. Njuno sre�anje sredi druge svetovne vojne, koje Heisenberg vodil nem�ki poskus izdelave atomske bombe, Bohr pa jekmalu zatem pobegnil iz zasedene Evrope in se pridru�il zavezni�kimposkusom, da bi prehiteli Nemce, je imelo velik pomen tako za obafizika kot za zgodovino dvajsetega stoletja. Obisk je potekal v napetemozra�ju, saj sta se sre�ala nekdanja bli�nja sodelavca in prijatelja,ki sta veliko let pre�ivela skupaj, zdaj pa sta bila vsak na drugistrani velike vojne.

Zakaj je pri�el?

Zakaj jeHeisenberg sredi vojne obiskal Bohra? Kaj sta se pogovarjala? JeHeisenberg resni�no �elel podatke o izdelavi atomskega oro�ja ali jepri�el le na prijateljski obisk? Bi se vojna lahko kon�ala druga�e, �ebi Bohr Heisenbergu povedal vse, kar je vedel o tehni�nih podrobnostihizdelave atomske bombe? Je bil morda pravi junak Heisenberg, ki jeBohru prenesel informacijo, da Nemci razvijajo atomsko oro�je? Vsa tavpra�anja �e vedno vznemirjajo zgodovinarje, saj si niso enotni vinterpretaciji dogodkov, ki so se zgodili tisti skrivnostni septembrskiteden na Danskem.

Angle�ki pisatelj MichaelFrayn je o skrivnostnem medvojnem sre�anju obeh velikih fizikov leta1998 napisal dramo z naslovom Kopenhagen, v kateri je izvrstnopredstavil najrazli�nej�e vidike nenavadnega sre�anja. Drama je hitropostala uspe�nica in prejela tudi ve� uglednih literarnih nagrad. Prvapostavitev v gledali��u je bila leta 1998 v Londonu, druga pa �ez dveleti v New Yorku. Po drami so leta 2002 posneli tudi televizijski filmz Danielom Craigom v vlogi Heisenberga in Stephenom Reo v vlogi NielsaBohra.

Kaj je �elel?

Vigri nastopajo zgolj tri osebe: Heisenberg, Bohr in njegova �enaMargrethe. Dogajanje je postavljeno v nedolo�en �as, ko so vsi trijeglavni junaki �e pokojni. Kot nekak�ni duhovi, ki o svojem �ivljenju �eniso rekli zadnje besede, se spominjajo veselih in plodnih �asovodkrivanja nove kvantne fizike kmalu po prvi svetovni vojni,nenavadnega medvojnega sre�anja v K�benhavnu, pa tudi povojnihposkusov, da bi poenotili interpretacije tega, kar se je zgodiloskrivnostnega septembra 1941 na Danskem.

Osrednji zaplet drame je vpra�anje, ki ga �e takoj na za�etku prvega dejanja igre izre�e Bohrova �ena.

Margrethe: Ampak zakaj?
Bohr: �e zmeraj razmi�lja� o tem?
Margrethe: Zakaj je pri�el v Kopenhagen?
Bohr: Je to sploh �e pomembno, ljuba moja, zdaj ko smo vsi trije �e mrtvi?
Margrethe:Nekatera vpra�anja ostanejo �e dolgo potem, ko so njihovi lastniki �epokojni. Lebdijo kot duhovi. I��ejo odgovore, ki jih za �asa �ivljenjaniso uspela najti.
...
Margrethe: Pogovor? S sovra�nikom? Med vojno?
Bohr: Ljuba Margrethe, sovra�nika pa� nisva bila.
Margrethe: Bilo je leto 1941!
Bohr: Heisenberg je bil najin stari prijatelj.
Margrethe: Heisenberg je bil Nemec. Midva sva Danca. Bili smo pod nem�ko okupacijo.
...
Margrethe: Zakaj je torej to storil? Zdaj ne more biti nih�e ve� prizadet, nih�e ve� ne more biti izdan.
Bohr: Dvomim, �e je tudi sam kdajkoli zares vedel.
Margrethe:In ni bil prijatelj. Ne ve� po tem obisku. To je bil konec slavnegaprijateljstva med Nielsom Bohrom in Wernerjem Heisenbergom.

Kdaj se je zgodilo?

15.septembra 1941 je Werner Heisenberg iz Berlina odpotoval na Dansko, kije bila takrat �e pod nem�ko zasedbo. Uradni namen obiska je bilaserija fizikalnih predavanj, ki naj bi jih imel na nem�kem propagandnemcentru v K�benhavnu, a zares se je �elel predvsem sre�ati s svojimstarim mentorjem in prijateljem Nielsom Bohrom. Heisenberg je naDanskem ostal ves teden. Z Bohrom se je ve�krat sre�al na in�titutu,trikrat ga je obiskal tudi v doma�i hi�i.

Kot jeHeisenberg zapisal v pismu, ki ga je �e med obiskom na Danskem pisalsvoji �eni, je v K�benhavn prispel v ponedeljek zve�er in takoj z�elezni�ke postaje pohitel najprej do Bohrove hi�e. �eprav je bilotisti dan vreme lepo in so se videle zvezde, ga je v Bohrovi hi�ipri�akalo bolj tema�no ozra�je. Zakonca Bohr sta ga sicer leposprejela, a hitro so se sporazumeli, da o politiki ne bodo govorili.Heisenberg je pozneje v pismu �eni zapisal, da je tisti ve�er »�e dolgosedel sam z Bohrom,« preden ga je po polno�i Bohr pospremil do tramvaja.

Heisenbergje spet obiskal Bohra na domu �e v sredo zve�er in v soboto, ko naj bibilo ozra�je najbolj prijazno. »Ve�ji del ve�era smo se pogovarjali opovsem �love�kih te�avah. Bohr je nekaj na glas prebral, sam pa semzaigral Mozartovo sonato v A duru.« Zapisi v Heisenbergovem pismu takone potrjujejo, da bi se dolgoletno prijateljstvo med obema fizikoma nahitro razdrlo. �e je verjeti Heisenbergovemu zapisu, sta se tudi potretjem sre�anju raz�la kot prijatelja. Zelo verjetno sta �ele �eznekaj let vsak zase za nazaj spoznala vso grozo in mo�ne posledicenjunih takratnih pogovorov.

Kaj je kdo vedel?

Povojni se Heisenberg in Bohr nikakor nista mogla sporazumeti, kaj sta sezares pogovarjala med svojimi sre�anji tisti usodni teden v septembru1941. Gotovo pa je, da sta se �e kako zavedala resnosti takratnezgodovinske situacije.

Kot vemo danes, so biliNemci prepri�ani, da je za atomsko bombo potrebno veliko ve� jedrskegagoriva, kot se je pozneje izkazalo. Heisenberg je bil �e ob koncu vojneprepri�an, da za bombo potrebuje nekaj ton urana 235, �eprav ga je bilozares dovolj �e nekaj deset kilogramov. To informacijo je Bohr mednjunim sre�anjem leta 1941 v K�benhavnu �e imel, ne pa tudi Heisenberg.�e malenkost napa�no izgovorjena beseda bi Heisenberga lahko opozorila,da so Nemci na napa�ni poti. Zato je moral biti Bohr zelo pazljiv.

Zakaj me nih�e ne razume?

Vsadrama spretno prepleta strokovne razprave s podro�ja kvantne fizike, kista jo oba fizika kot velika prijatelja skupaj ustvarjala pred dobrimdesetletjem, s problemom nejasne interpretacije njunega sre�anja meddrugo svetovno vojno. Vzporednico med problemom interpretacije kvantnefizike in te�avo z interpretacijo njunega medvojnega sre�anja, ki se vnajrazli�nej�ih variacijah pojavi �e mnogokrat med samo igro, napove �eHeisenberg v svojem prvem monologu, kmalu po za�etku igre.

Heisenberg:Zdaj, ko smo vsi �e pokojni, sta samo dve stvari, po katerih se me bosvet spominjal. Ena je na�elo nedolo�enosti, druga pa je mojskrivnostni obisk Nilsa Bohra v Kopenhagnu leta 1941. Vsakdo razumenedolo�enost. Ali vsaj misli, da jo razume. Nih�e pa ne razume mojepoti v Kopenhagen. Znova in znova sem jo pojasnjeval. Samemu Bohru inMargrethe. Preiskovalcem in voja�kim obve��evalcem, novinarjem inzgodovinarjem. Ve� ko sem pojasnil, bolj je bilo vse skupaj nejasno.

Kaj bi, �e bi?

Takokot junaki drame, ki odgovor na klju�no vpra�anje, kako interpretiratisre�anje v K�benhavnu, i��ejo vso dramo, a jim dokon�nega odgovora nanjne uspe najti, se tudi zgodovinarjem ne uspe poenotiti priinterpretacijah. �e po prvi uprizoritvi drame se je pojavilo tudi nekajnovih dokumentov, ki so dogodek �e bolj osvetlili, hkrati pa odprlinove mo�nosti za interpretacije.

Po premieriigre v New Yorku je k Michaelu Fraynu pristopil mo�, ki se jepredstavil kot Jochen Heisenberg, Wernerjev sin. Povedal mu je, daHeisenberg kot lik v drami nikakor ni podoben njegovemu o�etu: »Nikolinisem videl, da bi moj o�e kazal �ustva o �em drugem kot o glasbi.«Verjetno je imel v mislih Heisenbergove zadnje besede ob koncu Fraynoveigre.

Heisenberg: Na�i otroci in otroci na�ihotrok. Obvarovani, zelo mogo�e, z enim samim kratkim trenutkom vKopenhagnu. Z dogodkom, ki ne bo nikoli povsem dolo�en in pojasnjen. Stem zadnjim jedrom nedolo�enosti v samem bistvu stvari.

Sa�o Dolenc

Opazovanje rojstva novega jezika

2006-09-14T20:00:25+02:00

Leta 1769 je berlinska akademija znanosti razpisala nagradno vpra�anjeo problemu izvora jezika, ki se je glasilo tako: »Ali bi bili ljudje,prepu��eni zgolj svojim naravnim zmo�nostim, sposobni zasnovati jezik?S katerimi sredstvi se jim to lahko posre�i? Radi bi dobili hipotezo,ki bi to jasno in celovito razlo�ila.« Na nate�aju je zmagal JohannGottfried Herder z Razpravo o izvoru jezika, ki jo imamo tudi vslovenskem prevodu (Nova revija, 2004). V nagrajenem eseju Herder �e sprvim stavkom razkrije svoje stali��e: »�e kot �ival ima �lovek jezik.«A verjetno nih�e od takratnih udele�encev razprave ni pri�akoval, dabomo lahko ljudje kdaj neposredno opazovali spontano rojstvo novegajezika, kot se je to zgodilo pred nekaj desetletji.

Poskus kralja Psametiha

Vpra�anjeizvora jezika je bilo veliko stoletij v sredi��u razprav filozofov indrugih u�enjakov. Zanimanje za problem narave jezika je doseglo velikirazmah �e posebno v obdobju razsvetljenstva, ko je pri�lo v ospredjeveliko vpra�anje o naravi in izvoru �loveka. Je jezik prirojen aliprivzgojen? Zakaj je na svetu tako veliko razli�nih jezikov, �e smoljudje obdarjeni z jezikom �e po naravi? Kak�en jezik bi razviliotroci, �e bi jih pustili od rojstva same na samotnem otoku?

Prvi�se z vpra�anjem izvora jezika sre�amo �e v zgodbi o nenavadnem poskusuegip�anskega kralja Psametiha, o kateri poro�a Herodot v svojihZgodbah. Psametih je �elel ugotoviti, ali so Egip�ani res najstarej�eljudstvo na svetu, a »kljub poizvedovanju ni mogel najti nobene poti,po kateri bi pri�el na sled prvemu �loveku«. Nato je za re�itev ugankenaredil pravi znanstveni poskus: »Dal je dva novorojen�ka poljubnihstar�ev nekemu pastirju v rejo, ki naj bi ju na poseben na�in varovalpri svoji �redi. Zabi�al mu je, da vpri�o njiju ne sme nih�espregovoriti besede; le�ita naj sama zase v samotni kamrici; obdolo�enih �asih naj privaja k njima dve kozi in, ko se dojen�kanasitita z mlekom, naj gre spet po svojih opravilih.«

Iz Egipta v Nikaragvo

KraljPsametih je oba otroka osamil od vseh vplivov kulture, »ker je �elelsli�ati, katero besedo bosta otroka izrekla najprej, ko bosta premagalanerazlo�no blebetanje. To se je tudi zgodilo. Ko je pastir po dvehletih takega ravnanja nekega dne odprl vrata in stopil v sobo, sta sede�ka z iztegnjenimi rokami vrgla predenj in klicala 'Bekos'. /…/ Ko juje Psametih tudi sam sli�al, je poizvedel, v kateri jezik sodi in kajpomeni beseda 'bekos'. Tu je zvedel, da pravijo Frigijci kruhu tako. Iztega dogodka so Egip�ani zaklju�ili in priznali, da so Frigijcistarej�i od njih.« (prevod A. Sovre)

�eprav jeverjetno veliko u�enjakov v preteklih stoletjih sanjalo, da bi lahkonaredili podoben poskus, kot ga je neko� davno kralj Psametih, kajtakega seveda ni mogo�e dovoliti. Zato je znanstvenike toliko boljrazveselilo odkritje, da se je pred nekaj desetletji povsem spontanozgodil podoben dogodek, ki ga lahko primerjamo s poskusom kraljaPsametiha. Poleg tega so otroci, ki so bili spontano vklju�eni v tanenavadni poskus, od njega �e veliko pridobili, prav nih�e pa ni bilkakor koli o�kodovan, kot sta bila oba fanti�a iz Herodotove zgodbe.Vendar se tokrat dogajanje ni odvijalo v Egiptu, ampak v Nikaragvi.

Odprtje nove �ole za gluhe otroke

Konecsedemdesetih let dvajsetega stoletja se je socialno �ivljenje gluhihotrok v Nikaragvi mo�no spremenilo. Ko so pri�li na oblast sandinisti,so med drugim naredili tudi reformo javnega �olskega sistema po vsejde�eli. V Managui so odprli ve�ji �olski center za izobra�evanje otroks posebnimi potrebami. Prej so gluhe otroke star�i praviloma pu��alidoma, saj je bila gluhost stigmatizirana. V dru�inah so ponavadi zasporazumevanje z gluhim otrokom uporabljali nekaj preprostih kretenj,vendar le za nujno vsakdanje sporazumevanje.

Vglavnem mestu Nikaragve je bila sicer �e nekaj desetletij manj�a �ola,v kateri so gluhe posku�ali nau�iti govoriti �pansko, a velikih uspehovni imela. �ele z odprtjem ve�je �ole so se prvi� zbrali skupaj gluhiotroci z razli�nih koncev de�ele, ki se prej v ve�jem �tevilu nisomogli dru�iti. In prav veliko �tevilo otrok, ki so se zna�li skupajbrez u�inkovitega sredstva za medsebojno sporazumevanje, je bil klju�nielement, ki je pripeljal do stvaritve novega jezika.

Otroci se pogovarjajo, vendar jih u�itelji ne razumejo

U�iteljiso posku�ali otroke na �oli pou�evati po nekak�nih ruskih metodah zvizualno abecedo, ki so jim jo svetovali sovjetski in�truktorji, a nisobili uspe�ni. A otroci so se za�eli spontano dru�iti tudi zunaj �ole inse obiskovati po domovih kot obi�ajni otroci. Po�asi so u�iteljipresene�eno za�eli ugotavljati, da otroci zelo dobro komunicirajo medseboj. �eprav so se z ro�nimi kretnjami med seboj presenetljivo dobrosporazumevali, so jih u�itelji te�ko razumeli.

Junija1986 je �olsko ministrstvo Nikaragve navezalo stik z ameri�koznanstvenico Judy Kegl, ki je bila strokovnjakinja za lingvistikogovorice s kretnjami. Povabili so jo, da obi��e �olo za gluhe v Managuiin ugotovi, kako se otroci sporazumevajo. Takrat triintridesetletnaprofesorica se je seveda takoj podala na pot.

Biti pri�a »velikemu jezikovnemu poku«

Keglovaje hitro ugotovila, da se otroci ne sporazumevajo s katero od mnogih �euveljavljenih govoric s kretnjami, ampak da so razvili povsem nov na�insporazumevanja s kretnjami. Po nekaj dneh opazovanja ji je uspelorazbrati znak za »hi�o« oziroma »dom« in otroke nekako vpra�ati, kje�ivijo. Vsak otrok se je odzval s serijo zapletenih, a na prvi pogledpovem nesmiselnih ro�nih kretenj. �ele pozneje je ugotovila, da so tekretnje zares natan�en opis, s katerimi ji je vsak otrok posebejpovedal, kako se z avtobusom pride do njegovega doma.

Naza�etku je imela velike te�ave, saj ni znala izlu��iti slovnice jezika,ki so ga uporabljali gluhi otroci. Pozneje se je spominjala, da se jije najprej vse skupaj zdelo zelo kaoti�no. Po treh tednih je obiskala�e �olo za mlaj�e otroke. Tam je �e prvi dan opazovala deklico, ki jeprepevala na dvori��u �ole in zraven hitro in ritmi�no gestikulirala zrokami. Keglova je ugotovila, da ne gre le za preprosto mimiko, ki joje prej�nje tedne opazovala pri starej�ih otrocih: »Gledala sem jo inpomislila: neverjetno, deklica uporablja nekak�na pravila.« AnnSenghas, ki je bila takrat asistentka Keglove, se dogodka spominja znavdu�enjem: »To so sanje vsakega lingvista. Kot da bi bila navzo�a privelikem poku.«

Razkrivanje slovnice novega jezika

Dabi ugotovila pravila govorice, ki so jo uporabljali mladi otroci, jihje Keglova prosila, naj ji ponovijo preproste zgodbice, ki jim jih jepredstavila s pomo�jo risanih junakov slikanice za otroke. Tako je sskrbnim opazovanjem otrok po�asi za�ela spoznavati slovnico povsem nanovo nastalega jezika. Opazila je nekaj zelo zanimivega. Isto zgodbicoo ma�ki, ki je pojedla �ogo in se nato kotalila po cesti, so starej�iotroci povedali druga�e kot mlaj�i. Starej�i so za kotaljenje navzdoluporabili eno samo gesto, medtem ko so mlaj�i razdelili gibanje innjegovo smer v dva lo�ena znaka, kot to naredimo v govorjenem jeziku.

Kakorazumeti to pomembno razliko med jezikom mlaj�ih in starej�ih otrok?Keglova je postavila hipotezo, da so bili starej�i otroci pionirji vustvarjanju novega jezika in so izna�li osnovne kretnje, ki so postalenosilci pomena. A to �e ni bil pravi jezik, ampak nekak�na latov��ina.Nato so v �olo pri�li tudi mlaj�i otroci v starosti pet ali �est let,ki so zametke jezika kretenj svojih starej�ih so�olcev hitro prevzeliin iz kretenj ustvarili pravi jezik. »Resni�ni jezik se je pojavil �elev generaciji otrok, ki so bili izpostavljeni latov��ini kretenj,« praviKeglova.

Kaj vemo o naravi jezika?

Danesso s posebnim univerzalnim sistemom zapisovanja kretenj (SignWriting) vjezik gluhih otrok iz Nikaragve, ki ga po pribli�nih ocenah uporabljatri tiso� ljudi, prevedeli �e nekaj knjig in u�benikov. Opravljenih jebilo tudi veliko �tudij in napisanih mnogo znanstvenih razprav, v jedrukaterih je seveda prav tisto klju�no vpra�anje, v zvezi s katerim jeberlinska akademija znanosti leta 1769 razpisala nagrado za odgovor. Otem, koliko je jezik ljudem prirojen oziroma priu�en, si strokovnjakidanes �e zdale� niso enotni.

Vsekakor nam jeodkritje spontanega nastanka novega jezika gluhih v Nikaragvi prinesloveliko novih spoznanj, ki nam pomagajo pri iskanju odgovora na velikovpra�anje o naravi jezika, ki si ga ljudje postavljamo vsaj �e od �asovegiptovskega kralja Psametiha, �e ne dlje.

Sa�o Dolenc

Znanstveniki na po�itnicah

2006-09-11T09:06:01+02:00

Vrhunski znanstveniki so praviloma v slu�bi tudi takrat, ko so nadopustu. Seveda ne tako kot mened�erji, ki morajo biti po telefonudostopni �tiriindvajset ur na dan in so velikokrat prisiljeni posleurejati tudi s pla�e, ko imajo noge do kolen v morju, misli pa pridobavitelju, ki je tovarni poslal napa�ne surovine. Znanstveniki solahko v slu�bi tudi takrat, ko sploh ne mislijo na znanost. Iz zgodovine znanosti se lahko nau�imo, da so dobililjudje prelomne ideje prav takrat, ko so si po napornem delu vzelinekaj dni za oddih. Pogledali si bomo enega tak�nih primerov, ki se jedogodil pred nekaj manj kot sto leti in je spro�il veliko revolucijo vfiziki.

Poletni oddih na majhnem otoku

Helgolandje majhen otok v Severnem morju nedale� od Hamburga. Zanj so zna�ilnivisoki rde�i klifi in zelena travnata povr�ina. Prav na tem idili�nemkraju je med kratkim dopustom leta 1925, da bi ube�al poletni vro�iniin napadu senenega nahoda, mladi nem�ki fizik Werner Heisenberg dobilklju�no idejo, ki je bila pomemben korak v razvoju takrat novegapodro�ja kvantne fizike. A da bomo sploh lahko razumeli pomen prelomneideje, ki je pre�inila mladega Wernerja med namakanjem nog v Severnemmorju, moramo najprej povedati nekaj malega o dogajanju v takratniznanosti. �e prej pa predstavimo glavnega junaka na�e poletne zgodbe.

WernerHeisenberg je bil tipi�ni predstavnik mlade generaciji fizikov, ki sokon�ali �olanje po prvi svetovni vojni. Zanje je bilo zna�ilno, da nisopretirano cenili svojih starej�ih kolegov. Mlada generacija je bilanamre� prepri�ana, da mora najti nove pristope k znanstvenim problemom,pri �emer jim naslanjanje na ostarele akademske avtoritete prej �kodikot koristi.

Zdrav duh v zdravem telesu

Heisenbergovo�e je bil klasi�ni filolog. Sina je �e v mladosti navdu�il za gr�kofilozofijo in literaturo. Tako je mladi Werner postal tipi�nipredstavnik takratnega nem�kega mladinskega gibanja, ki je verjelo vstaro geslo »Zdrav duh v zdravem telesu«. Kljub ljubezni do klasikov inglasbe (bil je namre� izvrsten pianist) se je vse bolj ogreval tudi zanaravoslovno znanost.

V M�nchnu je �tudiral priArnoldu Sommerfeldu, ki ga je kot obetavnega �tudenta leta 1921povabil, naj ga spremlja na fizikalno konferenco v G�ttingen, kjer sose dobili takratni najuglednej�i znanstveniki in razpravljali onajnovej�ih problemih fizike. �eprav je Heisenberg najprej nameravalpostati matematik, se je po dolgi razpravi z danskim fizikom NielsomBohrom v G�ttingenu premislil. Novi problemi teorije atomov so ga takonavdu�ili, da se je raje odlo�il za kariero fizika. Ugotovil je namre�,da postaja abstraktna matematika vse bolj pomembna za razumevanje novihfizikalnih problemov, in prav ta povezava med �isto abstraktnomatemati�no mislijo in resni�nim svetom ga je navdu�evala. Ko je leta1924 kon�al doktorat pri Sommerfeldu, se je odpravil na Dansko k Bohru,da bi prou�eval probleme nove atomske fizike.

Ko pivovarna podpre bazi�no znanost

NielsBohr je �e dolgo �asa gojil �eljo, da bi delal na in�titutu, na katerembi znanstveniki lahko mirno razpravljali o strokovnih problemih, ne dabi se jim bilo treba ozirati na ustaljene hierarhi�ne odnose medprofesorji in �tudenti. Leta 1920 se mu je �elja zaradi donacij danskihpodjetij, med katerimi je bila tudi pivovarna Carlsberg, uresni�ila. VK�benhavnu mu je uspelo zgraditi prav tak�en in�titut, kot si ga jezamislil. Okoli sebe je zbral mlade in bistre �tudente iz Evrope,Amerike in Rusije, da bi skupaj v miru raziskovali novo fiziko atomov.

Vtej dru�bi na Bohrovem in�titutu se je Heisenberg zelo dobro po�util.Obkro�ali so ga sami geniji, ki so �e �ez nekaj let postali vodilniznanstveniki na svojih podro�jih. Za vse je bilo zna�ilno, da sobriljirali v znanju in inteligenci, hkrati pa so bili zelo samozavestniin prepri�ani o svojem prav. �eprav se �ir�a javnost ni veliko zanimalaza njihovo delo, jim to ni jemalo poguma. Verjeli so namre�, da so napoti k novim odkritjem, ki bodo povsem spremenila fiziko in dojemanjesveta.

Klju�na poletna ideja, ki je spremenila fiziko

Poenem letu dela pri Bohru je Heisenberg od�el za asistenta k Maxu Bornu,ki je bil takrat predstojnik fizikalnega in�tituta v G�ttingenu. A pole nekaj mesecih dela v novi slu�bi se je odlo�il, da si bo vzel �as zakratek oddih, da si uredi misli. Od�el je na majhen otok ob severninem�ki obali, ki smo ga spoznali �e v uvodu. Prav tu se mu je utrnilaklju�na ideja in v nekaj dneh je postavil temelje za novo teorijokvantne fizike.

Kot ve�ina takratnih fizikov seje tudi Heisenberg najve� ukvarjal s problemom svetlobe, ki so jooddajali atomi. Osrednji problem takratnih znanstvenikov je bil, kakopojasniti ugotovitev, da lahko atomi oddajajo svetlobo samo to�nodolo�enih barv. Kaj neki se v atomih dogaja, da njihova svetloba atomovni mavri�na, ampak je sestavljena le iz to�no dolo�enih barv?

Abstraktna matematika opi�e obna�anje atomov

Heisenbergovaklju�na ideja, ki se mu je utrnila med dopustom na Helgolandu, je bila,da morda ni klju�no vpra�anje, kaj se zares dogaja v atomu, ampak kakomatemati�no formulirati zgolj tisto, kar o atomu vemo. Kaj �e se ne biukvarjali ve� z mehanizmom, ki bi pojasnil, kaj se v atomih zaresdogaja, ampak bi barve oddane svetlobe predstavili kar s seznamom�tevil? Hitro je ugotovil, da obstajajo za te sezname �tevil lepeformalne matemati�ne povezave, kar je pomenilo, da se lahko ti seznamiizra�unajo in napovejo.

Po vrnitvi s po�itnic jeHeisenberg svoje ugotovitve pokazal Bornu, ki je takoj opazil, da grepri Heisenbergovih seznamih �tevil pravzaprav za matemati�ne matrike.Kot vemo, je matrika nekak�na posplo�ena ideja �tevila, kjer enimatriki ustreza recimo kvadratni seznam �tevil. Matematiki so �e nekaj�asa poznali pravila, kako matrike se�tevati in mno�iti. Vse je kazalo,da so matrice in ne �tevila pravi jezik, s katerim lahko opi�emoobna�anje atomov.

Tokrat gre na dopust Niels Bohr

Heisenbergovaideja je bila prelomna in je hitro spro�ila pravi plaz razprav indrugih idej, kako jo �e izbolj�ati. �eprav so fiziki hitro pri�li doena�b, s katerimi so lahko napovedali barvo svetlobe, ki jo lahkosprejemajo ali oddajo posamezni atomi v razli�nih okoli��inah, pa jevpra�anje, kaj se zares dogaja v atomih, ostalo neodgovorjeno. In tojih je �edalje bolj jezilo.

Na Bohrovemin�titutu so se �e posebno veliko ukvarjali z vpra�anjem, kako razumetivsa ta nova spoznanja iz sveta atomov. Bohr, Heisenberg in �e nekajfizikov je na in�titutu v K�benhavnu vse leto razpravljalo o problemu,kako sploh interpretirati to novo kvantno fiziko. Po�asi so �eobupavali, a jih je Bohrov neomajni optimizem vseeno dr�al pokonci. Vza�etku februarja 1927 pa je bil Bohr �e tako iz�rpan, da se je moralodpraviti na dopust. Ker je bila zima, se je odlo�il za turno smuko vhribih severno od Osla na Norve�kem.

Interpretacija ena�b, ki je �e danes v u�benikih fizike

Inprav na po�itnicah, ko je bil sam s svojimi mislimi, se mu je utrnilaideja o interpretaciji kvantne fizike, ki �e danes kraljuje v mnogihfizikalnih u�benikih. Bistvo njegovega takratnega spoznanja je, damoramo vsaki�, ko postavljamo vpra�anje o naravi, povedati tudi, kakobomo odgovor narave prebrali. Kot je sam izjavil: »Napa�no jeprepri�anje, da je naloga fizike razkriti, kak�na je narava sama posebi. Fizike zanima le, kaj lahko o naravi povemo.«

KoBohra ni bilo na in�titutu, je tudi Heisenberg v obse�nih razpravah skolegi pri�el do pomembnega spoznanja, ki je prav tako postavilotemelje interpretacije kvantne fizike. Oba fizika sta lo�eno pri�la dozelo podobnih zaklju�ke. Heisenberg je odkril slavno na�elonedolo�nosti, Bohr pa na�elo komplementarnosti. Obe na�eli skupaj stajedro k�benhavnske interpretacije kvantne mehanike.

Zakonec velja �e enkrat opozoriti, da odhod na dopust ni najpomembnej�irazlog za prelomne ideje. Te se pojavijo samo, kadar oddih sledive�mese�nemu ali celo ve�letnemu intenzivnemu delu in razmi�ljanju.

Sa�o Dolenc

Kako naj vem, da nisi robot?

2006-09-05T20:00:11+02:00

V virtualnem svetu interneta so identitete velikokrat nejasne. Vspletnih klepetalnicah se upokojenci brez te�av izdajajo za najstnike,srame�ljivi o�alarji pa lahko prevzamejo vlogo izzivalnih mladenk. �epri klepetu z neznanci niste pazljivi, se lahko hitro izka�e, da nisimpati�na gospodi�na, s katero sta se v pogovorih tako dobro ujela,zares nih�e drug kot va� zoprni sosed.

Roboti, ki se izdajajo za ljudi

Zrazvojem interneta pa se je kmalu pojavila �e ena te�ava zidentifikacijo, ki meji �e na pravi filozofski problem. Ne samo da silahko posamezniki na spletu virtualno ustvarijo druga�no identiteto,kot jo imajo v resni�nem svetu, ampak se lahko tudi ra�unalnikiizdajajo za ljudi. In to danes sploh ni nekaj, kar bi mejilo naznanstveno fantastiko, ampak se tak�ne zamenjave nenehno dogajajo.

Robotioziroma natan�neje re�eno programi, ki se na internetu izdajajo zaljudi, se mno�i�no prijavljajo na najrazli�nej�e spletne forume in nanjih objavljajo reklamna sporo�ila svojih gospodarjev oziromastvariteljev. Pametnej�i si znajo odpreti tudi katerega od zastonjskihe-po�tnih naslovov, s katerega za�nejo mno�i�no po�iljati reklamnasporo�ila, ki nam dnevno polnijo e-po�tne predale.

I��e se iztrebljevalec

Roboti,ki potujejo po internetu in se la�no izdajajo za ljudi, so postaliresen problem okrog preloma tiso�letja. Takrat so skrbniki ve�jihspletnih strani spoznali, da morajo �im prej iznajti u�inkovit na�in,kako na internetu lo�iti med �lovekom in robotom. Naloga se na prvipogled zdi preprosta, a ko jo posku�amo uresni�iti, se hitro zaplete.Naj spletne strani zaposlijo ljudi, ki bodo z vsakim obiskovalcem, kibi se rad prijavil na njihovo stran, izmenjali nekaj besed? Seveda bibilo tak�no po�etje zelo zamudno in drago. Potrebovali so u�inkovitej�ore�itev.

Slu�ba iskalca robotov, ki brskajo pointernetu in povzro�ajo te�ave lastnikom spletnih strani, seveda ne bibila podobna tisti, ki jo je imel v legendarnem filmu Iztrebljevalecpolicist Rick Deckard (Harrison Ford), ko je lovil pobegle replikanteoziroma robote, ki so bili po videzu in vedenju povsem enaki kotljudje. Vendar primerjava vseeno ni povsem zgre�ena. V filmunamigujejo, da je tudi sam policist Deckard replikant. In prav v smerustvarjanja programov, ki znajo razlikovati med roboti in ljudmi nainternetu, je �el tudi razvoj iskanja metode za iztrebljanje zoprnihne�love�kih stvorov, ki razgrajajo po internetu.

Turingov test

Kmalupo drugi svetovni vojni je angle�ki matematik Alan Turing, ki jesodeloval tudi pri gradnji prvih ra�unalnikov, razmi�ljal o tem, alilahko stroji mislijo. Hitro je ugotovil, da je to preve� abstraktnovpra�anje, zato ga je posku�al preoblikovati v nekaj boljoprijemljivega in preprostega. Razmi�ljati je za�el o metodi, kako bilahko v praksi razlikovali med umetno in naravno inteligenco. Kako bilahko razsodili o tem, ali je neka naprava sposobna misliti. Ena odnajbolj preprostih mo�nosti je, da se s strojem pogovorimo, in �enjegovih odgovorov na vpra�anja ne moremo razlo�iti od odgovorov, kinam jih da �lovek, potem med umetno in naravno inteligenco ni ve�razlike.

Turingov test, kot so poznejepoimenovali tak�en pogovor, je zelo preprosto re�eno metoda, kakopreveriti, ali je nekdo �lovek ali stroj. V eno sobo zapremo �loveka, vdrugo pa nekoga, za katerega ne vemo natan�no, ali je �lovek ali stroj.Obema lahko postavljamo vpra�anja, na katera morata odgovarjati. Hkratipa ne vemo, v kateri sobi je kdo. �e po dalj�em razgovoru ne moremougotoviti, v kateri sobi je �lovek, je tisto drugo bitje uspe�no re�ilotest. Po Turingovem kriteriju ga ne moremo razlo�iti od resni�nega�loveka.

Turingov test je torej na�in, kakolahko zgolj s serijo vpra�anj in odgovorov, ki si jih prek tipkovniceizmenjamo z dvema osebama, ugotovimo, ali se pogovarjamo s strojem alis �lovekom. Stroj prestane Turingov test, �e razsodnik ne morerazlo�iti, ali se pogovarja s �lovekom ali s strojem.

�esa roboti (�e) ne znajo?

Skrbnikive�jih spletnih strani so se zaradi mote�ih napadov zlobnih robotov zanasvet obrnili na akademsko stroko, ki se je ukvarjala z umetnointeligenco. Ta se je hitro domislila, da bi bila najbolj�a re�itev za»iztrebljanje« robotov serija kratkih nalog, ki bi bile za ljudi povsemtrivialne in bi jih re�ili v trenutku, ra�unalnikom oziroma robotom pabi vzele veliko ve� �asa, �e bi jih sploh znali re�iti. V preprostemra�unanju so ra�unalniki veliko hitrej�i od ljudi, tako da matemati�nenaloge niso pri�le v po�tev.

Kmalu je postalojasno, da morajo biti naloge s podro�ja, ki je povzro�alo raziskovalcemumetne inteligence najve�je te�ave. Eno od teh podro�ij je bilovizualno prepoznavanje podob in simbolov. Tu smo ljudje skozi milijonelet evolucije razvili zelo dobre sisteme, ki nam omogo�ajo prepoznavatipodobe in simbole tudi, �e so zelo popa�eni.

Ra�unalnikiznajo danes �e kar dobro prepoznavati fotografijo besedila. Iz oblikeposamezne �rke na fotografiji znajo ugotoviti, za katero �rko gre. Takolahko kopijo natisnjenega besedila spremenijo nazaj v obliko, ko lahkobesedilo spet urejamo in spreminjamo. A tak�no prepoznavanje jimpraviloma uspe le, �e je besedilo zelo jasno in razlo�no fotografirano.�e so �rke zamazane, so tak�ni programi praviloma nemo�ni. Vidijo lenekak�en nerazlo�ljiv zmazek, ne pa tudi besedila, �eprav lahko ljudjepreberemo tudi tak�en po�kodovan ali razmazan zapis.

Turingov test, ki ga naredi robot

Ravnotu so in�enirji na�li re�itev, kako narediti robota, ki bi znalrazlikovati med umetno in naravno inteligenco. Razmazane �rke ali�tevilke so nekaj, �esar dana�nja umetna inteligenca �e ne znau�inkovito prebirati, ljudje pa s tem nimamo nobenih te�av.Raziskovalci z univerze Carnegie Mellon so razvili avtomatiziranTuringov test, ki ne potrebuje �love�kega razsodnika. Poimenovali so ga»Povsem avtomatiziran javni Turingov test za razlo�evanje medra�unalniki in ljudmi« ali s kratico CAPTCHA (Completely AutomatedPublic Turing Test to Tell Computers and Humans Apart).

Preprostore�eno je CAPTCHA program, ki zna sestaviti in oceniti test, ki ga samne zna re�iti. Je program za iztrebljanje programov. Postavi nampreprosto vizualno nalogo, pri kateri moramo obi�ajno prepisati nekaj�rk in �tevilk, ki jih zamazane vidimo na sliki. Program nato iz na�egaodgovora prepozna, ali smo zares ljudje ali le roboti.

Stak�nim programom smo se verjetno sre�ali �e vsi uporabniki interneta.Test tega programa moramo prestati recimo, ko se v�lanimo na kakspletni forum, si odpremo nov e-po�tni naslov, ali pa ko oddajamodohodninsko napoved. Seveda postaja z leti tudi umetna inteligenca�edalje bolj napredna, tako da morajo tudi programe za iztrebljanjeprogramov izbolj�evati.

Katera je najbolj�a �ola za ra�unalni�tvo?

Otem, kako lahko recimo roboti sodelujejo v internetni anketi, pri�azabavna zgodbica iz �asov, ko programi za iztrebljanje programov �eniso obstajali. Novembra 1999 je spletna stran slashdot.com objavilaglasovanje, katera fakulteta je najbolj�a na podro�ju ra�unalni�kihznanosti. Kar je seveda zelo ko�ljivo vpra�anje, �e posebej, �e gapostavljate prek interneta.

Da bi biloglasovanje �im bolj pravi�no, je vsak ra�unalnik lahko glasoval samoenkrat. Program, ki je zapisoval glasove, je hkrati zapisoval tudiinternetne naslove (IP naslove) posameznih ra�unalnikov, ki so �eglasovali, in tako vsakemu posamezniku dovolil, da je oddal le en glas.A �tudenti z univerze Carnegie Mellon so na�li na�in, kako prevaratiza��ito, in naredili program, ki je za njihovo univerzo oddal ve� tiso�glasov. �e naslednji dan so tudi �tudentje z MIT napisali lastniglasovalni program, ki je tudi zanje hitro kopi�il glasove. Tako sta sespopadla dva robota oziroma ra�unalni�ka programa, ki sta intenzivnozbirala glasove vsak za svoje programerje. Na koncu je za las zmagalMIT z 21.156 glasovi, Carnegie Mellon je sledil z 21.032 glasovi, vsedruge �ole pa so zbrale manj kot 1000 glasov.

Zavpra�anje o najbolj�i ra�unalni�ki �oli je morda povsem na mestu, dalahko glasujejo tudi ra�unalniki in ne zgolj ljudje, pri drugih anketahpa bi verjetno zelo radi videli, da je za vsakim oddanim glasomresni�no �lovek in ne robot.

Sa�o Dolenc

Boj za internet!

2006-09-04T17:21:03+02:00

Verjetno ni nobenega dvoma, da je internet najve�ja tehnolo�kapridobitev �love�tva v zadnjih nekaj desetletjih. Ne samo da je mo�nospremenil in olaj�al komunikacijo med ljudmi, ampak je na novo narisaltudi ves zemljevid sveta oziroma ga vsaj bistveno dopolnil z novimvirtualnim teritorijem. �edalje pomembnej�e postaja vpra�anje, kdo jepravzaprav lastnik tega novega virtualnega sveta in mu sme postavljatipravila. So to velika telekomunikacijska podjetja, ki imajo v lastikable, so to posamezne dr�ave, v katerih �ivijo uporabniki interneta,ali kdo tretji?

Osvajanje virtualnega sveta

Sevedainternet �e zdale� ni ve� zgolj pripomo�ek za komunikacijo, ampak jetudi pomemben dejavnik v ekonomiji sodobnega sveta. Zato nipresenetljivo, da se je v ZDA pravkar razvnela pomembna razprava onadzoru nad to novo obse�no virtualno pokrajino. Postavlja sevpra�anje, ali je treba tudi internet zakonsko za��ititi ali pa lahko�e naprej normalno deluje tudi brez dr�avne regulative. Proti vtikanjudr�ave na podro�je interneta so velika telekomunikacijska podjetja, kiimajo v lasti ve�ino kabelskih povezav oziroma fizi�no infrastrukturo.Na drugi strani pa so posamezni uporabniki interneta in podjetja, kotso Google, Amazon in Yahoo, ki obvladujejo novi teritorij interneta.

Spormed lastniki kablov in njihovimi najve�jimi uporabniki so poimenovalikar zavzemanje za nevtralnost interneta (ang. net neutrality). Prvastran trdi, da dr�avi nevtralnosti interneta ni treba posebej zakonskourejati, druga pa se zavzema za jasne zakonske dolo�be, ki bionemogo�ale lastnikom velikih omre�ij selektivno obravnavanje pretokapodatkov med razli�nimi uporabniki omre�ja. A da bi sploh lahkorazumeli, kaj je resni�ni problem, ki se skriva za pompoznimi besedamio boju za nevtralnost interneta, si moramo najprej pogledati, kakointernet sploh deluje.

Kako deluje internet?

Zelopoenostavljeno re�eno, si lahko internet zamislimo kot mno�icomedsebojno povezanih ra�unalnikov, med katerimi se izmenjujejoinformacije. Klju�ni element, ki omogo�a pretakanje podatkov, pa jeuniverzalna metoda, po kateri se informacije izmenjujejo medra�unalniki. Metodo so razvili v sedemdesetih letih prej�njega stoletjain se uradno imenuje internetni protokol.

Bistvointernetnega protokola je, da se vsaka informacija, ki jo po�iljamo odenega ra�unalnika do drugega, pa naj je to e-po�ta, digitalna slika,spletna stran ali dokument z besedilom, razbije na majhne pakete, ki senato samostojno gibljejo po povezavah od ra�unalnika do ra�unalnika.Vsak tak�en paket, ki nosi za pribli�no kilobajt informacij, jeopremljen z ovojnico, ki vsebuje podatke o naslovniku in po�iljatelju.

Korecimo odpo�ljemo elektronsko pismo, ga na� po�tni program razdeli namajhne pakete in jih posreduje naprej sosednjemu ra�unalniku v mre�i.Ti pakete posredujejo naprej naslednjim ra�unalnikom in ti spet naprej,dokler paketi ne dose�ejo cilja. Tak�en prenos paketov se tudi z enegakonca sveta na drugega praviloma opravi v delcu sekunde.

Usmerjanje paketov

Zau�inkovit pretok informacij prek interneta so �e posebej pomembnira�unalniki, katerih osrednji namen je usmerjanje podatkovnih paketovmed razli�nimi povezavami. Te ra�unalnike si lahko predstavimo kotusmerjevalce prometa na kri�i��u, kjer se kri�a zelo veliko cestnihpovezav, pakete pa kot vozila, ki �elijo zapeljati skozi kri�i��e.

Kopride posamezni paket do tak�nega usmerjevalnega ra�unalnika, tapogleda naslov na ovojnici, ki ozna�uje cilj, na katerega je paketnamenjen, in ga odpo�lje naprej po pravi povezavi. Dokler v kri�i��u nigne�e, je seveda vse v najlep�em redu. Ko pa za�ne v kri�i��e prihajative� paketov, kot jih je usmerjevalnik zmo�en usmeriti naprej po pravipovezavi, se pojavijo te�ave. �e gre zgolj za kratkotrajno pove�anjeprometa, se paketi za�asno skladi��ijo v spominu usmerjevalnika, ki jihnato, ko se gne�a sprosti, z rahlo zamudo posreduje naprej na pravenaslove.

Paketi se tudi izgubijo

Avsak ra�unalnik ima le omejeno koli�ino spomina, ki ga lahko uporabi zaza�asno skladi��enje paketov. �e traja gne�a pred kri�i��em predolgo inse spomin usmerjevalnika napolni, se za�nejo paketi izgubljati. Vendarso na�rtovalci internetnega protokola tak�ne te�ave predvideli. Vsakpaket namre� ob prihodu do naslovnika po�lje po�iljatelju povratnoinformacijo, da je prispel na cilj. �e ta povratna informacija neprispe dovolj hitro, po�iljatelj sklepa, da se je paket izgubil, in gaspet po�lje.

Te�ave pri prenosu podatkovnastanejo tedaj, ko so usmerjevalniki preobremenjeni oziroma ko senanje vsuje ve� paketov, kot so jih zmo�ni razposlati naprej. Takrat seza�nejo paketi izgubljati in to prej ali slej opazita tudi obara�unalnika, ki si jih izmenjujeta. Nenapisani dogovor uporabnikovinterneta, oziroma bolj re�eno ra�unalni�kih programov, ki uporabljajointernet, je, da ko opazijo izgubljanje paketov, zmanj�ajo intenzivnostnjihovega po�iljanja. Tako usmerjevalnike razbremenijo, ker se koli�inapaketov v obtoku zmanj�a, in promet po internetu spet lahko normalnoste�e.

Nevtralnost interneta pomeni enakopravnost paketov

Tak�nopo�iljanje informacij po internetu je, kot se je pokazalo, zelou�inkovito. Ko posamezni paket potuje od ra�unalnika do ra�unalnika,gledajo vmesni usmerjevalniki praviloma le naslove na ovojnici, ni� pase ne menijo za vsebino paketov. Tudi paketi so na videz pribli�noenaki, ne glede na to, ali je v njih zapakiran del slike, pisma,besedila ali govora. Temeljna ideja interneta je torej, da se vsebistvene stvari zgodijo na kon�nih ra�unalnikih (pri po�iljatelju inprejemniku), vmesni usmerjevalniki pa zgolj prena�ajo in usmerjajopretakanje paketov.

Bistvo razprave onevtralnosti interneta je vpra�anje, ali naj se vsi paketi nausmerjevalnikih obravnavajo enakopravno ali imajo lahko dolo�eni paketiprednost. Telekomunikacijska podjetja sedaj le usmerjajo in prena�ajopakete, vse, kar je vsebinsko pomembno, pa se zgodi pri kon�nihnaslovnikih in po�iljateljih. Vsak poseg v neenakopravno obravnavoprenosa paketov razumejo uporabniki interneta kot poseg v nevtralnostmedija, zato zahtevajo od dr�ave, da tak�no nevtralnosttelekomunikacijskim podjetjem tudi zakonsko zapove.

Kdo naj ima prednost?

Zaprenos elektronske po�te, spletnih strani in dokumentov prek internetaob�asno izgubljanje paketov ni tako pomembno, saj zakasnitve, manj�e odene sekunde, skoraj ne opazimo. Bolj opazne so tak�ne zakasnitve recimopri telefonskem pogovoru prek interneta s programi, kot je recimoSkype. Tu postanejo tudi polsekundni zamiki hitro mote�i.

Najse paketi teh programov zato obravnavajo prednostno in imajo podobnokot re�evalna vozila prednost v kri�i��ih? Ali pa jih bodotelekomunikacijska podjetja nala�� izgubljala, da ljudje ne bodotelefonirali prek interneta, ampak bodo raje uporabili njihove klasi�netelefonske linije? Naj imajo prednost paketi tistih uporabnikovinterneta, ki lastnikom usmerjevalnikov ve� pla�ajo? Ali lahko topomeni, da bodo spletne strani bogatih podjetij hitreje dostopne kotdnevnik kak�nega zelo zanimivega, a za veliki kapital mote�ega blogerja?

Je nevtralnost interneta ogro�ena?

Toso zelo pomembna vpra�anja, ki jih odpira razprava o nevtralnostiinterneta. Je dovoljeno posegati v nenapisano pravilo, da se vsi paketina internetu obravnavajo enakopravno? Uveljavljanje prednosti dolo�enihpaketov lahko podre nenapisani dogovor, po katerem programi zmanj�ajointenzivnost poslanih paketov, �e opazijo, da se ti za�enjajoizgubljati. �e imajo samo izbranci prednost, potem tistim programom, kitega privilegija nimajo, ni v interesu, da bi zmanj�ali koli�inoposlanih informacij, saj bodo s tem naredili prostor le zaprivilegirane pakete. Vsako odstopanje od na�elne enakopravnostipaketov ima tako lahko nepredvidljive posledice za usodo vsegainterneta.

O problemu nevtralnosti interneta sezadnje mesece veliko razpravlja tudi v Washingtonu. Vse interesnestrani mo�no pritiskajo na ameri�ko zakonodajno oblast, najemajolobiste in zagovarjajo argumente za in proti zakonski dolo�itvinevtralnosti interneta. Trenutno stanje, ko se o problemu razpravlja, ahkrati ni sprejeto �e nobeno pravilo, pa za obi�ajne uporabnikeinterneta tudi ni slabo. Ponudniki interneta se namre� zadnje �ase zelolepo vedejo, saj vedo, da bi bila kakr�na koli diskriminacija alioviranje uporabnikov samo dodatni argument za zakonsko regulacijo.

Sa�o Dolenc

Tretji spol?

2006-08-17T19:32:24+02:00

Julija 2006 je v ZDA umrl znan psiholog in seksolog John Money (slika na levi). Na univerzi Johns Hopkins v ZDA je v �estdesetih letih prej�njega stoletja ustanovil eno prvih klinik za spreminjanje spola. Vseskozi ga je zanimalo predvsem raziskovanje spolne identitete, o �emer je napisal tudi veliko knjig. Njegove ugotovitve so bile sicer nenavadne in kontroverzne, a vseeno je postal nesporna avtoriteta na svojem podro�ju. Vendar pa je Moneyjevo javno podobo zadnja leta �ivljenja zelo o�rnilo spoznanje, da njegov najslavnej�i pacient, na katerem je postavil ve�ji del znanstvene kariere, sploh ni tak�en medicinski triumf, kot ga je predstavljal v svojih knjigah. Nasprotno, je eden od najbolj �alostnih primerov sodobne medicinske znanosti. To je njegova zgodba.

Prirojeno ali privzgojeno?

Vse se je za�elo z domnevo, da spol posameznika ni prirojen, temve� se oblikuje pod vplivom okolja v prvih letih otrokovega �ivljenja. �e v petdesetih letih prej�njega stoletja je Money na podlagi obse�ne �tudije postavil teorijo psihoseksualne nevtralnosti. Po njegovem prepri�anju ljudje ob rojstvu psiholo�ko nismo ne mo�ki ne �enske in ob�utek spolne identitete prevzamemo �ele pri pribli�no dveh letih. Na tej podlagi je nato zagovarjal tezo, da lahko otroku v prvem letu kirur�ko spremenimo spol.

A Money je imel med strokovnimi kolegi tudi veliko kritikov. Najbolj gore� nasprotnik je bil Milton Diamond, ki se je prav tako ukvarjal s problematiko biolo�kih in psiholo�kih temeljev dolo�itve spola pri �ivalih in ljudeh. Teorije je sprva izpodbijal predvsem na metodolo�ki osnovi, saj naj bi Money ve�ino podatkov, na katerih je utemeljil svoje ugotovitve, pridobil prek �tudij transseksualnih pacientov, se pravi tistih, ki ob rojstvu niso imeli povsem dolo�enega spola oziroma so se rodili tako z mo�kimi kot �enskimi telesnimi zna�ilnostmi. Diamond ga je izzval, naj hipoteze potrdi tudi pri ljudeh, ki se rodijo s povsem jasno dolo�enim spolom, sicer lahko veljajo le za mejne primere.

De�ek postane poskusni zaj�ek

Moneyjeva odkritja o naravi spolne identitete so �e pred Diamondovimi kritikami zaslovela in bila ob�irno predstavljena tudi v medijih. Prejemal je nagrade in postal vodja velikega raziskovalnega projekta, pod katerim je ustanovil tudi kliniko za transseksualno kirurgijo. A trdnih dokazov za svojo teorijo o plasti�nosti izbire spola v prvih letih �ivljenja otroka ni imel.

Velika prilo�nost, da dokon�no uti�a svoje kritike, se mu je ponudila leta 1966, ko je prejel nenavadno pismo, v katerem mu je obupana mati pisala o pretresljivi zgodbi svojega enoletnega sina Brucea. Pri osmih mesecih so mu iz zdravstvenih razlogov nameravali odstraniti ko�ico na penisu. Ni znano, zakaj so za to rutinsko operacijo uporabili takrat novo metodo, imenovano elektrokavterizacija. Pri operaciji je nastal hud zaplet; naprava ni pravilno delovala in de�ku je v trenutku toliko izmali�ila cel spolni organ, da ga niti najbolj�i kirurgi niso znali ve� popraviti.

Bruceovi star�i so bili zgro�eni in obupani, ko tudi po ve� mesecih obiskovanja razli�nih zdravnikov niso na�li re�itve, kako bi svojemu pohabljenemu otroku omogo�ili normalen razvoj. Dobre pol leta po nesre�i pa je mati na televiziji gledala oddajo, v kateri je dr. Money suvereno razlagal, da otrokov spol v prvih letih �ivljenja �e ni natan�no dolo�en in se ga da tudi umetno opredeliti. Odlo�ila se je, da bo slavnemu doktorju v pismu pojasnila nenavadno te�avo svojega mladega sina.

Bruce postane Brenda

Money se je takoj odzval in ji predlagal, da pripelje sina na pregled. A re�itev, ki jo je takrat svetoval star�em, ni ubogemu Bruceu dolgoro�no prav ni� pomagala. Po doktorjevem mnenju de�ek brez penisa ne bo mogel nikoli �iveti povsem normalno, zato je bila po njegovem edina mo�nost, da mu �im prej spremenijo spol. Ker je bil �e dovolj mlad, naj bi se po njegovi teoriji plasti�nosti spolne identitete v prvih letih �ivljenja povsem identificiral z �enskim spolom.

In obupani star�i so res zaupali slavnemu zdravniku in novim odkritjem sodobne medicine. Bruceu so kirurgi pri starosti dvaindvajset mesecev odstranili mo�ke spolne organe in mu predpisali terapijo z �enskimi spolnimi hormoni. Star�i so dobili natan�na navodila, da ga od operacije naprej strogo vzgajajo kot deklico. Bruce je tako postal Brenda.

Money je seveda o uspe�ni spremembi spola pri povsem obi�ajnem de�ku obse�no poro�al v strokovni literaturi. Zlasti pomembno pa je bilo, da je imel de�ek enojaj�nega dvoj�ka Briana. Tako je imel Money idealno prilo�nost, da primerja razvoj dveh genetsko povsem enakih otrok, pri �emer je enega od bratov umetno spremenil v pun�ko. Primer spremembe spola je pod izmi�ljenim imenom John-Joan postal eden od najrazvpitej�ih v sodobni literaturi. Petindvajset let so ga slavili kot triumf moderne medicine in na njegovi osnovi so izvedli na tiso�e podobnih operacij.

Skrita resnica triumfa medicine

A vse se seveda ni razvijalo tako lepo, kot je Money pri�akoval. �eprav je v strokovni literaturi ves �as poro�al, da je z deklico vse v redu in da je povsem prevzela novi spol, resnica ni bila tak�na. �eprav so Brendi zaradi hormonov zrasle prsi in tudi drugi �enski spolni znaki, se je po�utila druga�no. Ni se �elela igrati s pun�kami, temve� je imela raje bratove avtomobil�ke. Tudi pozneje, v �oli, je imela veliko te�av zaradi deloma de�kega videza in vedenja. Brian se je pozneje spominjal, da se mu je sestra zdela povsem tak�na kot on, le da je imela dolge lase.

Ko je bila stara �tirinajst let, je lokalni psihiater kon�no prepri�al star�e, da ji povedo resnico. Prej so jo namre� po Moneyjevih natan�nih navodilih ves �as prepri�evali, da je povsem obi�ajna pun�ka. Pozneje se je takole spominjala trenutka, ko je izvedela svojo pravo zgodbo: »Nenadoma se mi je vse razjasnilo. Vedel sem, zakaj sem se tako po�util. Nisem bil nikakr�en �udak. Nisem bil nor.«

Brenda postane David

Brenda se je odlo�ila, da bo spet postala mo�ki. Izbrala si je ime David. Vendar pot nazaj ni bila lahka. David je moral prestati ve� operacij in hormonskih terapij, da je spet pridobil mo�ko podobo. A celotna kalvarija mu je pustila neodpravljive posledice. V svojih zgodnjih dvajsetih letih je dvakrat posku�al narediti samomor. Zaradi krivde, da so se pustili prepri�ati v nepotrebno spremembo spola otroka, so trpeli tudi star�i. Mati je v stanju depresije poskusila storiti samomor, o�e pa je postal alkoholik. A David se je vsem te�avam navkljub nekako zna�el, dobil slu�bo in se poro�il. �ena je iz prej�njega zakona pripeljala tudi tri otroke, ki sta jih skupaj vzgajala.

Milton Diamond je vseskozi sumil, da s slavnim primerom John-Joan nekaj ni v redu, saj je Money kmalu nehal poro�ati o �ivljenju obeh dvoj�kov. A �ele leta 1997 je zbral dovolj informacij in vzpostavil stik s takrat tridesetletnim Davidom, ki mu je povedal ozadje svojega �ivljenja. Kmalu je za objavo Diamondovega odmevnega strokovnega �lanka, v katerem je prikazal resnico o slavnem primeru John-Joan, John Colapinto za revijo Rolling Stone o tem sestavil dolgo reporta�o. Nekaj let pozneje pa je o pretresljivi zgodbi napisal tudi knjigo As Nature Made Him: The Boy Who Was Raised as a Girl.

Gostovanje pri Oprah

David Reimer je �ele ob izidu knjige tudi javno razkril svoje pravo ime. Podal je veliko intervjujev in nastopil v slavni oddaji Oprah Winfrey. Voditeljica se je v studiu pogovarjala tudi z Davidovo materjo Janet, �eno Jane in bratom Brianom, ki pa po videzu ni bil ve� podoben svojemu enojaj�nemu dvoj�ku, saj so mu hormonske terapije in operacije bistveno spremenile naravno podobo.

A Davida je �e vedno preganjala preteklost. Zelo ga je potrla bratova smrt kmalu po izidu knjige o njegovi �alostni �ivljenjski zgodbi. �ena je bila po pripovedovanju znancev zelo potrpe�ljiva, a se je po �tirinajstih letih skupnega �ivljenja vseeno odlo�ila, da se bo Davida zapustila. Na za�etku maja 2004, le nekaj dni po tem, ko mu je povedala, da si �eli lo�itev, je depresivni David storil samomor.

Tretji spol?

Zadnja leta so �edalje glasnej�e pobude, da bi pri uradnih klasifikacijah poleg dveh ustaljenih mo�nostih izbire spola (mo�ki ali �enski), uvedli �e tretjo izbiro oziroma tretji spol. Problem je pere� zlasti za tiste posameznike, ki se rodijo z neizrazitim ali ne povsem dolo�enim spolom, kar se najve�krat zgodi zaradi hormonskega neravnovesja in genetskih napak. Od pionirskih raziskav in spoznanj Johna Moneyja v �estdesetih letih prej�njega stoletja se je uveljavila doktrina, da otrokom, ki se rodijo z nejasno dolo�enim spolom, tega �e v mladosti kirur�ko in hormonsko opredelijo.

A ker za tak�ne operacije pri otrocih po ve�ini ni neposrednih zdravstvenih argumentov, se vse bolj uveljavlja nova doktrina – da se za poseg ne odlo�ijo takoj. Izkazalo se je namre�, da so imeli mal�ki, ki so jih operirali, praviloma ve� psiholo�kih te�av kot tisti, ki jim je nekako uspelo uiti kirur�kemu no�u. �edalje ve� transseksualcev je pripravljenih tudi javno spregovoriti o svojem telesu, zato je vse ve� pobud, naj se tak�nim otrokom ob rojstvu dolo�i le za�asni spol, kirur�ke in hormonske posege pa se omeji zgolj na tiste nujno potrebne za pre�ivetje.
Sa�o Dolenc

Bioetika spo�etja

2006-08-10T20:00:49+02:00

Kardinal Alfonso L�pez Trujillo, vodja vatikanskega pontifikalnegakoncila za dru�ino, ki pape�u svetuje pri odlo�itvah o vpra�anjihdru�ine, je v intervjuju za katoli�ki tednik Famiglia Cristiana 2. 7.2006 ostro obsodil raziskave na embrionalnih mati�nih celicah:»Uni�enje embria je enakovredno abortusu. In izob�enje velja za �ensko,zdravnike in za raziskovalce, ki embrio uni�ijo.« Postal je prvi visokivatikanski uradnik, ki je za znanstvenike, udele�ene pri raziskavahembrionalnih mati�nih celic, predlagal najvi�jo kazen, ki jo danes �eima katoli�ka cerkev.

Anatomske raziskave kadavrov

Predlog najstro�je cerkvene kazni za znanstvenike, ki se ukvarjajo z enim klju�nih podro�ij sodobne znanosti, je pomenljiv. Takoj ga moramo postaviti v kontekst podobnih cerkvenih izjav v preteklih stoletjih. Leta 1300 je tako pape� Bonifacij VIII. objavil bulo De Sepulturis, v kateri je zapisal: »Tisti, ki secirajo telesa mrtvih, jih barbarsko kuhajo z namenom, da se kosti lo�ijo od mesa /…/ so zaradi tega izob�eni.«

Seciranje �love�kih trupel je bilo pred davnimi stoletji po�etje, ki je bilo moralno povsem analogno dana�njim raziskavam embrionalnih mati�nih celic. Tako kot je popredmetenje �love�kega telesa zgolj zaradi �irjenja medicinskega znanja neko� pomenilo velik moralni problem, so danes tak�en problem raziskave embrionalnih mati�nih celic. V obeh primerih bi lahko trdili, da gre za oskrunjenje dostojanstva �love�kega bitja oziroma za njegovo instrumentalizacijo.

Tatovi teles

Ve�ino anatomskih raziskav so v preteklosti u�enjaki opravljali na �ivalih, le ob�asno so jim oblasti dovolile tudi anatomsko �tudijo na truplu kak�nega na smrt obsojenega kriminalca. Brez natan�nih anatomskih �tudij na �love�kih telesih, kar je bilo v preteklosti seveda moralno zelo vpra�ljivo po�etje, pa si te�ko predstavljamo kakr�en koli napredek medicine.

Ker je bilo do kadavra, ki bi bil primeren za seciranje, te�ko priti, hkrati pa so bile anatomske raziskave brez trupel nemogo�e, so se takratni znanstveniki zna�li, kakor so pa� znali. Vezalij je med pisanjem svoje klju�ne knjige o anatomskem ustroju �love�kega telesa, ki je iz�la istega leta kot Kopernikova prelomna astronomska knjiga, povsod iskal kadavre. Tako se je spominjal svojih tudi za dana�nji �as nenavadnih dogodiv��in: »Po nekaj tednov sem hranil v svoji spalnici telesa iz grobov ali tista, ki sem jih dobil po javnih usmrtitvah.«

V pregledih zgodovine medicine lahko beremo o mnogih obsodbah zaradi tatvin teles z namenom preu�evanja anatomije. Na sre�o �tudentom medicine ni ve� treba pono�i stikati po pokopali��ih in izkopavati �e sve�ih trupel ali �akati na usmrtitve kriminalcev. Nekaj �asa je namre� na medicinskih fakultetah veljalo pravilo, da so imeli prakti�ne ure anatomije le, �e so �tudenti sami priskrbeli primerno truplo. Danes smo namre� pri�li do dru�benega konsenza, pod kak�nimi pogoji se lahko �love�ko telo in njegovi posamezni deli uporabljajo v znanstvene in terapevtske namene po posameznikovi smrti.

Cerkev leta 1869 spremeni stali��e

Bi lahko pri�li do podobnega dru�benega konsenza tudi glede raziskav na embrionalnih mati�nih celicah? Dokler vplivni mnenjski voditelji, med katerimi igra zelo pomembno vlogo tudi katoli�ka cerkev, vztrajajo pri moralnem ena�enju ene same oplojene celice in povsem razvitega �love�kega bitja, se stali��a verjetno ne bodo zbli�ala. A kar nekaj katoli�kih teologov je vseeno prepri�anih, da se bo tudi cerkveno stali��e kmalu spremenilo.

Danes se velikokrat pozablja, da je cerkveno ena�enje �love�kega bitja in oplojenega jaj�eca staro le dobro stoletje. Katoli�ka cerkev je sprejela stali��e, da se �love�ko bitje z vsemi pripadajo�imi pravicami za�ne �e z oploditvijo, �ele leta 1869. Takrat je pape� Pij IX. opustil pred tem uveljavljeno razlikovanje med �e neizoblikovanim fetusom, v katerega se �e ni naselila du�a, in �e izoblikovanim plodom z du�o in vsem �love�kim dostojanstvom, ki pripada �loveku kot osebi. Tak�no razlikovanje v stopnjah razvoja fetusa pa se je pojavilo pred mnogimi stoletji po naklju�ju, a le zato, ker je bil idejni teren za tak�no razlikovanje �e pripravljen v gr�ki filozofiji.

Napaka pri prevodu Biblije v gr��ino

Na razprave o moralnem statusu �love�kega zarodka je pomembno vplival naslednji odlomek iz druge Mojzesove knjige, ki govori o telesnih po�kodbah: »Kadar se mo�a tepeta in pri tem suneta nose�o �eno, tako da splavi svoje dete, kak�na druga nesre�a pa se ne pripeti, naj bo krivec kaznovan z globo, kakr�no mu nalo�i �enin mo�, in naj pla�a po razsodbi. �e pa se nesre�a pripeti, daj �ivljenje za �ivljenje, oko za oko, zob za zob, roko za roko, nogo za nogo, opeklino za opeklino, rano za rano, modrico za modrico!« (2 Mz 21,22-23)

Pri prevodu zgornjega biblijskega odlomka iz hebrej��ine v gr��ino je nastala manj�a prevajalska napaka. Mesto, kjer je v izvirniku zapisano, da je potrebna le ekonomska kompenzacija, �e pri splavu zarodka, ki je stranska posledica prepira, mati ni po�kodovana, so prevedli, da milej�a oblika kazni velja samo, �e je splavljeni fetus �e brezobli�en oziroma brez �love�ke oblike.

Kriterij za razlikovanje v stopnji zlo�ina so tako iz matere (je po�kodovana ali ni) prenesli na fetus (ima �love�ko formo ali ne). Razlikovanje med oblikovanim in brezobli�nim fetusom se je lepo ujelo z �e uveljavljeno gr�ko idejo o naravi du�e, ki jo je uvedel Aristotel. Po Aristotelu je du�a prav forma telesa. Uveljavila se je interpretacija, da ima �ele �e izoblikovani fetus tudi du�o. �e izoblikovani fetus naj bi imel vse pravice, �e brezobli�ni pa je imel zgolj ekonomski pomen.

Brezobli�ni in izoblikovani embrio

V trinajstem stoletju je Toma� Akvinski posku�al najti sintezo kr��anske tradicije razumevanja sveta in na novo odkritega gr�kega znanja, ki je pri�lo v takratno Evropo predvsem skozi prevode Aristotelovih del. Po mnenju Toma�a embrio na za�etku nima �love�ke du�e, ampak le formo, ki je zna�ilna tudi za druga �iva bitja in omogo�a rast in razvoj. �ele ko se embrio toliko razvije, da je podoben �love�kemu bitju, se vanj naseli �love�ka racionalna du�a in od tega trenutka je embrio tudi �love�ko bitje.

Tak�no razlago je po Toma�u povzela tudi katoli�ka cerkev, podobno stali��e so zastopale tudi druge monoteisti�ne religije. Do leta 1869 je tako tudi katoli�ki cerkveni moralni kod razlikoval med brezobli�nim embriom, ki �e nima �love�ke du�e in tako �e ni �love�ko bitje, in �e izoblikovanim fetusom, ki ima tudi �e vse zna�ilnosti �love�kega bitja. Ve�ina religij je tak�no stali��e ohranila vse do danes, tako da ne islam ne judovstvo ne nasprotujeta raziskavam na embrionalnih mati�nih celicah.

Tako je dolga stoletja veljalo, da se iz fetusa razvije �love�ko bitje �ele, ko pridobi du�o oziroma ko privzame �love�ko obliko. Kaj je katoli�ko cerkev spodbudilo, da je pred dobrim stoletjem spremenila svoj moralni nauk? Presenetljivo prav nova znanstvena spoznanja o biolo�kih temeljih reprodukcije.

Kako iz embria nastane �ivo bitje?

V osemnajstem stoletju se je med naravoslovci razvnela pomembna razprava o mehanizmih nastanka posameznega �ivega bitja. Pod mikroskopom so namre� ugotovili, da so si mladi zarodki pri razli�nih �ivih organizmih med seboj podobni, pozneje pa se iz njih razvijejo zelo razli�na �iva bitja. Kako lahko zarodki, ki jih sestavlja zgolj nekaj celic, vedo, v kaj se morajo razviti?

Po eni od teorij naj bi bili vsi zarodki �e od vsega za�etka povsem izoblikovani. To je pomenilo, da so imeli �e od vsega za�etka dolo�ene vse individualne lastnosti. Med nose�nostjo so tako le rasli. Do skrajnosti je tak koncept razumevanja razvoja posameznih �ivih bitij pripeljal filozof Nicolas Malebranche. �e so posamezni potomci �e povsem izoblikovani navzo�i v materi, so bili po isti logiki tudi �e v babici in vse nazaj do rajske Eve kot prve v vrsti �love�kih bitij, ki so imela potomce.

V Evi so bila tako �e navzo�a prav vsa �iva bitja, samo do popolne realizacije so morala malce po�akati. Tako je Malebranche pojasnil tudi, kako se je izvirni greh lahko prenesel na vse ljudi. Kot del Evinega telesa smo bili takrat, ko sta oba prva prebivalca raja prekr�ila bo�ja navodila, naj ne jesta sade�ev z drevesa spoznanja, dejansko vsi ljudje navzo�i v Evinem telesu.

Seveda so naravoslovci skozi desetletja z novimi spoznanji teorijo preformacije embria, kakor se je imenovala, �e razvijali, tako da ni �lo ve� za dejansko vizualno podobnost fetusa s povsem realiziranim �ivim bitjem, ampak za navzo�nost nekak�nega na�rta, kako naj se bitje razvija. Kar je bil idejni prednik dana�njega koncepta genoma.

Problemi z natan�no definicijo za�etka

Do podobnih nenavadnih interpretacij, do katerih je vodila ideja preformacije embria filozofa Malebrancha, lahko danes privede tudi strogo zagovarjanje teze, da je �e oplojeno jaj�ece �love�ki individuum. �e s samim trenutkom oploditve so te�ave. Kdaj to�no naj bi se pojavil nov individuum? Novi genotip v oplojeni celici se vzpostavi �ele kakih �tiriindvajset ur po tem, ko je spermij prodrl v jaj�ece. Geni novega genoma pa se za�nejo izra�ati �ele po nekaj dneh, ko embrio sestavlja �e ve� celic.

Povsem jasno je, da takrat embrio nima prav nobene oblike, ki bi kakor koli spominjala na �love�ko. Je le skupek celic, ki so povsem nezmo�ne samostojnega nadaljnjega razvoja. �e ve� dni po spo�etju se embrio lahko razdeli tudi na dva dela, kar pomeni, da se bosta rodila enojaj�na dvoj�ka. Naravno se to zgodi na vsakih nekaj sto rojstev. Zgolj oplojeno jaj�ece torej �e ne more biti oseba. To bi namre� pomenilo, da bi se moral pri nastanku enojaj�nih dvoj�kov, kar se lahko zgodi �e do dvanajst dni po oploditvi, tak�en individuum podvojiti, kar pa ravno pomeni, da takrat �e ni bil individuum.

Podobno kot smo dosegli dru�beno soglasje glede protokolov, pod kak�nimi pogoji in kako se razglasi smrt ter kako se lahko uporabijo organi in telo pokojnika, moramo najti soglasje tudi za odnos do embrionalnih celic. Stroka je tak�ne protokole �e dokaj jasno postavila, �ir�a javnost pa tudi povsod po svetu ve�insko podpira skrbno regulirane raziskave na embrionalnih mati�nih celicah. Zdaj je idealna prilo�nost, da se tudi katoli�ka cerkev z vnovi�nim premislekom o moralnem statusu embrionalnih celic otrese ve�nih o�itkov, da zavira znanstveni razvoj.

Sa�o Dolenc

Zrcalni nevroni

2006-08-07T11:07:10+02:00

Leta 1996 so trije italijanski znanstveniki z Univerze v Parmi vlaboratoriju preu�evali odzive opi�jih mo�ganov ob razli�nihdejavnostih �ivali. Zanimalo jih je, kateri deli se aktivirajo, koopica, recimo, z roko se�e po hrani. Ugotovili so, da se pri tem, ko sesteguje do rozine na mizi, da jo poje, v njenih mo�ganih spro�ijo to�nodolo�eni nevroni. A vsa ta spoznanja so bila povsem pri�akovana in �eve�krat opisana.

Odkritje zrcalnih nevronov pri opicah

Zelo zanimivo in pomembno je bilo odkritje, do katerega so italijanski znanstveniki pri�li povsem po naklju�ju. Ko so poskus z opicami ve�krat ponovili, so opazili nekaj na prvi pogled zelo nenavadnega. Eden od raziskovalcev je tudi sam segel z roko proti rozini in jo pojedel pred opico. Na presene�enje vseh pa so opazovalne naprave, ki so spremljale dejavnost opi�jih mo�ganov, tudi takrat zaznale enako nevronsko aktivnost, kot �e bi po rozini segla sama �ival. Nevroni so se torej tudi takrat, ko je opica le opazovala nekoga pri dejanju, odzvali enako kot takrat, ko je nalogo opravila sama.

Nenavaden pojav je takoj pritegnil zanimanje raziskovalcev. Podrobno so ga preu�ili in o njem leta 1996 poro�ali v strokovni literaturi. Ker so se mo�gani enako odzvali pri enakih – zrcalnih – aktivnostih opice in drugih bitij v njeni okolici, so pojav poimenovali zrcalni nevroni (ang. mirror neurons).

Zrcalni nevroni pri ljudeh

Kmalu so se podobnih poskusov lotili tudi v drugih laboratorijih in hitro ugotovili, da se zrcalni nevroni ne spro�ijo le takrat, ko opica opazuje dejanje, ki ga lahko izvede tudi sama, temve� tudi takrat, ko sli�i zvoke, ki spremljajo njej znano dogajanje.

Poleg poskusov na opicah, pri katerih so zrcalne nevrone prvi� opazili, so znanstveniki za�eli izvajati podobne eksperimente na ljudeh. Seveda so hitro ugotovili, da je pri njih pojav zrcalnih nevronov �e bistveno izrazitej�i. Leta 1998 so odkrili, da je pri �loveku veliko zrcalnih nevronov v obmo�ju mo�ganskega centra za procesiranje jezika.

V ve� nedavnih poskusih so ugotovili, da se na�i mo�gani odzivajo podobno, ko poslu�amo jezikovni opis nekega dejanja, dejanje sami izvedemo ali pa ga le opazujemo. �e je pri opicah zrcalna povezava med izvajanjem naloge in opazovanjem dogajanja oziroma poslu�anjem neposrednih zvokov te dejavnosti nekoga drugega, se pri ljudeh zrcalna simetrija raz�iri �e na jezikovno posredovano dogajanje. Tudi poslu�anje ali prebiranje pripovedi o ne�em spro�i v �love�kih mo�ganih enak odziv, kot �e bi se dogodek osebi zgodil.

Zrcalni nevroni in prestop iz narave v kulturo

Prav na podlagi teh presenetljivih spoznanj so znanstveniki postavili hipotezo, da je prav izrazito pove�anje �tevila in pomena teh nevronov v mo�ganih ena od klju�nih evolucijskih pridobitev, ki je ljudem omogo�ila nenavadno hiter za�etek razvoja kulture pred nekaj deset tiso� leti.

Zrcalni nevroni omogo�ajo zelo u�inkovit prenos znanja. Tudi �love�ki neposredni evolucijski predniki so bili iznajdljivi, a njihov sistem zrcalnih nevronov zelo verjetno ni bil dovolj razvit, da bi jim omogo�al hiter in u�inkovit prenos ter raz�irjanje idej. Nove zamisli so se tako med �love�kimi predniki prav zaradi ne dovolj u�inkovitega sistema njihovega hranjenja in prena�anja prehitro izgubljale.

�ele pred pribli�no 50.000 leti pa naj bi se zgodila pomembna sprememba v �love�ki naravi, ki je �e dodatno pove�ala mo� in raz�irjenost zrcalnih nevronov v mo�ganih. Prav ta povsem biolo�ka sprememba naj bi povzro�ila veliki pok v �love�ki kulturi, kot so poimenovali za�etek nenadno velike intenzivnosti nebiolo�kega prenosa spretnosti in drugih informacij med ljudmi. �e je hipoteza o pomenu zrcalnih nevronov v zgodovini �love�tva pravilna, lahko prav tu najdemo glavni vzrok za za�etek hitrega razvijanja in �irjenja na�e vrste po svetu.

Kulturna evolucija zamenja biolo�ko

Vilayanur S. Ramachandran, danes eden od najpomembnej�ih raziskovalcev delovanja mo�ganov s kalifornijske univerze v San Diegu, je verjetno najbolj zaslu�en, da je hipoteza o zrcalnih nevronih zaslovela. Po njegovem je odkritje zrcalnih nevronov »najpomembnej�a znanstvena zgodba preteklega desetletja, ki so jo mediji prezrli«.

Zrcalni nevroni naj bi bili nujen, a ne tudi zadosten pogoj za pojav kulture. Omogo�ili so u�inkovit prenos izku�enj in znanja, ki ni bil biolo�ki, temve� kulturni. »Vsakogar zanima, zakaj smo ljudje edinstveni. Po �em se recimo razlikujemo od opic? Lahko re�emo, da po humorju – smo smejo�i se dvono�ci. Vendar je tu �e kultura. In velik del kulture se prena�a prek posnemanja tistega, kar po�nejo na�i u�itelji.«

Da bi prikazal pomen odkritja, je Ramachandran povedal naslednjo analogijo: »�e si medved in se temperature v okolju nenadoma zni�ajo, potrebuje� nekaj milijonov let, da razvije� debelej�i ko�uh in plast sala, kot ju imajo polarni medvedi. �lovek pa lahko opazuje o�eta, kako odere medveda, in si iz kosmatin�eve ko�e naredi ko�uh. Gleda in se u�i. Namesto v milijonih letih evolucije je dosegel enako v zgolj eni generaciji.«

Biolo�ki temelji so�utja

Zrcalni nevroni nam omogo�ijo, da se lahko v�ivimo v misli drugega. Tako se identificiramo z nekom, ki ga le opazujemo, poslu�amo ali pa o njem beremo. Ker se prek zrcalnih nevronov tudi v na�ih mo�ganih spro�ajo enaki procesi, kot bi se takrat, ko bi sami izvajali enako dejanje, lahko to povzro�i v nas tak�ne �ustvene odzive, kot �e bi bili na�i mo�gani vgrajeni v telo tistega, ki ga opazujemo ali o njem razmi�ljamo.

Pojavijo se lahko povsem enaki odzivi, kot �e bi na�e telo izvajalo opazovano gibanje. Zato je morda treba prav pri zrcalnih nevronih iskati biolo�ko razlago, zakaj je recimo �portne dogodke tako zanimivo opazovati, �eprav v njih ne sodelujemo neposredno. Na�i mo�gani se prek zrcalnih nevronov poistovetijo s �portnikom, za katerega navijamo, tako da se odzovejo �ustveno povsem enako ali �e mo�neje kot tekmovalec sam.

Zrcalni nevroni so pripomo�ki za v�ivljanje v ob�utja drugih. So nekak�ni »bralci misli ljudi v na�i okolici«, kot se je slikovito izrazil eden od raziskovalcev. In �e ti pripomo�ki ne delujejo, se seveda zelo te�ko znajdemo v dru�bi.

Ljudje brez zrcalnih nevronov

Ena od hipotez, ki kro�i med raziskovalci mo�ganskih dejavnosti, namre� pravi, da je avtizem prav posledica nepravilnega delovanja ali celo nedelovanja zrcalnih nevronov. Ramachandran je posku�al to domnevo tudi empiri�no preveriti. Zdravim ljudem in avtisti�nim bolnikom je meril aktivnost v posameznih delih mo�ganov, medtem ko so sami izvajali dolo�eno nalogo ali pa so pri tem le opazovali nekoga drugega.

Pri prvih je zaznal podobno dejavnost mo�ganov tako pri izvajanju kot tudi pri opazovanju opravila, kar je zna�ilnost zrcalnih nevronov, pri avtistih pa te podobnosti v mo�ganski sliki ni bilo. Prav z nezmo�nostjo zrcalnega spro�anja nevronov v mo�ganih avtisti�nih bolnikov, ki omogo�a so�utje oziroma v�ivljanje v ob�utja drugih, znanstveniki pojasnjujejo, zakaj avtisti ne morejo u�inkovito delovati v dru�bi in se raje zapirajo vase.

Zadnja leta se je raziskovanje delovanja zrcalnih nevronov zelo raz�irilo. Zato pred nekaj leti izre�ena trditev V. S. Ramachandrana morda ni tako presenetljiva, kot je morda na prvi pogled. Zrcalni nevroni bodo po njegovem mnenju »za psihologijo naredili tisto, kar je DNK za biologijo: z njihovo pomo�jo bomo dobili poenoten okvir, s katerim bomo lahko pojasnili veliko miselnih sposobnosti, ki bi sicer ostale skrite in nedostopne za eksperimentalno raziskovanje«.

Sa�o Dolenc

Posmrtno �ivljenje Henriette Lacks

2006-07-27T20:00:52+02:00

Februarja leta 1951 je Henrietta Lacks, tridesetletna mati petih otrok, od�la na pregled v bolni�nico Johns Hopkins, saj je na spodnjem perilu opazila krvne made�e. Zdravniki so hitro ugotovili, da je najverjetneje zbolela za rakom materni�nega vratu. Da bi potrdili diagnozo, so ji odvzeli vzorec tkiva in ga poslali na analizo. A novice niso bile spodbudne: tumor na materni�nem vratu je bil maligen. Oktobra istega leta, po samo nekaj mesecih boja z boleznijo, je Henrietta Lacks umrla.

Nesmrtne celice na smrt bolne bolnice

�eprav ne Henrietta ne njeni svojci tega pred dobrimi petdesetimi leti niso vedeli, pa njeno telo takrat ni kon�alo svojega �ivljenja. Nekaj celic �ivi �e danes, ve� kot pol stoletja po smrti. Skrbno jih gojijo v �tevilnih laboratorijih po svetu, s satelitom pa so jih v sklopu raziskave vpliva brezte�nosti na celi�no rast za nekaj �asa poslali tudi v vesolje. �e bi danes stehtali vse �e �ive Henriettine celice, bi bile zelo verjetno veliko te�je kot Henriettino telo pred dobrimi petdesetimi leti.

Nenavadna pot Henriettinih celic se je za�ela, ko je del tkiva iz njenega tumorja leta 1951 v svoj laboratorij dobil George Otto Gey, ki si je na Univerzi Johns Hopkins za la�je raziskovanje rakavih obolenj �e nekaj desetletij prizadeval najti re�itev, kako gojiti �love�ke celice v laboratoriju, zunaj telesa. Dolgo se je trudil, a celice niso in niso hotele rasti ter se deliti v umetno ustvarjenih razmerah. Dokler ni poskusil s celicami iz Henriettinega tumorja.

�ude�ne celice HeLa

Henriettine tumorske celice so se tudi po nekaj dneh v umetnem goji��u �e vedno uspe�no delile in ni kazalo, da se bodo za�ele starati in umirati, kot je bilo obi�ajno pri prej�njih poskusih. Gey jih je po pacientki poimenoval celice HeLa. Identiteto bolnice je skrbno varoval in v javnost je pri�la �ele po Geyevi smrti.

A prav tako hitro, kot so se leta 1951 celice HeLa mno�ile v Geyevem laboratoriju, so se razmno�evale tudi v Henriettinem telesu. �eprav je pacientka pol leta po prvem prihodu v bolni�nico zaradi nenadzorovanega mno�enja tumorskih celic v svojem telesu umrla, so prav te celice, ki so ji naredile toliko �kode, kmalu re�ile veliko drugih �ivljenj.

�e v petdesetih letih prej�njega stoletja so prav ob pomo�i celic HeLa razvili cepivo proti otro�ki paralizi, do danes pa so opravili zelo veliko raziskav ter odkrili veliko pomembnih dejstev o �ivljenju in delovanju �love�kega telesa.

Nesmrtne celi�ne linije

Henriettine celice so prve, ki jih je znanstvenikom uspelo umetno gojiti v laboratoriju in iz njih ustvariti nesmrtno celi�no linijo, kot strokovno pravijo celicam, ki se lahko ob primernem hranjenju zunaj telesa delijo, ne da bi se pri tem postarale. Obi�ajno to lahko naredijo le nekaj desetkrat, potem pa to sposobnost izgubijo in po�asi odmrejo.

Prav zaradi programirane celi�ne smrti po dolo�enem �tevilu delitev Geyu ni uspelo postaviti nesmrtne linije iz obi�ajnih celic v �love�kem telesu. �ele Henriettine so se lahko nenehno delile. V njih namre� ni ve� deloval mehanizem, ki bi lahko ustavil nenadzorovano mno�enje, in zaradi neaktivnosti ni spro�il celi�ne smrti po dolo�enem �tevilu podvojitev.

Celi�na agresivnost, ki izriva konkurenco

Ker so se celice HeLa izkazale za zelo uporabne pri �tevilnih raziskavah, jih je Gey kar po po�ti po�iljal kolegom po svetu, da so jih lahko gojili in uporabljali. Kmalu so tudi drugi znanstveniki za�eli poro�ati, da jim je uspelo ustvariti linije nesmrtnih �love�kih celic. A kmalu se je izkazalo, da je ve�ina domnevno novih linij kar Henriettinih celic. Izkazale so se za zelo agresivne, saj so lahko �e v zelo majhnih koli�inah oku�ile goji��a drugih celic in s�asoma povsem izrinile konkurenco.

Leta 1972 so tako ruski znanstveniki poslali ameri�kim kolegom �est razli�nih linij, ki so jih vzgojili na ve� koncih Sovjetske zveze, a se je izkazalo, da so pravzaprav poslali celice HeLa. A tudi v ZDA ni bilo ni� bolj�e: leta 1968 so preizkusili 34 linij in kar za 24 so dokazali, da jih sestavljajo Henriettine celice.

Gojenje pacientovih celic

Ko so znanstveniki izpopolnili postopke laboratorijskega gojenja celic �loveka in drugih sesalcev, so se kmalu za�eli spra�evati, ali bi se dalo ustvariti tak�ne nesmrtne linije tudi za to�no dolo�ene posameznike. Pri presajanju organov namre� vedno obstaja tveganje, da imunski sistem zavrne presajeno srce ali ledvico. Temu se posku�ajo zdravniki upreti s posebnimi zdravili, ki jih mora pacient s presajenim organom jemati vse �ivljenje, pa tudi s preu�itvijo podobnosti med darovalcem organa in pacientom prejemnikom. Presaditev opravijo le, �e je podobnost med organom darovalca in prejemnikom dovolj velika, da se bodo lahko proti zavrnitvi bojevali z zdravili.

S tak�nimi presaditvami tujega darovalca so vedno povezane te�ave in tveganja, zato so raziskovalci za�eli razmi�ljati o mo�nostih, da bi v laboratoriju vzgojili kar zdrave celice organa, ki bolniku odpoveduje, in mu jih nato vsadili nazaj. Tako ne bi bilo tveganja imunske zavrnitve tujega tkiva, saj se umetno vzgojene celice ne bi prav ni� razlikovale od pacientovih, ki so �e v telesu.

Danes je tak�na terapija za gojenje ko�e in hrustanca na voljo tudi pri nas v Sloveniji. Pacientu odvzamejo vzorec celic, jih v laboratorijskem goji��u namno�ijo v zadostnih koli�inah in jih potem presadijo nazaj v pacienta. Zlasti gojenje ko�e pa je zelo te�avno, saj je potrebnih ve� tednov, da je v laboratoriju nastane dovolj, kar pa je lahko pri hudo po�kodovanih �e prepozno.

Celice se prilagodijo svoji nalogi

Pri gojenju obi�ajnih celic najrazli�nej�ih tkiv odraslega �love�kega telesa je te�ava tudi ta, da celice zmorejo le omejeno �tevilo delitev. Prej ali slej se proces ustavi ali vsaj celice niso ve� tak�ne, kakr�ne �elimo izdelati.

�eprav so v genskem zapisu vsake celice spravljene prav vse informacije, ki jih ta potrebuje za svoj razvoj, vseeno ve�ina celic odraslega telesa ne zna ve� uporabljati prav vsega zapisa. V okolju posameznega organa se prilagodijo opravljanju to�no dolo�ene dejavnosti in praviloma je prilagoditev enosmerna.

Ko celica prevzame funkcijo v okviru �ile, srca, ko�e ali �iv�evja, si ne more ve� premisliti in spremeniti svoje vloge. Znanstveniki �e ne vedo povsem natan�no, kaj se dogaja v celici, ko prevzema neko nalogo, a dejstvo je, da se dolo�en del genskega zapisa pri tem dokon�no izklopi.

Mati vseh celic

Vendar vse celice �love�kega telesa niso �e povsem enozna�no funkcijsko usmerjene. Tistim, ki �e imajo mo�nost, da se razvijajo v druge tipe, pravimo mati�ne celice (ang. stem cells). Njihova poglavitna zna�ilnost je ta, da imajo odprto mo�nost razvoja v bolj specializirane celice. V kostnem mozgu so tako posebne mati�ne celice, ki lahko izdelujejo rde�e krvni�ke, ki po na�em telesu prena�ajo kisik. Podobne mati�ne celice, ki znajo izdelovati to�no dolo�ene celice, so odkrili �e v �tevilnih organih.

A sposobnost razvoja v prav vsakega od nekaj sto razli�nih tipov celic v �love�kem telesu imajo samo zelo mlade mati�ne celice, ki jih lahko najdemo v skupini nekaj deset celic zarodka prve dni po oploditvi. Pravimo jih embrionalne mati�ne celice in le one imajo redko sposobnost, da so �e povsem nedolo�ene, tako da se lahko v razli�nih okoljih razvijejo v kateri koli tip celice.

Nesmrtne linije mati�nih celic

Druga pomembna lastnost embrionalnih mati�nih celic je ta, da lahko iz njih sestavimo linijo. �e jih pravilno gojimo, se lahko mno�ijo neskon�no ter se ne postarajo in umrejo po nekaj deset delitvah, kot je to obi�ajno pri �e diferenciranih celicah, kot so recimo ko�ne ali hrustan�ne. Prvo linijo iz �love�kih embrionalnih mati�nih celic so ustvarili leta 1998 v ZDA.

Danes jih je po svetu �e nekaj sto, a v ZDA je z javnim raziskovalnim denarjem od leta 2001 po odloku predsednika Busha dovoljeno izvajati raziskave samo na dvaindvajsetih linijah, ki so jih ustvarili �e pred letom 2001. Prav zdaj pa je vpra�anje spet postalo aktualno, saj je predsednik z vetom zavrnil zakon, ki bi znova omogo�il dr�avno financiranje tega pomembnega podro�ja znanosti.

Sa�o Dolenc

�und znanost: Krogi v prle�kem �itu

2006-07-21T16:16:00+02:00

Z velikim �asovnim zamikom so se pojavili tudi pri nas. 19.julija nas je pri Dnevniku na rtv Slovenija novinar Bojan Pe�ko obvestil, da je pri Krapju v Prlekiji pilot motornega zmaja odkril skrivnostne kroge v �itu, �tiri s premerom 10 metrov in enega s premerom okoli 25 metrov. �e takoj na za�etku so nam postregli z domnevo, da so krogi nadnaravnega izvora, ali pa vsaj delo vesoljcev. Veliko bolj verjetna razlaga, da so krogi delo �love�kih rok, pa� ne pritegne tolik�ne pozornosti, kot naslov: Vesoljci obiskali tudi Slovenijo?, kot so prispevek naslovili na skraj�anem internetnem prepisu televizijskega prispevka. No, resnici na ljubo so v prispevku dopu��ali tudi tisto bolj zemeljsko mo�nost.

Naslednji ve�er nas je nato pri�akala nadaljevanka prle�ke zanimivosti. To pot smo se lahko �udili razglabljanju po mnenju Bojana novinarja Pe�ka resnej�ega analitika Primo�a �koberneta z Duhovne Univerze (sli�i se imenitno, kajne?), ki je v pravem znanstvenem duhu jemal vzorce
klasov, prsti in vode, da bi pokazal kako je energijska vrednost vzorcev iz notranjosti krogov ve�ja kot zunaj (ali bo za to uporabil bombni kalorimeter ali kaj drugega pa seveda niti besede). Je pa po mnenju g. �koberneta krog pravi, in ni delo �love�kih rok, kar naj bi s strokovnim o�esom razbral iz tega kako le�ijo bilke.

Vse skupaj me je spomnilo na sestavek M. Ridleya, ki je opisal kako je v Angliji izdelal nekaj krogov v �itu. Sestavek smo pred �asom tudi prevedli na Kvarkadabri, tako da si lahko o tem kako v resnici nastajajo �itni krogi preberete tukaj. V zapisu se pojavijo tudi "strokovnjaki", ki naj bi razlo�ili med "pravimi" in "ponarejenimi" krogi. A glej ga zlomka, eden od teh strokovnjakov, G. Terence Meaden, je na primer pred kamero potrdil, da je krog pravi, medtem ko je njegovo izdelavo s teptanjem �ita v resnici posnela ekipa Britanskega Channel Four. A kaj, ko to ni niti malo pripomoglo k zmanj�anju popularnosti izvenzemeljskih in drugih neverjetnih hipotez o nastanku ostalih krogov. Po besedah M. Ridleya, " ga je celotna zgodba nau�ila dveh stvari. Kot prvo, obravnavaj vsakega strokovnjaka s skepso, pri �emer tudi i��i za njihovimi skritimi interesi...". No, tukaj je nastanek krogov dal vsaj veliko dela pilotu, ki je kroge odkril, saj je naslednji dan vozil mno�ice na panoramske oglede nenavadnega pojava. Ali je s tem kaj slu�il ali pa je letal iz dobre volje, pa novinar Pe�ko ni poro�al.

(Jure Zupan)

Dodatek: Prvi �itni krog v Sloveniji naj bi nastal v no�i z 19. na 20. junij leta 2000 v Pe�arovcih pri Murski Soboti, do sedaj pa naj bi v Sloveniji nastalo �est �itnih krogov. Priporo�am tudi ogled posnetka na spletnih straneh rtv Slovenija (dokler je �e dosegljiv), o tem kako je Marcel �tefan�i� 26. julija na Studiu City sku�al prepri�ati konspirologa Ivana Mohori�a in �itologa Janeza Ferjan�i�a v povsem nespektakularen izvor �itnih krogov.

Avtistka, ki zna misliti kot �ivali

2006-07-20T20:00:34+02:00

Dr. Temple Grandin ima nenavadno sposobnost, da lahko do�ivlja svetpodobno, kot ga ob�utijo in dojemajo �ivali. O svojem �ivljenju in deluje napisala �e veliko knjig, ki so hitro postale uspe�nice. Zlasti med�ivinorejci ima kot svetovalka za vedenje �ivali skorajda zvezdni�kistatus. Po njenih na�rtih so zgradili polovico vseh hlevov v ZDA, njenetehnolo�ke inovacije pa so bistveno pripomogle k bolj�emu po�utju�ivine tudi v nenaravnem okolju velikih farm. Pred kratkim so o njejposneli dokumentarec z nenavadnim naslovom: �enska, ki zna misliti kotkrava.

Dobre in slabe strani mo�ganskih bolezni

Vendar Temple Grandin svojih nenavadnih sposobnosti v�ivljanja v ob�utja �ivali ne pripisuje kak�ni nadnaravni sili, temve� preprostemu dejstvu, da njeni mo�gani niso povsem obi�ajni. Je namre� avtistka, zato njeni mo�gani delujejo druga�e kot pri ve�ini ljudi. Kot vse ka�e, pa ji bolezen ni prinesla samo te�av, temve� tudi sposobnost, da se la�e v�ivi v dojemanje sveta skozi o�i �ivali.

Temple so postavili avtisti�no diagnozo �e pri starosti dveh let. A star�i niso obupali nad njo, temve� so se zelo potrudili, da je z veliko napora in pomo�i spregovorila ter kon�ala �olo. Vzljubila je tudi znanost, do�tudirala in doktorirala iz nevrolo�kih raziskav na pra�i�ih. �eprav so jo kmalu po rojstvu ozna�ili za zaostalega otroka, govoriti pa se je nau�ila �ele pri petih letih, je danes, ko ima �e skoraj �estdeset let, profesorica na dr�avni univerzi v Koloradu.

Temple je tudi prva avtistka, ki je napisala avtobiografijo. Njene knjige so neprecenljiv dokument o tem, kako ob�uti in do�ivlja svet avtisti�na oseba. A najve� je dosegla na podro�ju raziskovanja vedenja �ivali. Njeni nasveti �ivinorejcem so v zadnjih desetletjih temeljito spremenili metode mno�i�ne reje.

Preob�utljivost za zvoke in dotike

Temple je bila �e kot otrok zelo ob�utljiva za nekatere �utne dra�ljaje. Posebno so jo motili glasni zvoki in dotiki po ko�i. »Nenadni glasni zvoki me zabolijo, kot da bi mi zobozdravnik zavrtal v �ivec. (…) Zvoke sli�im, kot da bi imela ves �as slu�ni aparat naravnan na najve�jo jakost. Kot da bi imela mikrofon, ki bi zaznal vsak zvok v okolici. Imam le dve mo�nosti: mikrofon lahko vklopim in se prepustim zvokom ali pa ga izklopim .(…) V hrupnem okolju ne morem govoriti po telefonu. �e posku�am zastreti hrup v ozadju, zastrem tudi govor po telefonu.«

Velike te�ave ima tudi z obla�enjem. Ve�ina ljudi se namre� navadi na novo obla�ilo v zgolj nekaj minutah. Obi�ajno se po zelo kratkem �asu sploh ne zavedamo ve�, da imamo na sebi obleko. Na�i mo�gani �utne informacije s ko�e filtrirajo, da o njih kmalu sploh ne razmi�ljamo. Temple pa potrebuje od tri do �tiri dni, da se navadi recimo na novo spodnje perilo. Za neudobna obla�ila pravi, da so zanjo nekaj podobnega, kot da bi imela pod obleko brusni papir.

�e kot otrok je imela velike te�ave, ko je �ez teden nosila hla�e, v nedeljo pa se je morala oble�i bolj sve�ano, v krilo. »Kot otroka so me krilo in nogavice v cerkvi spravljali ob �ivce. (…) Te�ava je bila sprememba s hla� med tednom na krilo ob nedeljah. A �e bi ves �as nosila krilo, ne bi mogla prenesti hla�. (…) Dra�ljaji, ki so ve�ini ljudi povsem neznatni, so zame kot kitajsko mu�enje s kapljanjem vode na ko�o. (…) Danes kupujem obla�ila, ki so si zelo podobna.«

Nepojasnjeni napadi tesnobe

Kot otrok je bila Temple hiperaktivna, v puberteti pa so jo za�ele mu�iti resne te�ave zaradi napadov tesnobe. Pravi, da je bilo tako, kot bi imela nenehno veliko tremo: »Zamislite si, kako ste se po�utili med svojim prvim javnim nastopom. Zdaj pomislite, kako je, �e se tako po�uti� vedno, brez kakr�nega koli razloga.«

Prav njen boj z napadi tesnobe pa jo je privedel do tega, da je spoznala, koliko skupnega ima z �ivalmi. Ker se ji zdi, kot da je nenehno zaskrbljena oziroma na pre�i za nevarnostjo v okolici, je prepri�ana, da svet ob�uti podobno kot �ivali.

Veliko razodetje je Temple do�ivela, ko je kot najstnica prebila poletje na tetinem ran�u. Z zanimanjem je opazovala, kako se nervozno govedo hitro pomiri, ko vstopi v posebno napravo, ki �ival objame po vsem telesu. Napravo rejci uporabljajo predvsem takrat, ko morajo �ival pomiriti, da jo lahko cepijo ali kako druga�e pregledajo. Temple je opazila, da se veliko krav vidno sprosti in pomiri, ko za�utijo objem tak�ne naprave, ki je v veliko pomo� predvsem veterinarjem. Vse ka�e, da tudi kravam prija, �e jih kdo objame, �etudi je to stroj.

Stroj za pomirjanje nervoznih krav

Ker je imela Temple sama velike te�ave z ob�utki tesnobe, je prosila teto, ali bi lahko na sebi preizkusila to nenavadno napravo, ki je pomirjala krave. Rezultate je bil presenetljiv. Tudi njo je stisk stroja sprostil in pomirjujo�i u�inek je trajal tudi ve� ur. Da bi se lahko tako ob�asno pomirila, si je doma postavila za ljudi prilagojeno napravo, ki je delovala enako kot stiskalnik za govedo. �e danes ima v spalnici izpopolnjen model tak�ne naprave, v katero zleze nekajkrat na teden, ko se ho�e pomiriti.

�eprav u�inek �e ni povsem pojasnjen, deluje enakomeren stisk po vsej povr�ini telesa zelo pomirjujo�e na avtisti�ne bolnike. Tak�ne naprave imajo danes tudi v nekaterih psihiatri�nih bolnicah. Poleg naprave za objemanje pa pozna Temple �e dve re�itvi, kako se obraniti pred napadi tesnobe: intenzivno se osredoto�i na eno samo dejavnost ali pa se zapre sama vase in posku�a ignorirati zunanje dra�ljaje. »Osredoto�anje na eno samo aktivnost ima pomirjujo�i u�inek. Ko sem bila urednica revije za vzrejo �ivine, sem v eni no�i napisala po tri sestavke. Ko sem besno tipkala, sem se po�utila bolj umirjeno. Najbolj �iv�na sem bila, ko nisem imela pravega dela.«

Misliti v podobah

Temple pravi, da ne razmi�lja v besedah, temve� skozi slike. »Mislim v podobah. Besede so zame �ele drugi jezik. Govorjene in zapisane besede prevajam v barvne filme, opremljene z zvokom, ki jih kot videokaseto pregledujem v svoji glavi. Ko kdo spregovori z mano, se njegove besede takoj spremenijo v slike.« Le za glasbo pravi, da je ne dojema skozi slike.

Z razmi�ljanjem o predmetih praviloma nima te�av, saj si jih takoj prikli�e pred o�i v obliki konkretnega predstavnika posamezne skupine. »�e nekdo izre�e besedo 'ma�ka', si jo predstavim s pomo�jo posameznih ma�k, ki jih poznam. Ne razmi�ljam o posplo�eni ideji ma�ke.«
Ko mora pomisliti na abstraktnej�e pojme, kot so recimo odnosi med ljudmi, uporablja vizualne pripomo�ke ali pa si pomaga z analogijami. Mir si predstavi s spominom na televizijski posnetek podpisa mirovnega sporazuma, po�tenost pa s prizorom, ko nekdo pri�a na sodi��u, polo�i roko na Biblijo in prise�e, da bo govoril samo resnico.

Kako vidijo svet �ivali?

V zadnjih letih je na voljo vse ve� raziskav delovanja mo�ganov. Ena od hipotez pravi, da avtizem povzro�ijo motnje v povezavah med razli�nimi deli mo�ganov. Vizualne zaznave in spomin delujejo praviloma povsem normalno, motena pa je povezava z delom, v katerem se informacije procesirajo.

Temple pravi, da ta odkritja pojasnjujejo njen postopek mi�ljenja skozi podobe. Ker ima del njenih mo�ganov, odgovoren za pojmovno mi�ljenje, slabe povezave z drugimi deli, je morala razviti druga�ne postopke urejanja in procesiranja �utnih vtisov. Znanstveniki ugotavljajo, da se avtisti�ni mo�gani osredoto�ajo predvsem na posamezne, konkretne podrobnosti, medtem ko normalni ignorirajo podrobnosti in posku�ajo dojeti �ir�o sliko dogajanja.

Kako avtisti�na oseba dojema svet, si lahko najla�e predstavljamo, �e brskamo po internetu z iskalnikom slik, kot je recimo google. »Moje mi�ljenje deluje natanko tako kot internetni iskalnik, ki lahko i��e samo po slikah. Ve� slik ko imam shranjenih v svoji glavi, ve� predlog imam, da se lahko odzovem na nove dra�ljaje.«

Prepri�ana je, da njeni mo�gani nimajo enako dobro razvitih vseh funkcij, zato mora uporabljati miselne trike, da lahko sploh normalno deluje v dru�bi. Njena domneva je, da prav zato, ker njeni mo�gani niso povsem normalni kot pri ve�ini ljudi, lahko razmi�lja podobno kot �ivali. Meni, da so njeni avtisti�ni mo�gani prav zaradi pomanjkljivosti podobni mo�ganom �ivali. To naj bi bil povsem razumen razlog, zakaj se jim zna tako dobro pribli�ati in denimo ob�utiti, kako je biti v ko�i krave, ki se iz pa�nika vra�a v hlev.

Sa�o Dolenc

Kaj nam sporo�ajo kvanti?

2006-07-13T20:00:43+02:00

Spra�evati se, kaj je najve�je odkritje stoletja ali najpomembnej�iizum tiso�letja, je na prvi pogled naivno in dolgo�asno. Kot da bilahko iz mno�ice velikih spoznanj �love�tva z lahkoto izlu��ili nekajresni�no posebnega in izbiro �e dobro argumentirali. Vendar �ele tak�nanaivno preprosta vpra�anja kakega prijaznega novinarja marsikateregastrokovnjaka prisilijo k razmisleku, za katerega si sicer ne bi vzel�asa.

Odkritje naklju�ja

Izbor najpomembnej�ega odkritja preteklega stoletja, ki ga je v eseju Sporo�ilo kvanta v reviji Nature lani objavil avstrijski fizik Anton Zeilinger, nas bo gotovo presenetil. Takole je zapisal: »Odkritje, da so posamezni dogodki neodpravljivo naklju�ni, je verjetno eno od najpomembnej�ih odkritij dvajsetega stoletja. Pred tem smo se lahko izgovarjali, da so naklju�ni dogodki samo navidezno naklju�ni, ker o naravi ne vemo dovolj. /…/ A za posamezne dogodke v kvantni fiziki vzrokov ne le ne poznamo, ampak jih sploh ni. /…/ Prav ni�esar ni v Vesolju, kar bi dolo�alo, kako se bo dogodil posamezni dogodek.«

Kvantne fizike menda nih�e ne razume. Tako vsaj pravijo nekateri ugledni fiziki, ki so za svoje raziskave kvantnega sveta prejeli tudi Nobelove nagrade. Z nerazumevanjem imajo obi�ajno v mislih predvsem nenavadne lastnosti kvantnih delcev, ki jih nikakor ni mogo�e pojasniti s prispodobami iz nam doma�ega vsakdanjega sveta. Kvantni delci so prismuknjeni, kot je neko� izjavil Richard Feynman, a vsi enako: lahko so�asno potujejo po ve� poteh, so na ve� krajih hkrati, imajo nezdru�ljive lastnosti, a jih to ni� ne moti.

Fizik, ki je teleportiral delce

Anton Zeilinger je danes gotovo eden od najpomembnej�ih kvantnih fizikov. Pred nekaj leti je zaslovel z uspe�nimi poskusi teleportacije kvantnih delcev, ki so �e posebno navdu�ili ljubitelje znanstvene fantastike, dosegli pa so tudi naslovnico najbolj znanih znanstvenih revij. Govori se tudi, da je resen kandidat za Nobelovo nagrado.

Lani je v slovenskem prevodu iz�la njegova zelo dobra knjiga z naslovom Einsteinova tan�ica, novi svet kvantne fizike, ki je prijetno popestrila zelo omejeno ponudbo poljudnih del o kvantni fiziki v na�em jeziku. Velika vrednost Zeilingerjeve knjige je v primerjavi s sorodnimi poljudnimi predstavitvami kvantnega sveta ta, da jo je pisal strokovnjak za eksperimentalno kvantno fiziko. Ve�ino poljudnih knjig o tej temi so namre� napisali teoretiki, ki sicer natan�no vedo, kako se opravijo vsi poskusi, a praviloma �e nikoli niso bili zraven. Zeilinger je pravi eksperimentalec, saj nam pred o�i vedno nazorno preslika tudi samo zgradbo dejanskih poskusov in ne samo posebno izbranih idealnih primerov.

Kaj vsa ta kvantna �udnost zares pomeni?

�eprav se je Zeilinger vrsto let ukvarjal predvsem z eksperimentalno kvantno fiziko in je �tudiral kvantno teleportacijo, kvantno kriptografijo, kvantne ra�unalnike, interferen�ne poskuse z ve�atomskimi molekulami (vse to natan�no, jasno, razumljivo in pregledno predstavi v knjigi), zadnja leta veliko pi�e tudi o interpretacijah kvantne fizike oziroma o te�avah s preprostim vpra�anjem: kaj vsa ta kvantna �udnost zares pomeni?

Leta 1996 se je lotil kriti�nega branja literature o interpretacijah kvantne mehanike, s poudarkom na idejah, ki so jih o�etje nove fizike zapisali v svojih zasebnih pismih. Spoznanja je zbral v preglednem �lanku, v katerem je ugotovil, da potrebuje kvantna fizika jasno formulirano temeljno na�elo, ki bi povzelo njeno bistvo.

Osnovna na�ela teorije relativnosti so, zelo poenostavljeno re�eno, da ni� ne more potovati hitreje kot svetloba, da so zakoni narave enaki za vse opazovalce in da ne moremo lo�iti med gravitacijo in pospe�evanjem. Nekaj enako preprostega, razumljivega in univerzalnega po Zeilingerjevem potrebuje tudi kvantna fizika.

Po treh letih premi�ljevanja je leta 1999 kon�no objavil �lanek A Foundational Principle for Quantum Mechanics, v katerem je oblikoval osnovno na�elo kvantne teorije po zgledu na�ela relativnosti in ekvivalentnosti v teoriji relativnosti. Njegov predlog za temeljno na�elo kvantne fizike je: Elementarni sistem nosi en bit informacije.

Najmanj�i nosilci informacije

Seveda se nam takoj zastavi vpra�anje, kaj sploh je informacija in kaj je elementarni sistem. Kot sam pravi: »Informacija ni navsezadnje ni� drugega kot odgovor na postavljena vpra�anja.« Bit je najmanj�a informacija, ki �e lahko nekaj pomeni. Je najmanj�a in nedeljiva enota informacije. Je preprosto ugotovitev, ali je neka trditev resni�na ali ni. Lahko bi rekli tudi, da je re�itev za vpra�anje, ki ima le dva mogo�a odgovora: da in ne. En bit informacije lahko preprosto predstavimo s pristnostjo ali odsotnostjo signala: vklopljeno ali izklopljeno lu�ko, magnetizacijo na del�ku trdega diska, vdolbinico na povr�ini zgo��enke.

Ko je Zeilinger razmi�ljal o informaciji v kvantnem svetu, si je zastavil tudi pomembno vpra�anje, kak�na je povezava med fizi�no velikostjo nekega sistema in koli�ino informacij, ki jih lahko nosi. Dvakrat manj�i sistem lahko verjetno nosi le dvakrat manj informacij. In �e neki sistem vedno znova delimo na polovico, prej ali slej tr�imo ob mejo, ko lahko na� mali sistem nosi le eno samo informacijo. Le en sam bit informacije. Tako je Zeilinger opredelil elementarni sistem kot nosilec enega samega bita informacije.

Kubiti in biti

Ko se je �edalje ve� fizikov za�elo zanimati za informacijske probleme v kvantnem svetu, se je za Zeilingerjev elementarni nosilec informacije za�el uveljavljati izraz kvantni bit ali skraj�ano kubit (ang. qubit). Kubit je torej osnovni nosilec kvantne informacije. Je nekak�en atom kvantnega pomena. In Zeilingerjevo temeljno na�elo bi lahko prek novega pojma oblikovali tudi takole: »Iz enega kubita lahko iztisnemo le en bit informacije.« En bit ustreza enemu kubitu.

A te�ava kubitov je, da se jih ne da podvajati. Kubita ne moremo klonirati, ne da bi pri tem uni�ili izvornega kubita, ki ga �elimo podvojiti. Posameznega kubita prav tako nikoli ne moremo povsem natan�no prebrati. �e bi ga namre� lahko s kakim postopkom namno�ili, bi ga lahko z velikim �tevilom natan�no enakih kopij povsem prou�ili in opredelili. A ker ga ne moremo podvajati, z eno samo meritvijo pa lahko dobimo iz enega kubita le en bit informacije, ostaja kvantni svet v svojem bistvu vedno deloma naklju�en.

Po Zeilingerju izvirajo vse te�ave iz tega, da je informacija kvantizirana. O svetu preprosto ne moremo pridobiti manj kot enega bita informacije. To je absolutni minimum, ki hkrati pomeni, da je resolucija samega sveta omejena z enim bitom informacije. Iz enega kubita lahko preberemo le en bit informacije. Kubit lahko odgovori le na eno samo vpra�anje. �e ga v obliki nadaljnjih eksperimentov spra�ujemo �e naprej, bo odgovarjal neumnosti oziroma bodo odgovori objektivno naklju�ni, kot temu pravi Zeilinger.

Sporo�ilo kvantov

Temeljni problem kvantne fizike je prav to neskladje med kubitom in bitom. Kubit nosi ve� regularnosti, kot je lahko iz njega razberemo. Zeilinger pravi: »Kaj je torej sporo�ilo kvantov? Predlagam, da pogledamo na vse skupaj iz novega zornega kota. Iz zgodovine fizike smo se nau�ili, da ni dobro delati delitev, ki niso osnovane – kot so pred Newtonom razlikovali med zakoni na Zemlji in zakoni, ki usmerjajo gibanja nebesnih teles. Na podoben na�in predlagam, da ne moremo narediti razlike med realnostjo in na�im poznavanjem realnosti, med realnostjo in informacijo. Na realnost se ni mogo�e naslavljati, ne da bi uporabili informacijo, ki jo imamo o njej.«

Tako kot temelji posebna teorija relativnosti na nezmo�nosti razlo�evanja med inercialnimi opazovalci (na�elo relativnosti) in splo�na teorija relativnosti na nezmo�nosti razlikovanja med gravitacijo in pospe�evanjem (na�elo ekvivalentnosti), tako naj bi kvantna teorija temeljila na nezmo�nosti razlikovanja med resni�nim svetom in informacijo o njem: »Naravni zakoni ne smejo lo�iti med resni�nostjo in informacijo.«

Objektivna naklju�nost

Pri kvantni fiziki ni te�ava v tem, da naj bi bile zgolj na�e spoznavne zmo�nosti preozke za dojemanje vse pestrosti kvantnega sveta, temve� je v samo zgradbo sveta vpisano neodpravljivo naklju�je, ki ni le problem na�ih omejenih spoznavnih zmo�nosti, ampak je to naklju�je povsem neodvisno od nas. Zeilinger pravi, da je to objektivno naklju�je: »Izid posamezne meritve ostaja zaradi kon�nosti informacije objektivno naklju�en. Menim, da je naklju�nost posameznega dogodka najmo�nej�i pokazatelj tega, da 'tam zunaj' obstaja od nas neodvisna realnost. Morda bi bila ta ideja navsezadnje v�e� tudi Einsteinu.«

Sa�o Dolenc

�rne luknje in informacijski paradoks

2006-07-06T20:10:04+02:00

Stephen Hawking je gotovo najslavnej�i fizik na planetu. Njegova knjiga Kratka zgodovina �asa je presegla vse prodajne rekorde, nastopil je v popularnih televizijskih nadaljevankah, kot so Simpsonovi in Zvezdne steze, mediji o njem poro�ajo kot o filmskem ali �portnem zvezdniku.

Znanstvenik ali medijska zvezda?

Hawking je mojster tako fizike kot tudi medijskega nastopanja. �eprav je zelo bolan in �e veliko let povsem paraliziran, mu �e vedno uspe razburkati tako medijsko kot tudi znanstveno javnost. �e desetletja je obsojen na invalidski vozi�ek, zadnja leta s svetom komunicira samo �e z o�esnimi gibi, a se vseeno ne vda in kljubuje �rnogledim zdravni�kim prognozam.

V medijih veliko govori tudi o podnebnih spremembah in poziva k ukrepom, saj je prepri�an, da je zadnji �as, da �love�tvo nekaj stori, sicer se bo moralo prej ali slej odseliti z rodnega planeta, ker ne bo ve� primeren za �ivljenje. A Hawkingovo temeljno znanstveno podro�je, na katerem je dosegel tudi najve�je uspehe, je raziskovanje �rnih lukenj.

Idealni vesoljski zapor

�rne luknje so verjetno najbolj nenavadni objekti v vesolju. Ne samo da ne svetijo ali vsaj odbijajo svetlobo, kot to po�nejo zvezde in planeti, ampak, nasprotno, po�irajo vse po vrsti. Kar koli jim pride dovolj blizu, je obsojeno na �alostni konec.

�rne luknje si lahko predstavljamo kot vesoljske po�iralnike, ki jim ni� ne uspe pobegniti. Gravitacija v njihovi bli�ini je tako mo�na, da niti svetloba, ki se po vesolju giblje z najve�jo dovoljeno hitrostjo, ne more premagati njihovega gravitacijskega privlaka. �rne luknje so idealni zapori: vse, kar vstopi vanje, tam ostane za vse ve�ne �ase.

Dolgo �asa je med fiziki veljajo prepri�anje, da so �rne luknje povsem �rne. Vsi so bili prepri�ani, da �rne luknje zelo strogo spo�tujejo pravilo o enosmerni vo�nji. Promet je v njihovi bli�ini mogo� le v eni smeri, v drugo stran pa je povsem prepovedan. A Hawking je vedno slovel kot zelo samosvoja in trmasta osebnost. Kot se ni �elel sprijazniti, da mu bo bolezen v nekaj letih odvzela vse sposobnosti za komunikacijo s svetom, je tudi na fiziko �rnih lukenj za�el gledati povsem nekonvencionalno.

�rne luknje vseeno niso povsem �rne

Hawkingovo najve�je odkritje o �rnih luknjah je, da niso povsem �rne. Kljub vsem prepovedim te luknje oddajajo zelo �ibko sevanje, ki se odkritelju v �ast imenuje Hawkingovo sevanje. To sevanje nastaja zaradi kvantnih pojavov prav na meji, od koder najhitrej�i delci �e lahko pobegnejo pred ve�no pogubo v globinah �rne luknje.

Okoli vsake �rne luknje lahko nari�emo navidezni horizont, od koder se �e da pobegniti pred gravitacijsko mo�jo luknje. Kar koli pre�ka ta horizont, je za vedno izgubljeno za zunanji svet. Vrnitve ni. �eprav so �tevilke, ki opisujejo svet �rnih lukenj, povsem nepredstavljive, si vseeno poglejmo nekaj grobih primerjav.

�e ima �rna luknja maso tako veliko kot vsa galaksija, je horizont ali meja, od koder ni ve� upanja za kakr�no koli vrnitev, primerljiva z velikostjo vsega oson�ja. Za �rno luknjo z maso, kot jo ima ena sama zvezda, je horizont le kak kilometer od sredi��a. �e pa je masa luknje enaka zgolj masi manj�e gore, je horizont primerljiv z velikostjo protona.

Ali �rna luknja uni�uje informacije?

Hawking je ugotovil, da lahko kvantni pojavi v bli�ini navideznega horizonta, ki obkro�a �rno luknjo, povzro�ijo, da �rna luknja vseeno oddaja sevanje. To pomeni, da lahko njej pripi�emo tudi temperaturo. Vendar to �e ni vse. �e je na voljo dovolj �asa, se lahko dogodi, da prek Hawkingovega sevanja �rna luknja povsem izhlapi. Sevanje ji odnese vso maso in energijo. Kaj to pomeni za vse informacije, ki so v preteklosti pre�kale horizont �rne luknje in za vedno izginile v skrivnostni notranjosti? Kaj se zgodi z informacijo, ko �rna luknja neko� izhlapi? Ali takrat tudi informacija izgine?

Hawking se je dobro zavedal, da tak�na interpretacija postavlja na glavo marsikatero ute�eno predstavo o delovanju narave, zato ga je seveda �e toliko bolj pritegnila. Ker je tudi mojster komuniciranja s �ir�o javnostjo, je svoj informacijski paradoks �rnih lukenj povzel tako: »Bog ne le kocka, ampak vr�e kocko v�asih tudi tja, kjer je ne more pogledati.« V �rno luknjo namre�.

Informacijski paradoks

Resno sta se s Hawkingovim informacijskim paradoksom spopadla nobelovec Gerard 't Hooft in eden od o�etov teorije strun Leonard Susskind. �e od vsega za�etka sta bila namre� prepri�ana, da se informacije v �rni luknji ne izgubljajo, saj bi to pomenilo preveliko te�avo za fiziko, kot jo poznamo. Iskala sta na�in, kako bi pojasnila ta navidezni paradoks izgubljanja informacij. Njuna ugotovitev je bila, da narava informacije nikoli ne uni�i, ampak jo le zakrije. Nasprotno pa je Hawking trdil, da �rne luknje proizvajajo nekak�en hrup oziroma naklju�nost, ki nepovratno uni�uje informacije.

Dokler �rna luknja samo po�ira materijo in energijo, ve�jih te�av ni. Problemi se pojavijo �ele takrat, ko �rna luknja zaradi Hawkingovega sevanja povsem izhlapi. Za ve�jo �rno luknjo bi to trajalo nepredstavljivo dolgo �asa, pri mikroskopsko majhni �rni luknjici pa bi se to lahko hitreje zgodilo.

Se informacije nepovrnljivo izgubijo?

Po Hawkingovi interpretaciji so �rne luknje kot nekak�ni vesoljski pisarni�ki rezalniki papirja, ki zaupne dokumente razre�ejo na tako drobne kosce, da se jih ne da ve� sestaviti. Informacije se za vedno izgubijo. A Hawkingovi strokovni nasprotniki trdijo, da so te informacije samo zelo skrite. �e poznamo natan�en mehanizem njihovega nastanka, jih lahko rekonstruiramo. Podobno kot jim je uspelo iz ostankov razrezanih dokumentov rekonstruirati nekaj vzhodnonem�kih dokumentov, ki so jih na hitro uni�evali po padcu berlinskega zidu.

Susskind in 't Hooft sta pokazala, da ima uni�evanje informacij v �rni luknji nekaj zelo neprijetnih posledic. Ne samo da se teorija kvantne mehanike pri popolnem izginotju �rne luknje ne izide ve�, ampak za�ne tik ob �rni luknji nastajati tudi velikanska koli�ina energija. Prav zato sta oba teoretika �rnih lukenj prepri�ana, da se informacije v luknjah zares ne izgubljajo, ampak da obstaja na�in, kako vseeno nekako ostanejo zunaj njih.

Skok v �rno luknjo

�e bi se z vesoljsko ladjo lahko odpeljali v bli�ino katere od �rnih lukenj in bi skozi okno opazovali dogajanje v bli�ini, seveda ne bi videli �rne krogle, ki srka vse naokoli, ampak, nasprotno, zelo bu�no dogajanje. Vse, kar pada proti tako masivnemu telesu, se namre� pospe�uje in zato mo�no seva ter gre skozi peklensko vro�ino.

Po drugi strani pa teorija za idealni primer, �e bi se z vesoljsko ladjo zapeljali �ez horizont dogodkov dovolj velike �rne luknje, od koder ni ve� vrnitve, napoveduje, da ne bi pri prehodu horizonta ob�utili ni� neobi�ajnega. Samo pre�kanje horizonta fizi�no na ladjo ne bi vplivalo, pomenilo bi le, da vrnitve nazaj ni ve�.

Imamo na videz dve zgodbi, ki nista usklajeni med seboj, �eprav gre za isto dogajanje. Od zunaj je videti, da �rna luknja vesoljsko ladjo uni�i �e med prehodom �ez horizont, medtem ko potniki v ladji tega ne ob�utijo. Navidezno neskladje teh dveh opisov dogajanja strokovnjaki imenujejo komplementarnost �rne luknje.

Razre�itev informacijskega paradoksa

Po dolgoletnem razmi�ljanju in iskanju re�itve, sta 't Hooft in Susskind predlagala re�itev. Po njuni interpretaciji, ki sta jo poimenovala holografsko na�elo, �rne luknje delujejo kot nekak�ni kozmi�ni projektorji, ki tridimenzionalni svet splo��ijo na dvodimenzionalno povr�ino �rne luknje. Susskind pravi: »Dve razli�ni sliki, ki ju posku�a komplementarnost �rne luknje uskladiti, sta preprosto dva razli�na na�ina rekonstrukcije istega holograma po dveh razli�nih rekonstrukcijskih algoritmih.«

Pred desetletjem je mlad argentinski matematik Juan Maldacena hipotezo holografskega na�ela podprl tudi z natan�nimi izra�uni, ki jih je nekaj let zatem potrdil �e Ed Witten, najve�ja avtoriteta dana�nje teoreti�ne fizike.

Hawking prizna zmoto

A Hawking se ni dal prepri�ati. �e vedno je vztrajal pri svojih trditvah. Iskal je nove argumente, da bi re�il svoje stali��e, ki je z leti postalo vse bolj osamljeno. Nato je zbolel �e za plju�nico in zdravniki so se ve� mesecev bojevali za njegovo �ivljenje. A kot �e ve�krat se tudi tokrat ni vdal. Kmalu po vrnitvi iz bolni�nice je imel julija 2004 predavanje na fizikalni konferenci v Dublinu, na katerem je trdil, da je kon�no razre�il informacijski paradoks.

A na presene�enje vseh na medijsko odmevnem predavanju ni pokazal, da se informacije izgubijo v �rni luknji, ampak je priznal, da se je trideset let motil. Vendar je imelo njegovo predavanje �e en presenetljiv obrat. Zatrdil je, da se ni motil samo on, ampak tudi njegovi kritiki, �e posebej Susskind. A na predavanju je predstavil le osnovno idejo nove interpretacije, ki je temeljila na hipotezi obstoja mnogih vzporednih svetov. Fiziki �e vedno �akajo na natan�nej�e izra�une, ki bi potrdili ali ovrgli Hawkingovo novo idejo o delovanju �rnih lukenj.

Sa�o Dolenc

Skrivnosti delovanja mo�ganov

2006-06-29T20:20:39+02:00

�love�ki mo�gani so verjetno najbolj kompleksna struktura v vesolju. Izra�unali so, da �tevilo vseh mogo�ih povezav med mo�ganskimi nevroni presega �tevilo delcev v poznanem vesolju. Vilayanur S. Ramachandran je eden najbolj zanimivih znanstvenikov, ki se ukvarjajo z vpra�anjem delovanja �love�kih mo�ganov. Pravijo mu tudi Sherlock Holmes raziskovanja mo�ganov, saj je na tem podro�ju uvedel zanimive nove detektivske prijeme, ki so, kot se je pokazalo, zelo uspe�ni.

Nov na�in raziskovanja mo�ganov

Obstaja ve� razli�nih na�inov, kako prou�evati delovanje mo�ganov. Ramachandran oziroma Rama, kot ga kli�ejo kolegi, se je osredoto�il predvsem na �tudij oseb, ki so imele po�kodovan ali kako druga�e spremenjen le manj�i del mo�ganov. S prou�evanjem izkustva in dojemanja sveta pacientov s po�kodbami dela mo�ganov je sklepal o delovanju zdravih mo�ganov. Tak�no prou�evanje je bilo zelo u�inkovito, saj je odkril veliko zanimivega.

Svoja odkritja in pogled na podro�je raziskovanja mo�ganov je predstavil �e v ve� knjigah, zelo pregledno leta 2003 tudi v okviru »Reith Lectures« oziroma petih javnih predavanj za BBC, ki jih v Angliji vsako leto organizirajo �e od konca druge svetovne vojne. Prvi predavatelj je bil leta 1948 filozof Bertrand Russell, potem so predavala najrazli�nej�a slavna imena, med katerimi sta bila tudi fizik Robert Oppenheimer in ekonomist J. K. Galbraith.

Tako je Rama leta 2003 za�el svoj sklop predavanj z naslovom The Emerging Mind: »Pribli�ujemo se najve�ji revoluciji v zgodovini znanosti – razumevanju delovanja �love�kih mo�ganov. To bo gotovo prelomna to�ka v zgodovini �love�ke vrste, saj v nasprotju s prej�njimi revolucijami v znanosti tokrat ne bo �lo za zunanji svet kozmologije, biologije ali fizike, ampak za nas same, za klju�ni organ, ki je sploh omogo�il tudi vse prej�nje revolucije. Rad bi poudaril, da bo imel vpogled v delovanje �love�kih mo�ganov pomemben vpliv ne samo na nas znanstvenike, ampak tudi na podro�je humanistike, in morda nam bo pomagal premostiti tudi razkorak, ki ga je C. P. Snow poimenoval dve kulturi – znanost na eni strani in umetnost, filozofija in humanistika na drugi.«

Izvirnik, ki izgleda kot dvojnik

Gledanje in prepoznavanje objektov nikakor ni preprost nevrolo�ki proces. Ker se je veliko ukvarjal prav z mehanizmi delovanja vida, je njegov najljub�i nevrolo�ki primer, s katerim obi�ajno za�enja predavanja, mo�ganska motnja, ki bi ji poenostavljeno lahko rekli slepota za obraze. Ob po�kodbi posebnega dela mo�ganov pacient nima ve� sposobnosti, da bi prepoznal obraze. Pacient seveda ni slep, saj lahko �e vedno prebira knjige, prav tako tudi ni umsko bolan, saj lahko povsem normalno deluje v dru�bi, le obrazov mu ne uspe prepoznati.

Rama pa je imel pred nekaj leti pacienta z malo druga�no razli�ico tak�nega sindroma slepote za obraze. Pacient z imenom David je dobil v prometni nesre�i hude po�kodbe glave in je bil nekaj tednov v komi. Po okrevanju so se mu vse kognitivne sposobnosti povrnile, ostala je le ena te�ava. Ko je David recimo pogledal obraz svoje matere, je rekel: »Doktor, ta �enska je videti natanko tak�na kot moja mama, a ni ona, �eli me prevarati.«

Ko �ustva varajo

V nasprotju s pacienti, ki so imeli po�kodovan center v mo�ganih, zadol�en za prepoznavanje obrazov, pri Davidu ta del ni bil prizadet, zato je tudi pravilno prepoznal materin obraz, a vseeno je bilo nekaj narobe. Rama je postavil hipotezo, da je pri Davidu prizadeta povezava med centrom, ki prepozna obraz, in centrom, ki dogodku pripi�e primerno �ustveno te�o. �ustveni center je v naravnem okolju slu�il predvsem prepoznavanju nevarnosti. Njegov namen je bil, da je dogodkom hitro pripisal ustrezen �ustveni odziv. Za pre�ivetje �loveka v naravi je bilo namre� zelo pomembno, da se je hitro in pravilno odzval, ko je opazil recimo tigra ali leva.

�eprav je David pravilno prepoznal obraz kot materin, pri tem ni ob�util nobenih �ustev, zato je sklepal, da gre za varljivo podobo. Njegov razumni odziv je bil, da se neka tuja �enska pretvarja, da je njegova mati. Zanimivo pa ob pogovoru z materjo po telefonu tega ob�utka prevare ni zaznal. Ko je bil stik vzpostavljen le prek glasu, se mu je mati zdela povsem obi�ajna. Povezava med centrom za prepoznavanje glasu in sredi��em �ustvenega odziva v nesre�i pri Davidu ni bila po�kodovana, zato po tej poti ni bilo te�av pri identifikaciji.

Fantomski udi

�eprav je Rama svoj prvi �lanek v reviji Nature objavil �e pri dvajsetih, je zares zaslovel �ele s svojimi raziskavami fantomskih udov. To je dobro poznan sindrom, ko pacient tudi po amputaciji po�kodovanega ali bolnega uda tega �e vedno �uti kot del sebe. V zgodovini je bilo ogromno primerov ljudi, ki so �ivo ob�utili svojo amputirano roko ali nogo. Rama je pa imel pacienta z imenom Victor, pri katerem je odkril zanimiv pojav, da je lahko amputirani ud ob�util prek svojega obraza.

Victorja z amputirano levo roko je prosil, naj zapre o�i, sam pa je preizku�al njegovo ob�utenje dotika po telesu. S pali�ico se je recimo dotaknil njegovega ramena in pacient je povedal, kje ob�uti dotik. Pri ve�ini povr�ine telesa je bila zaznava otipa povsem normalna, le ob dotiku obraza je Victor presene�en ugotovil, da ob�uti dotik tudi v amputirani roki. Celo ve�. Posamezni deli Victorjevega obraza so ustrezali delom amputirane roke. Dotik tik nad ustnico je pacient ob�util kot dotik kazalca na amputirani fantomski roki. Malo vi�e na licu je bil recimo palec in tako se je dalo na licu narisati celo amputirano roko.

Nevidna roka

Kak�na je nevrolo�ka pojasnitev te �udne zme�njave zaznave otipa? V mo�ganih ustreza vsakemu delu telesa dolo�en predel, kjer se obdelujejo �utne informacije iz konkretnega dela telesa. Podro�ji v mo�ganih, ki ustrezata roki in obrazu, sta blizu skupaj. Ko so pacientu amputirali roko, mo�gani naenkrat niso ve� dobivali signalov iz roke in predel, ki je bil prej odgovoren za roko, je sedaj prevzel tudi signale, ki so prihajali v sosednji predel mo�ganov, odgovoren za obraz. Pri pacientu je zdaj pritisk na lice spro�il odziv tako v centru za obraz kot tudi v centru, ki je bil prej povezan z amputirano roko. Zato zazna zbadanje po licu kot zbadanje v fantomski roki.

A Rama se ni ustavil zgolj pri hipotezi, ampak jo je �elel preveriti tudi z napravo, ki lahko dolo�i, kateri del mo�ganov je aktiven pri posameznem opravilu. Ugotovil je, da se pri Victorju ob dotiku obraza aktivirata tako center, ki ustreza amputirani levi roki, kot tisti, ki ustreza obrazu. Pri zdravi desni roki pa sta bila oba centra �e vedno lo�ena in sta se aktivirala posami�no. Prav ta zanimiv poskus je danes �e del u�benikov nevrologije.

Me�anje �utov

V opisanih primerih se je zaradi po�kodb ve�inoma zgodilo to, da so se nekatere povezave v mo�ganih poru�ile, zato so pacienti dojemali svet malo druga�e. Zanimivo vpra�anje pa je, ali se lahko vzpostavijo tudi dodatne povezave med deli mo�ganov in kako to vpliva na dojemanje sveta tak�ne osebe. Rama se je veliko ukvarjal tudi s tem vpra�anjem in spet pri�el do zelo zanimivih bolnikov. Najbolj raz�irjen primer tak�nih dodatnih povezav v mo�ganih je sinestezija ali me�anje �utov, pri �emer najve�krat pride do ob�utenja �tevil in besed v barvah. Bolj redki so primeri, ko se pome�a zaznavanje tonov in zaznavanje barv. Nekateri ljudje vsaki�, ko zasli�ijo dolo�en ton, hkrati vidijo tudi dolo�eno barvo. Najbolj nenavaden pa je primer Angle�a, ki je vohal besede. Posamezna beseda mu je spro�ila ob�utek konkretnega vonja.

Zakaj se smejemo?

Rama si je postavljal tudi na prvi pogled zelo preprosta vpra�anja o delovanju �lovekove narave, odgovore pa je posku�al najti z raziskovanjem delovanja mo�ganov. Objavil je �e veliko hipotez recimo o tem, kako na nevrolo�ki ravni delujejo: umetnost, religija, so�utje, pa tudi na prvi pogled bolj enostavne stvari, kot je na primer smeh.

Zakaj se ljudje sploh smejemo? Kak�en pomen ima smeh v �love�ki naravi? Rama pravi, da je skupni imenovalec vseh komi�nih situacij nenadno neskladje med pri�akovanim in resni�nim razvojem dogodkov, ko se na nenadoma vsa interpretacija razvoja dogodkov za nazaj postavi na glavo. A ta nenadni obrat na koncu je zgolj potreben, ne pa tudi zadosten pogoj za komi�no situacijo. Za smeh mora biti izpolnjen �e en pogoj: nova perspektiva na dogodke mora biti povsem ne�kodljiva.

Rama opi�e naslednji primer: »�e nekdo med hojo po cesti stopi na bananin olupek, mu spodrsne in si zaradi tega razbije glavo, pri �emer kri brizga na vse konce, se seveda ne bomo smejali. Tekli bomo do bli�njega telefona in poklicali re�evalce. �e pa stopi na olupek, pade, se pobere in ugotovi, da se ni po�kodoval, se bomo vsi za�eli smejati.« Rama pravi, da je vir smeha prav spoznanje, da se ni zgodilo tisto, kar smo pri�akovali, in da ni nobenih resnih in nevarnih posledic, ki smo jih pri�akovali glede na pretekle izku�nje. Rama pravi: »Kar trdim, je, da je smeh la�ni alarm narave. Zakaj je uporaben iz evolucijskega zornega kota? Kar po�nemo s tem ritmi�nim stakato zvokom smeha, je to, da svoji okolici sporo�amo, da je bil vse skupaj le la�ni alarm in da je vse OK. Smeh je torej naravni signal, da je vse OK.«

Sa�o Dolenc

Nevtrino - delec, ki so mu odvzeli brez�asnost in mu na�li maso

2006-06-22T20:15:48+02:00

Vsako sekundo preleti na�e telo nekaj trilijonov zelo majhnih delcev,za katere je na�e telo povsem prosojno. Imenujejo se nevtrini in �epravso zelo �tevilni, jih je neverjetno te�ko zaznati. Od prve hipoteze oobstoju nevtrinov je sicer minilo �e ve� kot sedem desetletij, anevtrinska fizika je do�ivela vrhunec �ele pred nekaj leti, ko jeznanstvenikom uspelo pokazati, da nevtrini niso nespremenljivibrezmasni delci, ki zamrznjeni v �asu s svetlobno hitrostjo drvijo povesolju, ampak imajo zelo majhno maso, kar pomeni, da se lahko tudispreminjajo.

Paulijeva ideja nevidnega delca

Leta 1930 je imel mladi fizik Wolfgang Pauli pomembno idejo. Takratni znanstveniki, ki so se ukvarjali z raziskovanjem radioaktivnosti, so se namre� soo�ali s te�avo. Ena�ba o ohranitvi energije se jim pri enem od radioaktivnih razpadov ni iz�la. Nekaj je bilo narobe. Da bi Pauli re�il problem, je postavil hipotezo, po kateri naj bi bil pri radioaktivnem razpadu udele�en �e en neznani delec. Tega hipoteti�nega nevidnega delca pri samem razpadu sicer ne opazimo, vendar odnese s seboj nekaj energije. Z njegovo pomo�jo so se tudi energijske ena�be celotne reakcije iz�le. Neznani delec je Enrico Fermi poimenoval nevtrino – mali nevtralni delec, ker ni imel elektri�nega naboja.

Podzemni �tevec nevtrinov

V sredini �estdesetih let prej�njega stoletja sta ameri�ka fizika Raymond Davis in John Bahcall predlagala �tudijo nevtrinov, ki jih kot stranski produkt jedrskih reakcij seva na�e Sonce. Tako se Bahcall spominja za�etkov raziskave: »Zame in za Raya je bil velik izziv, da bi lahko pogledala v zvezdo na enak na�in, kot zdravniki gledajo v telo s pomo�jo ultrazvoka ali rentgena. Nekaj podobnega sva �elela narediti z nevtrini: z njihovo pomo�jo sva �elela pogledati v Sonce in preveriti, kako se tam odvijajo jedrske reakcije. /…/ Sonce ves �as seva ogromne koli�ine nevtrinov. Vsako sekundo, vsakega dne, skozi vsa leta moj ali va� palec preleti sto milijard solarnih nevtrinov, ne da bi to kdajkoli opazili.« (PBS - The Ghost Particle)

Bahcall je izra�unal, koliko nevtrinov proizvedejo reakcije na Soncu, Ray Davies pa se je lotil �tetja, koliko nevtrinov zares prihaja s Sonca na Zemljo. Da bi odstranil vse ne�elene vplive, je eksperiment postavil globoko pod povr�je Zemlje, v rudnik zlata na obmo�ju Ju�ne Dakote v ZDA. Osr�je poskusa je bil lovilec nevtrinov v obliki cisterne s 600 tonami �istilne teko�ine. Bistvena sestavina lovilca nevtrinov so bili namre� klorovi atomi, ki jih je veliko prav v �istilih.

Iskanje igle v kopici sena

Davisova zamisel poskusa je bila preprosta. Ker je nevtrinov res ogromno, se ob�asno zgodi, da kateri od tistih, ki drvijo skozi podzemno cisterno, polno �istilnega sredstva, tr�i v klorov atom in povzro�i, da se klor spremeni v radioaktivni argon. Ve� kot potuje nevtrinov skozi detektor, poln klorove teko�ine, ve� klorovih atomov se bo spremenilo v argonove. �e nam uspe sproti �teti nastajanje argonovih atomov, posredno �tejemo tudi nevtrine, ki prihajajo s Sonca in potujejo skozi detektor.

Poskus je zahteval zelo natan�no meritev, saj nevtrini kljub temu, da jih je ogromno, zelo redko povzro�ijo spremembo klorovega atoma v argon. �eprav je vsako sekundo detektor preletelo na trilijone nevtrinov, naj bi po Bahcallovih izra�unih v enem tednu vsa podzemna cisterna pridelala samo deset argonovih atomov. Najti tako majhno koli�ino atomov v velikanski podzemni cisterni pa nikakor ni lahka naloga.

Kjer so manjkajo�i delci?

Rayu Davisu je vseeno uspelo vsakih nekaj tednov iz velikega rezervoarja klorove teko�ine posrkati argon, ga prepeljati v laboratorij in natan�no pre�teti posamezne atome. A �e kmalu se je izkazalo, da poskus ne potrjuje napovedi. Po Bahcallovih izra�unih bi moralo vsak teden nastati deset atomov argona, Ray pa je na�tel samo tri. Dve tretjini napovedanih nevtrinov je manjkalo.

Ve�ina fizikov je bila prepri�anih, da je te�ava nekje v Davisovem poskusu. �teti tako majhne koli�ine atomov v tako veliki cisterni se sli�i skoraj nemogo�e. Zato ni bilo ni� nenavadnega, da je bila znanstvena javnost prepri�ana, da mora Davis samo izbolj�ati natan�nost svojega eksperimenta, pa bo na�el dovolj nevtrinov.

Vendar izbolj�ave poskusa problema niso re�ile. Pri poskusu so zaznali le tretjino nevtrinov, ki jih je napovedala teorija. Te�ava pa je bila, da jim ne pri izvedbi poskusa ne pri izra�unu teoreti�ne napovedi napake ni uspelo najti. Anomalija solarnih nevtrinov je dolgo �asa veljala za enega pomembnej�ih problemov moderne fizike.

Ali nevtrini ob�utijo �as?

Po splo�no sprejeti teoriji fizike osnovnih delcev obstajajo tri razli�ne vrste nevtrinov: elektronski, mionski in tauonski nevtrini. Hkrati pa je Davis izmeril le tretjino s teorijo napovedanih delcev. Hitro so se pojavila ugibanja, da se �tevilka tri ne pojavlja v teoriji in pri poskusu po naklju�ju. �e bi obstajal na�in, da se nevtrini med potovanjem skozi prostor spreminjajo iz ene vrste v drugo, bi to lahko pojasnilo, zakaj z detektorji najdejo le tretjino teoreti�no napovedanih nevtrinov. �e se nevtrini lahko spreminjajo, potem se kmalu pome�ajo med vse tri vrste tudi takrat, ko vir oddaja nevtrine le ene vrste.

Vendar pa naj nevtrini ne bi imeli mase. Za brezmasne delce je namre� zna�ilno, da se gibljejo s svetlobno hitrostjo. Po Einsteinovi teoriji relativnosti za delec, ki se giblje s hitrostjo svetlobe, �as stoji, kar pomeni, da se ne more spreminjati. Brezmasni delec je tako reko� »zamrznjen v �asu«. �e nevtrini nimajo mase in se gibljejo s svetlobno hitrostjo, se nikakor ne morejo spreminjati iz ene vrste v drugo, saj to prepoveduje teorija relativnosti. Spreminjajo se lahko samo, �e se gibljejo s hitrostjo, ki je manj�a od svetlobne, to pa pomeni, da morajo imeti tudi maso.

Tudi na Japonskem na�tejejo premalo nevtrinov

Zelo veliko nevtrinov nastaja pri jedrskih reakcijah v Soncu, ko se vodik zliva v helij, pri �emer se spro��a energija. Te v Soncu nastale nevtrine imenujejo fiziki solarni nevtrini. Nekaj nevtrinov nastane tudi na vrhu atmosfere, kjer hitri delci iz vesolja tr�ijo ob vrhnje plasti zemeljskega ozra�ja in tudi spro�ijo atomske reakcije, ki povzro�ijo nastajanje nevtrinov. Tem zemeljskim nevtrinom fiziki pravijo atmosferski nevtrini.

V osemdesetih letih prej�njega stoletja so Japonci v veliki votlini znotraj gore postavili eksperiment z imenom Kamiokande. V devetdesetih letih so detektor v gori �e izbolj�ali in ga poimenovali Super-Kamiokande. Ves projekt je bil resni�no veli�asten. Podzemni bazen, ki je bil visok �tirideset metrov, so napolnili z zelo �isto vodo in ga obdali z enajst tiso� zelo ob�utljivimi detektorji svetlobe.

Bistvena izbolj�ava novega poskusa je bila, da so lahko ugotovili tudi smer, iz katere je pri�el posamezen nevtrino. Pri�akovali so, da bo �tevilo atmosferskih nevtrinov, ki prihajajo od zgoraj in od spodaj, pribli�no enako. A nevtrinov, ki so prihajali od spodaj, je bilo spet premalo glede na tiste, ki so prihajali od zgoraj.

Nevtrini imajo maso

Ker potovanje skozi Zemljo na same nevtrine ne vpliva, je bil tak rezultat nenavaden. Glede na to, da atmosferski nevtrini nastajajo enakomerno po vsej povr�ini zemeljske atmosfere, a je tistih, ki morajo, preden tr�ijo v detektor, prepotovati �e skozi ves planet, manj, lahko to pomeni le, da se nevtrini spreminjajo oziroma da ob�utijo �as. Tistih, ki so �e dlje �asa na poti, zaznajo manj, saj so se deloma spremenili v tak�ne, ki jih detektor ne zazna.

Ker se nevtrini s �asom spreminjajo, to pomeni, da imajo maso. �e imajo maso, to lahko pojasni tudi, zakaj je Davis na�tel le tretjino napovedanih nevtrinov. Ker so se med potjo s Sonca do Zemlje spremenili tudi v drugi dve vrsti, ki ju detektor v zlatem rudniku ni znal zaznati, je Davis na�tel le tretjino napovedanih nevtrinov.

Ko so v za�etku enaindvajsetega stoletja postavili detektor, ki je lahko �tel vse tri vrste nevtrinov, so jih na�teli toliko, kot so jih napovedovali izra�uni. Problem nevtrinov je bil re�en. Ray Davis se pri svojem poskusu ni zmotil. Za svoje veliko delo je leta 2002 skupaj z vodjem poskusa Kamiokande Masato�ijem Ko�ibo prejel Nobelovo nagrado za fiziko.

Sa�o Dolenc

Imajo geni spomin?

2006-06-15T20:00:07+02:00

Ko je znanstvenikom pred nekaj leti uspelo prebrati �love�ki genom, to�e zdale� ni pomenilo konca raziskav na podro�ju humane genetike. Enood pomembnih podro�ij dana�njih raziskav je ugotavljanje, kdaj soposamezni geni v celicah aktivni in kak�ni so mehanizmi njihovegavklapljanja in izklapljanja.

Jezik �ivljenja

�e od starih Grkov, ki so prvi za�eli resno in sistemati�no razmi�ljati o mehanizmih delovanja narave, je bila skrivnost lo�nice med �ivim in ne�ivim ves �as v sredi��u zanimanja naravoslovcev. Skozi tiso�letja so mnogi veliki umi posku�ali razumeti »�ude� �ivljenja« in se trudili najti njegovo definicijo, vendar jim dlje od hipoteze o nekak�ni »�ivi sili«, ki v ne�ivo naravo vnese �ivljenje, ni uspelo priti.

Pred dobrimi petdesetimi leti je �love�tvo pri�lo do prelomnega spoznanja. Skrivnost �ivljenja se ne skriva v nekak�ni »�ivi sili«, ki bi o�ivljala ne�ivo materijo, ampak v zapisu, ki hrani informacije o delovanju �ivega. Skrivnost �ivljenja je v znanju branja, prepisovanja in prevajanja pisave �ivljenja, ki ima obliko dvojne vija�nice DNK.

V dobi informacijske dru�be, ko smo povsod obkro�eni z ra�unalniki, nam pojem informacije ni tuj. Dobro se zavedamo, kako te�ko se je glede univerzalnega zapisa informacij uskladiti. �e samo za zapis besedila, glasbe in videa je danes na voljo nepregledno veliko razli�nih kodov. Tudi �ive celice znajo, tako kot ra�unalniki, brati, prepisovati in prevajati informacije. �eprav so na »trgu« �e ve� kot 3,5 milijarde let, �e vedno prav vse uporabljajo isto pisavo. Tako lahko informacijo, ki jo zapi�e ena celica, teoreti�no prebere tudi katera koli druga celica. Del zapisa informacije iz �lovekove celice lahko vgradimo, na primer v bakterijo in bakterijska celica ga bo lahko brala in prepisovala.

Geni in genom

Celotnemu zapisu vseh informacij �ivega bitja pravimo genom. Matt Ridley je v izvrstni knjigi (Genom – biografija �love�ke vrste, U�ila 2002) zapisal zanimivo analogijo: »Zelo dobra prispodoba za genom je kar obi�ajna knjiga, ki jo sestavlja veliko zgodb, ki jim pravimo geni. Vsako zgodbo sestavljajo odstavki, imenovani eksoni, ki jih prekinjajo reklame, imenovane introni. Vsak odstavek je sestavljen iz besed, imenovanih kodoni. Vsako besedo sestavljajo �rke, imenovane baze.« Najmanj�i znani genom ima bakterija Mycoplasma genitalium, ki ga sestavlja samo 477 genov. Najmanj�a znana »knjiga« �ivega bitja ima torej nekaj manj kot 500 zgodb in za njen zapis je narava porabila nekaj ve� kot dvesto tiso� besed.

Pred kratkim prebrani �love�ki genom je med rekorderji »romanov �ivljenja«. V njem je s tremi milijardami �rk zapisanih 30.000 zgodb. »�e bi �love�ki genom bral s hitrostjo ene besede na sekundo osem ur na dan, bi mi branje vzelo celo stoletje. �e bi �rka �love�kega genoma merila milimeter, bi bilo besedilo dolgo kot Donava. To je orja�ki dokument, velikanska knjiga, recept izjemne dol�ine, ki pa je v mikroskopskem jedru majcene celice, ki bi jo zlahka postavili na bucikino glavico.«

Narava uporablja za pisanje svojih romanov zelo preprosto abecedo, v kateri so le �tiri �rke. �tiri du�ikove baze, ki gradijo DNK, imenujemo: adenin (A), citozin (C), gvanin (G) in timin (T). Tudi njen besedni zaklad ni ravno bogat, saj so vse besede v »jeziku �ivljenja« sestavljene zgolj iz treh �rk. Genomi so zapisani v dolgih molekulah DNK, ki se lahko pod pravimi pogoji prepisujejo, berejo in prevajajo. V jeziku narave velja preprosta kemijska slovnica, po kateri se »A rad pridru�i T-ju, G pa C-ju.«

Epigenetika

V klasi�ni genetiki je bil gen abstrakten pojem, ki je ozna�eval enoto dedne informacije, ki se je prena�ala iz roda v rod. Z razvojem molekularne biologije so postali geni vse bolj materialni. Gen je postala oznaka za del zapisa DNK, ki nosi informacijo za proizvodnjo proteinov.

Dedni material se iz roda v rod prena�a prek kodiranega zapisa v obliki dvojne vija�nice DNK. Na zaporedje zapisa DNK, ki ga prenesemo na svoje potomce, dogodki v na�em �ivljenju ne morejo vplivati. A po zadnjih ugotovitvah znanstvenikov to klasi�no stali��e ne dr�i popolnoma. Odkrili so namre� ve� mehanizmov, kako se lahko dolo�eni geni izklopijo ali vklopijo, ne da bi se spremenilo samo zaporedje zapisa DNK. In kar je najbolj zanimivo, ti vklopi in izklopi genov, ki seveda niso mutacije, saj se zapis DNK ne spremeni, se lahko tudi dedujejo na potomce.

Genetiki odkrivajo vse ve� primerov, ko se informacije iz roda v rod ne dedujejo samo prek zapisa DNK. Tak�no epigenetsko dedovanje (epi- pomeni zunaj) – se pravi kemijski prenos biolo�ke informacije na naslednje generacije, pri �emer se ne zgodi sprememba v zapisu DNK – prou�uje epigenetika.

Epigenetika se ve�inoma ukvarja s priveski na kodi DNK, ki lahko povzro�ijo vklop ali izklop posameznih genov. To so kemijski dodatki na verigi, med katerimi je najbolj preprosta metilna skupina (en ogljikov in trije vodikovi atomi), ki lahko povzro�i, da se dolo�en zapis gena ne bo prevajal v proteine in bo tako neaktiven.

Lakota v �vedski vasici

Ali lahko na�in �ivljenja na�ih prednikov – kaj so do�ivljali, kako so se prehranjevali, kak�en zrak so dihali – neposredno vpliva na nas, �eprav sami nismo bili nikoli podvr�eni tak�nim �ivljenjskim okoli��inam? Ali lahko dogodki na�ega �ivljenja vplivajo na �ivljenja na�ih vnukov? Imajo geni spomin?

V BBC-jevi oddaji »The Ghost in Your Genes« iz serije Horizon so konec lanskega leta predstavili zanimiv primer �tudije dedovanja. Marcus Pembrey, profesor genetike iz Londona, in �vedski raziskovalec Lars Olov Bygren sta v odro�nem mestecu na severu �vedske na podlagi natan�nega registra prebivalcev in podatkov o pridelkih na poljih za pretekla stoletja ugotovila nekaj presenetljivega. Ugotovila sta, da so se vplivi okolja na populacijo malega mesteca dedovali. Pokazala sta, da lahko lakota v kriti�nih trenutkih �ivljenja starih star�ev vpliva na �ivljenja njihovih vnukov. To je bil eden prvih dokazov, da se lahko tudi pri ljudeh okoljski vplivi dedno prena�ajo na potomce.

V devetnajstem stoletju je bilo to �vedsko mestece izolirano od ostalega sveta in je bilo odvisno od hrane, ki so jo sami pridelali. V mestnih kronikah so bili natan�ni zapisi rojstev in smrti prebivalcev mesta, pa tudi pridelkov na poljih za vsako leto posebej. Pembrey in Bygren sta ugotovila korelacijo med smrtmi za posledicami nekaterih bolezni in prehranjevanjem starih star�ev. Nekatera klju�na obdobja v mladostnem �ivljenju starih star�ev so bila, kot se je pokazalo, bistvena za pri�akovano �ivljenjsko dobo vnukov. Pri babicah je bilo klju�no obdobje, ko so bile �e v maternici, medtem ko je za dedke ugotovil, da je klju�no obdobje tik pred puberteto. To se je ravno ujemalo s �asom, ko so pri �enskah in mo�kih nastajala jaj�eca in semen�ice, ki prena�ajo dedni material na potomce. Okoljski vplivi so se izkazali za pomembne ravno v obdobju, ko so se oblikovale spolne celice.

Geni in okolje

Tak�na odkritja postavljajo v novo lu� ustaljene predstave o dedovanju. Vplivi okolja, ki so delovali na na�e prednike nekaj generacij nazaj, lahko vplivajo na na�e �ivljenje po povsem biolo�ki liniji. In to brez spreminjanja samega zapisa genetske kode v vija�nici DNK.

Dolgo �asa je veljalo prepri�anje, da je podedovani genom, ki se sestavi ob spo�etju, ko se zdru�i dedni material z materine in o�etove strani, varno spravljen v jedru vsake od celic, ki sestavljajo na�e telo, in se ne spreminja. Kar po�nemo v svojem �ivljenju, lahko vpliva na na�e telo, ne more pa spremeniti na�ega genoma, ki je zapisan v vseh na�ih celicah. V klasi�ni genetiki se v naslednje generacije deduje samo zapis, ki smo ga dobili od star�ev, in je enak vse �ivljenje. Kaj po�nemo s svojim telesom v �ivljenju, naj ne bi vplivalo na na�e potomce.

Velika razprava o razmerju med prirojenim in priu�enim (vpliv genov in vpliv okolja) dobiva tako povsem novo perspektivo. Nismo le za�asni uporabniki svojega genskega materiala, ki se bo neodvisno od nas dedoval na na�e potomce, ampak lahko tudi dejanja v na�em �ivljenju vplivajo na biolo�ko informacijo, ki jo bomo prenesli na potomce.

Zlepljene strani v knjigi �ivljenja

�e zelo preprosto predstavimo dedni zapis, ki je spravljen v jedrih na�ih celic, z zapisom v knjigi, potem so mutacije spremembe posameznih �rk v tem zapisu. Ve�inoma naklju�ne spremembe povzro�ajo bolezni in �kodijo organizmu, zelo redko pa se lahko zgodi, da kak�na sprememba pravzaprav izbolj�a mo�nost za pre�ivetje nekega bitja. Tako zelo poenostavljeno povedano deluje evolucija.

Zgodi se lahko tudi, da se nekatere strani v tej veliki knjigi �ivljenja, s katero smo si predstavili svoj genski zapis, zlepijo in se jih ne da ve� brati, �eprav so �e vedno nespremenjeno zapisane v knjigi. Posamezen gen lahko tako postane neaktiven in te spremembe, ki niso mutacije, ampak so posledica okoljskih vplivov na �loveka, so lahko tudi dedne.

Ni pomembno samo, kak�ne gene smo podedovali, ampak tudi, ali so vklopljeni ali ne. Strah pred genskim determinizmom tako dopolni �e tesnoba nad mo�nostjo, da s svojim �ivljenjskim slogom izklju�imo ali vklju�imo kak gen, kar bo vplivalo na �ivljenje na�ih potomcev.

Sa�o Dolenc

Zemlja kot sne�na kepa

2006-06-08T20:00:47+02:00

Zemeljsko podnebje je v svoji ve� milijard let dolgi zgodovini pre�lo�e skozi zelo nenavadna obdobja. Iz nekaterih geolo�kih najdb lahkosklepamo, da so pred pribli�no pol milijarde let vsi zemeljski oceanizamrznili in vsa Zemlja je bila kot ena velika sne�na kepa. Povsod naplanetu, tudi na obmo�ju ekvatorja, je bilo tako mraz, kot je danessamo na Antarktiki.

Ko zamrznejo vsa morja

Teorijeo ledenem oklepu, ki naj bi v preteklosti popolnoma pokril na� planet,se je oprijelo ime Zemlja kot sne�na kepa (Snowball Earth). Dokazi zapopolno poledenitev vsega planeta ka�ejo vsaj na dve tak�ni epizodi vzgodovini Zemlje. Zadnji� naj bi Zemlja zamrznila kot velikanska sne�nakepa pred pribli�no 640 milijoni let, pred njo pa je bila podobnazaledenitev pred 710 milijoni let. Vsako od obeh obdobij poledenitve jetrajalo pribli�no 10 milijonov let.

Med tak�nopoledenitvijo, ko je iz planeta nastala velikanska sne�na kepa, se jepovpre�na temperatura na povr�ju Zemlje po nekaterih ocenah spustila na50 stopinj Celzija pod ni�lo, debela plast snega je prekrivala tuditropska obmo�ja in ledena skorja na oceanih je bila debela ve� kotkilometer. Samo toploti, ki je �e vedno prihajala iz vro�e zemeljskenotranjosti, se lahko zahvalimo, da vsa morja niso zamrznila povsem dodna.

Tak�ne skrajne podnebne razmere so bileseveda pogubne za ve�ino takratnih preprostih �ivih bitij. A nekajorganizmov je tak�ne ekstremne razmere vseeno pre�ivelo in kmalu pokoncu zadnje popolne poledenitve so se pojavila prva mnogoceli�na �ivabitja, temu pojavu danes pravimo kambrijska eksplozija raznolikosti�ivljenjskih oblik.

�eprav trdnih dokazov ovplivu skrajnih podnebnih razmer na nastanek mnogoceli�nih oblik�ivljenja nimamo, je mnogo znanstvenikov prepri�anih, da �asovnosovpadanje podnebnih ekstremov in pojava novih oblik �ivljenja ninaklju�je.

Sneg in led v tropih

Dolgo �asa so se geologi ukvarjali z nenavadnimi najdbami ledeni�kih skalnih tvorb na obmo�ju ekvatorja, ki so nakazovale na to,da so bila tudi tropska obmo�ja neko� prekrita z ledenim oklepom. Nih�enamre� ni verjel, da bi se poledenitev med preteklimi ledenimi dobamilahko spustila tudi ni�e od zemljepisnih �irin, ki ustrezajo Evropi inSeverni Ameriki. Te�ava je bila namre�, da si nih�e ni znal zamislitinaravnega mehanizma, ki bi lahko ledeno oblogo, �e bi se ta raz�irilapo vsem planetu, tudi odstranil.

Ko se naza�etku ledene dobe obmo�ja ledenikov za�nejo �iriti z obeh polov protiekvatorju, to proces Zemljinega ohlajanja samo �e pospe�i. Zaledenelamorska povr�ina in zasne�ena povr�ina kontinentov namre� odbijata nazajv vesolje veliko ve� son�ne svetlobe, kot jo povr�ina teko�e vode alinezasne�ena pokrajina kontinentov. Ker se zaradi bele povr�inezaledenele in zasne�ene Zemlje absorbira manj Son�eve energije kotprej, postaja na zaledeneli Zemlji �edalje bolj mraz.

Medznanstveniki, ki so razmi�ljali o klimatski preteklosti planeta, jedolgo �asa veljalo prepri�anje, da �e bi zaledenitev zaobjela tuditropske kraje, bi to pomenilo, da se Zemlja iz te ledene dobe ne binikoli ve� izkopala. V ledeni oklep bi bila ujeta za vse ve�ne �ase,saj niso poznali mehanizma, ki bi jo lahko spet segrel.

Kdo obla�i in sla�i planet?

Aplanet Zemlja ima nekaj, �esar nima noben drug planet oson�ja. Samo naZemlji se kontinenti premikajo, povzro�ajo potrese in vulkanske izbruheter ves �as spreminjajo obli�je planeta. In prav odkritje tektonikekontinentalnih plo��, ki je specifi�no zemeljski pojav, je prineslomehanizem, ki bi lahko spet segrel planet. Poglejmo, kako.

Metafori�nobi lahko rekli, da ima Zemlja poseben mehanizem, ki jo obla�i oziromasla�i glede na to, ali ji je vro�e ali pa jo zebe. Bistveni elementtega cikla je toplogredni plin ogljikov dioksid, ki deluje v atmosferikot izolacija oziroma dodatno obla�ilo planeta. Ve� kot je v ozra�juogljikovega dioksida, bolj je Zemlja oble�ena in manj energije oddaja vvesolje.

V morjih se iz absorbiranegaogljikovega dioksida tvorijo karbonatne kamnine, ki se odlagajo namorsko dno. Proces tvorjenja kamnin pa je odvisen od temperature.Toplej�e kot je povr�je Zemlje, hitreje se tvorijo kamnine in z ve�jointenzivnostjo odstranjujejo ogljikov dioksid iz ozra�ja. Lahko birekli, da je proces tvorjenja karbonatnih kamnin nekak�no sla�enjeplaneta in spravljanje obleke (ogljikovega dioksida) v omaro (kamninena morskem dnu). Ker se v toplej�em okolju iz ozra�ja izlo�i ve�ogljikovega dioksida, to povzro�i, da se planet za�ne ohlajati.

Obstajapa tudi mehanizem, ki za�ne delovati, �e se planet preve� ohladi. Tuprisko�i na pomo� specifika planeta Zemlje, na kateri se kontinentipremikajo oziroma drsijo na velikih tektonskih plo��ah. Ogljikovisedimenti, ki so se v toplem obdobju odlagali na dnu morja, se lahko spomo�jo tektonike plo�� zarijejo pod sosednjo plo��o in pridejo dovro�ega predela globlje pod zemeljsko povr�ino, kjer se spet spremenijov ogljikov dioksid ter se vrnejo v ozra�je skozi vulkanske izbruhe intako spet odenejo planet v toplej�a obla�ila.

Toplogredni plini so re�ili planet

Pravvulkanska aktivnost Zemlje je re�ila planet pred usodo, da bi poobdobju sne�ne kepe ostal za ve�no popolnoma zamrznjen. Vulkani so vozra�je dovajali ogljikov dioksid, ki deluje v ozra�ju kot dodatnaizolacija. Vzpostavi u�inek tople grede, ki son�evi svetlobi pusti, dapride do povr�ja, prepre�uje pa njeno vra�anje v vesolje. Ve�anjekoli�ine ogljikovega dioksida ima v prenesenem pomenu enak u�inek, kotda bi Zemlja oblekla dodatna obla�ila.

Ker pa jebila Zemlja tako zelo mrzla, se je moralo v ozra�ju nabrati zelo velikotoplogrednega plina, da se je Zemlja dovolj oblekla in so se za�eliledeniki taliti. Ker ni bilo de�ja, se ogljikov dioksid ni spiral,ampak je ostajal v ozra�ju. Potrebna je bila nekaj sto- ali celotiso�krat ve�ja koncentracija ogljikovega dioksida v atmosferi, kot jedana�nja, da se je led sploh za�el taliti.

Tejekstremni ledeni dobi je hitro sledilo obdobje peklenske vro�ine. Ko sose namre� stalile debele plasti snega in ledu, se je spet pove�alaabsorbcija son�eve svetlobe, saj teko�a voda odbija veliko manjsvetlobne energije kot zaledenela. Povpre�na temperatura Zemljinegapovr�ja se je tako iz minus 50 dvignila na peklenskih plus 50. Vgeolo�ko gledano zelo kratkem �asu se je Zemlja iz sne�ne kepespremenila v pravo savno. A na sre�o so vi�je temperature pospe�iletudi tvorjenje karbonatnih kamnin v morjih, tako da se je izolacijskipla�� atmosfere spet zmanj�al. Podnebje na Zemlji se je tako spetnormaliziralo.

Kot tudi narava ne pomaga ve�

Dapa ne bi iz zgodbe o Zemlji kot velikanski sne�ni kepi potegnilinapa�nega sklepa, da narava vselej �e nekako poskrbi za ureditev �etako nenavadnih okoli��in, navedimo �e sodoben primer, ki pri�a o tem,da moramo biti pri uvajanju novih tehnologij, ki lahko vplivajo naokolje, zelo previdni. �e posebno je potrebna pazljivost takrat, ko vokolje uvajamo nove kemijske spojine, za katere nikoli ne moremopredvideti vseh vplivov na naravo.

Lep primer jeozonska luknja, ki jo je povzro�ila industrijska uporabaklorofluoroogljikov (CFC-jev) v klimatskih napravah, hladilnikih inrazpr�ilih. Ko so bili CFC-ji industrijsko �e zelo raz�irjeni, soznanstveniki ugotovili, da zelo u�inkovito uni�ujejo plast ozona vstratosferi. Ena sama molekula CFC-ja lahko razbije ve� tiso� molekulozona, preden postane neaktivna. Zato danes proizvodnjo in uporabo tehspojin regulira montrealska konvencija, za katero je Kofi Anan izjavil,da je eden najuspe�nej�ih mednarodnih sporazumov.

Sre�av nesre�i je bila, da so za industrijski namen uporabe izbrali klorovein ne bromove spojine. Paul J. Crutzen, ki je leta 1995 �e z dvemakolegoma za odkritje ozonske luknje in s tem povezane atmosferskekemije dobil Nobelovo nagrado, je v svojem predavanju ob podelitvinagrade poudaril, da bi spojine, ki bi temeljile na bromu, ozonskoplast uni�evale �e stokrat hitreje kot CFC-ji. Ozonska luknja bi seraz�irila nad vse povr�je Zemlje �e v sedemdesetih letih prej�njegastoletja, preden bi se sploh zavedeli, kaj se dogaja. Kak�ne posledicebi imelo to za �iva bitja, si raje ne posku�ajmo zamisliti.

Sa�o Dolenc

De�ifriranje Da Vincijeve �ifre

2006-06-01T20:00:14+02:00

Zgodba popularne knjige Dana Browna Da Vincijeva �ifra in po njejpravkar posnetega filma s Tomom Hanksom in Audrey Tautou v glavnihvlogah je spletena okoli mo�nosti za izvedbo eksperimentalnegaznanstvenega dokaza proti uradni cerkveni interpretaciji Kristusovezgodbe. Z genetsko analizo domnevnih Jezusovih potomcev bi lahkoznanstveno pokazali, da je uradna cerkvena zgodba le mit, ki so gazaradi politi�nih potreb skonstruirali ve� stoletij po Kristusovi smrti. Kot so podrobno pojasnili �e v mnogo zanimivih televizijskih dokumentarcih in poljudnih knjigah, ki de�ifrirajo Da Vincijevo �ifro, je celotni zaplet romana le fiktivna pripoved, ki si spretno sposoja nekatera zgodovinska imena in dogodke ter jih pove�e v napeto zgodbo. Vse skupaj je le zabavna povest, ki ji je uspelo pritegniti ve� deset milijonov ljudi k branju romana in jih bo verjetno �e veliko ve� k ogledu filma.

Vendar pa je sam okvir zgodbe vseeno vreden premisleka, saj se opira prav na sedanji odnos med vednostjo in verovanjem. Zanima nas, ali bi se dalo Da Vincijevo �ifro brati tudi kot metaforo za razumevanje znanosti v dana�nji dru�bi? Bi lahko v glavnih junakih filma prepoznali tipi�ne predstavnike mogo�ih odnosov med vednostjo in verovanjem?

Profesor in kriptologinja

V filmu najprej spoznamo Roberta Langdona (Tom Hanks), tipi�nega univerzitetnega profesorja, ki predava, pi�e knjige in predvsem skrbi za prena�anje znanja na �tudente in �ir�o javnost, ter kriptologinjo Sophie Neveu (Audrey Tautou), ki je predvsem raziskovalka oziroma znanstvenica s terena. Skozi razvoj zgodbe skupaj z Langdonom re�ujeta uganke in napredujeta v razumevanju sveta okoli sebe, podobno kot dejanski znanstveniki re�ujejo probleme na svojem strokovnem podro�ju in tako pove�ujejo na�e znanje o svetu.

A ve� kot Sophie odkrije in spozna o dogodkih, ki se odvijajo v filmu, bolj postaja jasno, da je tudi sama nekako ume��ena v predmet svojega raziskovanja. V zgodbi ni po naklju�ju. Nekaj podobnega dr�i tudi za znanost samo, vsaj od Kopernika naprej, ki je spro�il veliko revolucijo v astronomiji prav s tem, da je v teoriji o zgradbi neba upo�teval tudi lastno gledi��e oziroma mesto v zgradbi sveta. Tiri planetov so samo videti zapleteni, kot da bi se po nebu gibali po pentljah, ker nismo upo�tevali, da se na�e lastno gledi��e na Zemlji tudi giblje.

Lovec na gral in Sofija

Sir Leigh Teabing (Ian McKellen), strokovnjak za zgodovino grala, je gnostik oziroma tipi�ni predstavnik tako imenovanih novodobnih interpretacij znanosti, ki i��ejo nekak�ne vzporednice, recimo med sodobnimi teorijami kvantne fizike in starimi religijami Daljnega vzhoda. Verjame namre�, da lahko z znanstvenim eksperimentom (v filmu je to genska analiza Kristusovih potomcev) ovr�e tudi religiozne interpretacije in tako pride z znanostjo do pristne vere.

�e je Sophie moderna znanstvenica oziroma pomeni kar znanstveno vednost samo (v gr��ini pomeni sophia modrost oziroma vednost), je Teabing tisti, ki vidi v znanosti nekak�en sveti gral, ki bo omogo�il vzpostavitev prave, pristne duhovnosti. V popularni literaturi o znanosti je beseda sveti gral ponavadi ozna�ba za velik preboj v znanstvenem razumevanju, ki bo imel pomembne posledice za vso znanost. Dolgo �asa so pisali o teoriji, ki bi zdru�ila kvantno fiziko in gravitacijo, kot o svetem gralu znanosti. In v filmski zgodbi se res izka�e, da je Sophijino telo dobesedno sveti gral oziroma potencialni objekt za genetsko analizo in razkritje nekak�ne bo�je krvne linije.

Cinik in fundamentalist

�kof Aringarosa (Alfred Molina) in njegov neizprosni pomo�nik Silas (Paul Bettany) sta tudi dve karikirani figuri na�e sodobnosti. Aringarosa je tipi�en cinik. Zanj je vera predvsem pravljica za mno�ice. �e ljudje nimajo vere, ki bi osmi�ljala njihova �ivljenja, nastane prej ali slej kaos, tako da je po njegovem mnenju bolj�a la�na vera kot sploh nobena. Vsaj za zgodbo v filmu tudi ni nepomembno, da bi ob zlomu uradne »pravljice« ta �kof in njegovi somi�ljeniki ostali brez pomembnega dela oblasti in bogastva.

Nasprotno pa je albin Silas fundamentalist, ki ne lo�uje med vero in vednostjo. Obna�a se, kot da bi Boga poznal osebno; kot da bi �e enkrat bil v nebesih, zdaj pa se je samo vrnil, da bi po Bo�jem naro�ilu na Zemlji uredil nekaj malenkosti.

Sveti gral znanosti

Na vpletanje Boga v naslove knjig o zadnjih dose�kih znanosti smo se po�asi �e navadili. �e drugega ne, omenjanje Boga v naravoslovnih knjigah pritegne bralce. Nobelovec za fiziko Leon Lederman je recimo svojo knjigo o Higgsovem bozonu naslovil Bo�ji delec: �e je vesolje odgovor, kaj je vpra�anje? Albert Einstein je neko� zapisal, da po njegovo »Bog ne kocka«, Stephen Hawking pa je nasprotno trdil, da »Bog ne le kocka, ampak vr�e kocke ob�asno tudi tja, kjer jih ne moremo videti«. Ko so prvi� objavili obstoj fluktuacij v kozmi�nem sevanju ozadja, ki jih je zbral satelit COBE, kar je pomenilo, da je tudi kozmologija postala eksaktna eksperimentalna znanost, je vodja raziskave George Smoot za medije izjavil, da je zanj odkritje fluktuacij nekaj podobnega, kot da bi »gledal v obli�je Boga«.

Vse razprave o odnosu med vednostjo in vero prej ali slej tr�ijo ob razvpito Galilejevo tragi�no zgodbo. V sedemnajstem stoletju ga je, kot je splo�no znano, inkvizicija obsodila na dosmrtni hi�ni zapor, ker je z objavo astronomske knjige kr�il prepoved zagovarjanja kopernikanske teorije, da se Zemlja vrti in kro�i okoli Sonca. Vendar tu ne bomo obnavljali znane Galilejeve zgodbe, marve� v javnosti manj znano vatikansko afero izpred nekaj desetletij, ki je prav tako povezana z Galilejevim imenom.

Paschinijeva afera

Leta 1941 je vatikanska Pontifikalna akademija znanosti ob pripravi na tristoletnico Galilejeve smrti zadol�ila cerkvenega zgodovinarja in duhovnika Pia Paschinija, da napi�e knjigo o Galilejevem �ivljenju in delu ter zgodovinskih okoli��inah, ki so botrovale njegovi usodi. Paschini je tako med divjanjem druge svetovne vojne prou�eval cerkvene arhive v Vatikanu in pisal knjigo o Galileju. Januarja 1945, tik pred koncem vojne, je kon�ani rokopis knjige poslal v pregled naro�niku. Takratni direktor vatikanskega astronomskega observatorija je rokopis ocenil pozitivno, a drugi recenzenti knjigi niso bili tako naklonjeni.

Maja 1946, ve� kot eno leto po oddaji rokopisa, je v pismu prijatelju Valeju povzel svoje videnje odla�anja z objavo: »Rekli so, da je moje delo apologija Galileja /…/ poudarjali so, da Galilej svojega sistema ni dokazal (obi�ajni sofizem) in sklenili, da objava ni primerna. /…/ Obto�be so me trdno prepri�ale, da Sveti Oficij �e od samega za�etka ni �elel tak�ne publikacije. Pontifikalna akademija znanosti jo je �elela in Sveti O�e jo je odobril, ne pa tudi Sveti Oficij /…/ �e so pred stoletji storili veliko napako (in to ni edina), moramo biti zato danes ne�astni? �e samo pomislim, kako so od mene vedno znova zahtevali, da sem objektiven, nepristranski …«

Paschinijev rokopis tako ni �el v tisk in avtor se je vrnil k svojemu prej�njemu delu, med drugim tudi k urejanju Katoli�ke enciklopedije, za katero je leta 1950 napisal povsem nepolemi�en esej o Galileju. Umrl je decembra 1962.

Knjigo vseeno objavijo

Vendar se tu Paschinijeva zgodba �e ne kon�a. Pontifikalna akademija znanosti se je odlo�ila, da bo Paschinijevo knjigo ob �tiristoletnici Galilejevega rojstva leta 1964 vseeno izdala. Jezuitu Edmondu Lamallu so naro�ili, naj rokopis uredi in pripravi za natis.

V uvodniku, ki ga je spisal za Paschinijevo knjigo, Lamelle seveda ne omenja zapletov z objavo. Poudari celo, da je samo besedilo le minimalno spreminjal: »Na�e spremembe, v besedilu in v opombah, so bile namenoma zelo diskretne; omejili smo se na nujne popravke in na minimalne bibliografske posodobitve.«

Paschinijeva knjiga je bila leta 1965 omenjena tudi v sklepnem dokumentu Drugega vatikanskega koncila z naslovom Gaudium et Spes: »Ob�alujemo odnos, ki ga v�asih odkrijemo celo med kristjani, po katerem se premalo ceni upravi�ena avtonomija znanosti, in ki je mnoge ljudi na podlagi sporov in polemik privedel do prepri�anja, da si vera in znanost nasprotujeta.« V opombi k navedenemu besedilu pi�e: »Cf. Msgr. Pio Paschini, Vita e opere di Galileo Galilei, 2 volumes, Vatican Press (1964).«

Je �lo za namerno zavajanje?

Leta 1978 je bila v Vidmu (Udinah) ob stoletnici Paschinijevega rojstva znanstvena konferenca, na kateri so zgodovinarji razpravljali med drugim tudi o Paschinijevi raziskavi Galilejevega �ivljenja. Tu so si lahko ogledali med drugim tudi ob�irno korespondenco med Paschinijem in njegovim prijateljem z imenom Giuseppe Vale, iz katere je zgornji citat. V knji�nici pa so hranili izvorni Paschinijev rokopis knjige o Galileju, zato se je Pietro Bertola, eden od udele�encev konference, odlo�il, da bo natan�no primerjal Paschinijev izvorni rokopis z objavljenim besedilom. Bertolajeve ugotovitve so presenetile vse.

Izkazalo se je, da jezuit Lamelle �e zdale� ni popravljal le jezikovnih napak in o�itnih fakti�nih nepravilnosti, kakor je zapisal v uvodniku. Spreminjal je klju�ne ugotovitve in poudarke Paschinijeve razprave. Avtorjeve ostre opazke na ra�un cerkvene strani je omilil, Galileja pa prikazal v veliko slab�i lu�i kakor pisec izvornega rokopisa.

(Sa�o Dolenc)

Darwinova nevarna ideja

2006-05-25T20:20:17+02:00

Sredi leto�njega marca so v okviru velike pregledne razstave o Darwinuv newyor�kem prirodoslovnem muzeju (The American Museum of NaturalHistory) organizirali javno razpravo o odnosu med znanostjo in vero.Gostje so bili trije znanstveniki in teologinja. Najbolj znano ime mednastopajo�imi je bil Kenneth Miller, profesor biologije z univerzeBrown in kronska pri�a nedavnega sodnega procesa v okro�ju Dover opou�evanju »razumnega na�rta« (»intelligent design«) kot alternativedarvinizmu v ameri�kih javnih �olah.

Skupni prednik �loveka in opice

Miller je v okviru uvodne predstavitve ponovil argumente, ki jih je predstavil �e nekaj mesecev prej na sodi��u in jim zagovorniki »razumnega na�rta« niso znali ugovarjati. Predvajal je tudi posnetek svojega gostovanja na razvpitem ameri�kem televizijskem �ovu »The Colbert Report«, ko je v besednem dvoboju premagal tudi jezi�nega in napadalnega voditelja.

Povzeli bomo le enega od argumentov, ki jih je Miller predstavil na sodi��u. �e dlje �asa vemo, da imajo vse vi�je opice (�impanzi, gorile in orangutani) po 24 parov kromosomov, medtem ko jih imamo ljudje samo 23 parov, pri �emer dobimo en set kromosomov od vsakega od star�ev, zato so kromosomi v parih. Zakaj ta razlika med opicami in ljudmi? �e imamo ljudje z opicami res skupnega evolucijskega prednika, je moral imeti ta skupni prednik tudi 24 parov kromosomov, pozneje v evolucijskem razvoju praljudi pa sta se morala dva opi�ja kromosoma nekje zliti v enega samega, tako da imamo sedaj ljudje le po 23 parov kromosomov. �e tak�na hipoteza dr�i, bi morali v na�em �love�kem genomu najti kromosom, ki je sestavljen iz dveh opi�jih kromosomov. �e zlepljenega kromosoma ne najdemo, je po Millerju hipoteza, da imamo z opicami skupnega prednika, preprosto napa�na.

Zna�ilnost kromosomov je, da imajo na svojih koncih posebno zaporedje genskega zapisa, ki ozna�uje konec kromosoma. To je na stotine ponovitev kratkega zaporedja genske kode, ki jim pravijo telomere. �e bi se dva kromosoma skozi evolucijo res zdru�ila v enega, bi to nujno pomenilo, da bi nekje v sredini novega zdru�enega kromosoma na�li tudi telomere, ki so bili prej na koncu obeh kromosomov, ki sta se zdru�ila. In res ima na� �love�ki kromosom �tevilka dve prav tak�ne lastnosti, ki ustrezajo zdru�enemu kromosomu. Nekje v sredini drugega �love�kega kromosoma so na�li zaporedje genskega koda, ki ravno ustreza zapisu telomer, ki so bili prej na obeh koncih zdaj zdru�enih kromosomov.

Zakaj sploh nasprotovanje evoluciji?

Nasprotovanje evoluciji je �e danes, ve� kot stoletje po Darwinovem odkritju, v nekaterih krogih zelo mo�no. Kaj je tisto, kar toliko ljudi tako moti pri teoriji evolucije, da so pripravljeni zanikati mno�ico znanstvenih dokazov in celo lagati pred sodi��em, kot se je izkazalo za nekaj vnetih zagovornikov »razumnega na�rta« konec leta 2005 na procesu v okro�ju Dover? Sodnik John E. Jones III., ki ga nikakor ne moremo ozna�iti za liberalca, saj ga je na mesto zveznega sodnika imenoval George W. Bush, je v razsodbi povsem osme�il privr�ence razumnega na�rta in celo zapisal: »Ironi�no je, da je nekaj posameznikov, ki so tako neomajno in ponosno �irili svoja religiozna prepri�anja v javnosti, vztrajno lagalo, da bi zakrili sledi resni�nega namena v ozadju politike branjenja razumnega na�rta. /…/ Na� zaklju�ek je, da je pou�evanje razumnega na�rta kot alternative evoluciji pri znanstvenih predmetih v javnih �olah neustavno.«

Kaj torej �ene nasprotnike evolucije, da v imenu nekak�nih vi�jih interesov vedno znova kr�ijo ustavo in so pripravljeni za te vi�je interese celo lagati pred sodi��em? Najbolj�i odgovor na to vpra�anje je kar motivacijski letak, ki so ga pripravili v in�titutu Discovery, osrednji instituciji, ki v ZDA koordinira kampanjo proti pou�evanju darvinizma v ameri�kih �olah. Kopija letaka je leta 1999 za�ela kro�iti po internetu, avtenti�nost dokumenta so pozneje priznali tudi njegovi avtorji.

Strategija zabijanja klina

Letak z naslovom »The Wedge« ali po na�e »Klin« na za�etku predstavi osrednje zlo, ki se mu je treba upreti: »Trditev, da smo ljudje ustvarjeni po Bo�ji podobi, je eno od temeljnih na�el, na katerih je bila zgrajena zahodna civilizacija. Njen vpliv lahko opazimo v ve�ini, �e ne pri vseh najve�jih zahodnih dose�kih, med katere spadajo: demokracija, �lovekove pravice, svobodno podjetni�tvo in napredek v umetnosti in znanosti. A pred malo ve� kot sto leti so to pomembno idejo napadli intelektualci, ki so svoje trditve utemeljevali s pomo�jo odkritij moderne znanosti. /…/ Misleci, kot so Charles Darwin, Karl Marx in Siegmund Freud, ljudi niso prikazovali kot moralna in duhovna bitja, ampak kot �ivali in stroje /…/ Kulturne posledice tega triumfa materializma so bile pogubne. Materialisti so zanikali obstoj objektivnih moralnih standardov in trdili, da na�e obna�anje in prepri�anja dolo�a okolje. Tak�en moralni relativizem je nekriti�no sprejela ve�ina dru�boslovja …«

A po mnenju piscev letaka �e ni vse izgubljeno. V nadaljevanju predstavijo svoj na�rt spopada s hudi�evim materializmom: »Vendar pa smo prepri�ani, da lahko premagamo materializem, �e ga spodre�emo pri njegovem viru. Ta vir je znanstveni materializem. /…/ �e si predstavimo prevladujo�o materialisti�no znanost kot ogromno drevo, je na�a strategija, da se obna�amo kot klin, ki lahko kljub svoji majhnosti preseka deblo, �e ga zasadimo v naj�ibkej�e to�ke.«

Opozorilne nalepke na u�benikih

Zagovorniki »razumnega na�rta« so torej predvsem borci proti materializmu, ki ga ena�ijo z moralnim relativizmom in ga dojemajo kot osrednji problem sodobne dru�be. Napadi na domnevni znanstveni materializem so le sredstvo za dosego vi�jega cilja, zato posamezni argumenti v razpravi zanje niti niso tako pomembni. Zanimivo pa je, da jim je v ZDA vsaj za�asno uspelo uresni�iti kar nekaj ciljev. V nekaterih ameri�kih zveznih dr�avah so na pobudo borcev proti materializmu na biolo�ke u�benike �e pred kratkim lepili nalepke z opozorili, da gre pri evoluciji »samo za teorijo« in da naj dijaki to poglavje prebirajo s posebno pazljivostjo. Tak�ne opozorilne nalepke je sodi��e pred nedavnim prepovedalo kot neustavne.

Zelo podobno kot se odzivajo zadnjih sto let na Darwina, so se kritiki neko� odzvali na Kopernikovo odkritje. Kaj je bistvena skupna lastnost obeh najve�jih revolucij v zgodovini znanosti, ki sta povezani z imeni Kopernik in Darwin in sta spro�ili tudi najve�ja nasprotovanja v dru�bi? Obe znanstveni teoriji iz opisa delovanja in zgradbe narave odstranjujeta nekatere mo�nosti, po katerih bi lahko konkretno zgradbo in delovanje sveta interpretirali kot posledico vi�jega nematerialnega na�rta ali smotra. Kopernik je Zemlji odvzel privilegirano mesto v sredi��u sveta in jo postavil za enega od ve� planetov, ki kro�ijo okoli Sonca. Podobna logika spremlja tudi Darwinovo odkritje. Naravna selekcija je proces, ki lahko brez vnaprej�njega na�rta proizvede zelo raznoliko in bogato sestavo �ivega sveta. V okviru naravne selekcije zapleteni organizmi niso ve� nujni pokazatelji vi�jega nematerialnega na�rta, na podlagi katerega so bila ustvarjena kompleksna �iva bitja.

Je mogo�a sprava?

Na koncu se vrnimo k nedavni javni razpravi o odnosu med znanostjo in vero v newyor�kem prirodoslovnem muzeju. Skupna zna�ilnost vseh nastopajo�ih na razpravi v newyor�kem prirodoslovnem muzeju je bila, da so zavrnili najrazli�nej�e protiznanstvene argumente, ki predvsem v ZDA prihajajo iz nekaterih bojevitih verskih lo�nic in med katerimi je bila zadnja leta najbolj glasna tako imenovana teorija razumnega na�rta. Prav tako je bilo skupno vsem nastopajo�im tudi prepri�anje, da med znanostjo in vero ni nobenega trenja, �e obe podro�ji razumemo pravilno. To je danes ve�inoma tudi uradno stali��e ve�jih institucionalnih religij.

Zato je bilo prav zanimivo, ko je na koncu razprave pri�el k mikrofonu tudi starej�i gospod in se predstavil kot �lan newyor�kega dru�tva ateistov. Navedel je nekaj argumentov, da ve�ini najve�jih zlo�inov v zgodovini �love�tva ni botrovalo prepri�anje, da smo le gru�e atomov in nam je zato vse dovoljeno, ampak nasprotno prav slepo sledenje domnevno velikim idejam. Najhuj�e zlo�ine so in jih �e izvajajo ljudje, ki vidijo svoje poslanstvo v izvr�evanju ciljev, ki so po njihovo bolj pomembni od konkretnih zlo�inov, ki jih izvr�ijo na poti do kon�ne realizacije tak�nih ciljev. Za trenutek se je zazdelo, kot da se je ve�ina poslu�alcev v veliki dvorani kar malo ustra�ila, da se bo morda nebo razprlo in bo v govornika usekala strela.
(Sa�o Dolenc)

Genografija

2006-05-23T17:54:33+02:00

Kdo smo in od kod prihajamo, sta dve veliki vpra�anji, ki si ju �e tiso�letja zastavljajo ljudje na vseh koncih sveta. Razvoj populacijske genetike nam je v zadnjih letih omogo�il, da lahko s pomo�jo biolo�kih znanosti rekonstruiramo nekaj deset tiso�letno obdobje zgodovine �love�tva in si tako odgovorimo na majhen del vznemirljivega vpra�anja o lastnem izvoru.

Fosili v genih

V genskem zapisu, ki ga nosimo v svojih celicah, niso zakodirani samo podatki o naravi nas samih, ampak tudi o zgodovini vsega �love�tva. �e opazujemo majhne variacije v genskem zapisu posameznikov z vseh koncev sveta, lahko za ve� tiso�letij nazaj rekonstruiramo, kako in kdaj so se ljudje preseljevali po zemeljski obli. Dolo�imo lahko tudi, pred koliko leti sta �ivela genetska Adam in Eva, konkretni osebi iz davne zgodovine �love�tva, katerih neposredni potomci smo vsi danes �ive�i ljudje na Zemlji.
Seveda genetska Adam in Eva nista miti�ni osebi, ki ju kot za�etnika �love�kega rodu opisuje Biblija. Znanstvena Adam in Eva se nista poznala, saj nista �ivela so�asno. Predstavljata le zadnji mejnik v preteklosti �love�ke vrste, do koder lahko z genskimi metodami �e se�emo. Po danes poznanih podatkih naj bi genetski Adam �ivel pred pribli�no 60.000 leti v vzhodni Afriki. Vsi danes �ive�i ljudje smo daljni potomci tega na�ega praprednika. Med nami in Adamom se je zvrstilo pribli�no 2000 generacij.

Adamovi sinovi

Dedni zapis, ki ga imamo v svojih celicah shranjenega kot dolgo verigo molekul DNK, smo prejeli od star�ev. Ker se ve�ji del genskega zapisa ob prenosu na potomce naklju�no preme�a, smo si tudi potomci istih star�ev med seboj razli�ni. Prav genska variabilnost, ki jo povzro�a me�anje genskih informacij, kar je zna�ilno za spolno razmno�evanje, je zelo pomembna za odpornost vrste. �e bi bili vsi gensko enaki, bi nas lahko iztrebila ena sama bolezen.

Vendar se majhen del celotnega genskega zapisa vseeno ne preme�a. Pomemben del tega zapisa, ki se skoraj nespremenjen deduje iz roda v rod skozi tiso�letja, je na mo�kem spolnem kromosomu Y. Vse mutacije ali naklju�ne spremembe v dednem zapisu na tem delu kromosoma Y se dedujejo iz roda v rod po mo�ki liniji. Ko se spremeni ena sama �rka v zapisu molekul DNK na delu mo�kega Y-kromosoma, ki se pri razmno�evanju ne preme�a, imajo vsi potomci tega prednika z mutacijo na svojem kromosomu tudi tak�en spremenjeni zapis.

�e pogledamo v genski kod dana�nje populacije ljudi in najdemo pri delu populacije enako mutacijo na kromosomu Y, lahko z veliko verjetnostjo sklepamo, da imajo vsi ljudje s to mutacijo istega prednika. Zelo malo verjetno je namre�, da bi se iste spremembe pojavile ve�krat v zgodovini. Genetiki so na Y kromosomu na�li �e veliko specifi�nih mutacij, ki na zdravje posameznikov ne vplivajo, lahko pa so nam v pomo� pri rekonstruiranju zgodovine �love�tva. Tak�nim ne�kodljivim mutacijam pravijo genski ozna�evalci (markerji).

Ve� ko imata dve osebi skupnih ozna�evalcev oziroma enakih mutacij v zapisu DNK, bli�e nazaj v zgodovini je njun skupni prednik. Ozna�evalec z imenom M168 imamo recimo vsi mo�ki, ki smo potomci evrazijskega Adama, ki je �ivel pred pribli�no petdeset tiso� leti na obmo�ju dana�nje Etiopije ali Sudana. Potomcev prav tega evrazijskega Adama je edinim uspelo pre�iveti odhod iz Afrike in se naselili so se po vsem svetu. Samo v Afriki so na�li mo�ke, ki v svoji genih nimajo ozna�evalca M168, kar pomeni, da niso potomci evrazijskega Adama.

Evine h�ere

Vendar vsa �love�ka populacijska genetika ne temelji samo na �tudiju mo�kega kromosoma Y. Pri raziskavah �enske dedne linije je genetikom v pomo� zapis DNK, ki ni shranjen v celi�nem jedru, ampak v mitohondrijih. Dale� nazaj v preteklosti je neki na� evolucijski enoceli�ni prednik po�rl bakterijo, ki je bila, kot se je pokazalo, koristna, saj je znotraj celice proizvajala energijo. Daljni potomci te po�rte bakterije so mitohondriji v na�ih celicah, ki zelo poenostavljeno povedano delujejo kot nekak�ne celi�ne elektrarne.

Za genetike pa so mitohondriji zanimivi, ker imajo svoj genom. Ta je sicer majhen, saj se je med evolucijo veliko pomembnih genov iz mitohondrija preselilo v celi�no jedro, a zapis, ki je ostal, je zanimiv, saj se pri dedovanju ne preme�a, ampak se deduje nespremenjen iz roda v rod. Vsaka mutacija, ki ni smrtna, se ohrani tudi pri potomcih. V nasprotju s kromosomom Y se mitohondriji dedujejo samo po �enski liniji.

Podobno kot pri kromosomu Y so tudi variacije mitohondrijske DNK najve�je med dana�njimi prebivalci Afrike. Ocenjujejo, da je mitohondrijska Eva �ivela v Afriki pred pribli�no 150.000 leti.

D�ingiskanovi potomci

Kar vsak dvanajsti mo�ki v osrednji in vzhodni Aziji ima genski ozna�evalec, ki z veliko verjetnostjo izvira z obmo�ja Mongolije pred osemsto leti. Danes je najbolj raz�irjen v populacijah, ki se imajo za potomce Mongolov, kot so Hazari v severnem Pakistanu. Domnevajo, da so ta ozna�evalec v svet ponesli potomci velikega mongolskega vojskovodje D�ingiskana, ki naj bi imel kar petsto �ena in konkubin, tako da je bilo njegovih potomcev �e v prvem kolenu zelo veliko.

Zaradi velike mobilnosti ljudi populacijski genetiki kmalu ne bodo mogli ve� povezovati genskih podatkov z geografskimi. Kot lep primer modernega prebivalca ZDA navaja genetik Spencer Wells, avtor tudi v sloven��ino prevedene knjige Odiseja �love�tva: gensko potovanje �loveka od za�etkov do danes, U�ila 2004 (naslov izvirnika je Journey of Man: A Genetic Odyssey, 2002), igralca golfa Tigerja Woodsa, »katerega korenine izvirajo od ameri�kih �rncev, Evropejcev in jugovzhodnih Azijcev. /…/ je v mnogih pogledih oseba, ki se je lahko rodila le v dvajsetem stoletju. Njegova zapletena mre�a prednikov, ki izvirajo iz oddaljenih koncev Zemlje, se je lahko spletla le v zadnjih sto letih. A gospod Woods je zgolj najo�itnej�i rezultat procesa, ki poteka �e nekaj stoletij in v katerem se sre�ujejo ljudje, ki se prej nikdar ne bi mogli sre�ati. /…/ Povsem mogo�e je, da bi pri 100 ljudeh v newyor�kem no�nem klubu na�li prav vse ozna�evalce, ki smo jih omenili v knjigi.«

Za raziskovalce genografije so zelo pomembne starodavne, osamljene lokalne populacije ljudi, ki �e zelo dolgo �ivijo pribli�no na istem kraju. Teh pa je v modernem svetu razumljivo �edalje manj. »Zaradi narave sodobnega industrijskega �ivljenja se �lani teh skupnosti selijo v mesta, kjer se bodo njihovi ozna�evalci porazgubili v ogromnem, razburkanem talilnem loncu svetovljanske raznovrstnosti.«

Genografski projekt

Da bi zbrali �im ve� genografskih podatkov z vsega sveta, je »National Geographic Society« pod vodstvom Spencerja Wellsa lani spro�il velik genografski projekt. Za sto dolarjev si lahko vsakdo naro�i posebno opremo in navodila, s katero si odvzame vzorec lastne DNA in ga po�lje v analizo v enega od laboratorijev, ki sodelujejo s projektom. �ez pribli�no dva meseca lahko s posebno �ifro na internetu pridete do analize svojih DNK ozna�evalcev in preberete poro�ilo o izvoru in selitvah svojih prednikov.

Ljubitelje genealogije in risanja dru�inskih dreves prednikov bo gotovo navdu�ila spletna stran Genetic Genealogy. Na njej si lahko izri�ete elektronsko shemo svojih prednikov in naro�ite analizo svojih genskih ozna�evalcev, ki je zelo podobna ponudbi prek »National Geographic Society«. Cena pribora za odvzem vzorca in laboratorijske analize ozna�evalcev je med sto in tristo dolarjev – odvisno od obsega raziskave, ki jo naro�ite. Vzorec celic si odvzamete sami s prilo�enim priborom v nekaj sekundah z drgnjenjem pali�ice ob notranjost ustne votline. Vzorec zapakirate v prilo�eni pisemski paket z �e vpisanim naslovom in ga oddate na po�to.

Posebnost hrva�kih genov

Septembra 2005 je revija Nature objavila �aljiv �lanek o hrva�kem genetiku in ministru za �olstvo in znanost Draganu Primorcu, ki je na podlagi prebiranja v strokovni literaturi objavljenih populacijskih �tudij ozna�evalcev na Y-kromosomu pri�el do zaklju�ka, da so Hrvati gensko bolj podobni germanskim kot slovanskim narodom. Ministrov svetovalec Vladimir Paar, ugledni hrva�ki fizik in �lan akademije, ki je takrat koordiniral pripravo novega �olskega kurikuluma, je izjavil celo (navajamo po reviji Nature): »Dobro je, da lahko otroci vidijo, kako znanstvena spoznanja pomagajo pri razumevanju zgodovine. Kmalu bo potrjeno, da smo Hrvati med najstarej�imi narodi Evrope in da nosijo Mad�ari ve� slovanskih ozna�evalcev kot Hrvati.« Kot so poudarili pri reviji, pa je le eden od ducata genskih ozna�evalcev nakazoval, da so Hrvati bolj podobni Germanom kot svojim neposrednim sosedom.

(Sa�o Dolenc)

Kako je Neptun dobil luno

2006-05-14T14:40:47+02:00

Triton je najve�ji Neptunov naravni satelit (luna). Pravzaprav je nenavadno velik, glede na okoli�ke planete. Njegov premer je 2.700 km. Torej ga na�a Luna preka�a za pribli�no 770 km, in je hkrati za 400 km manj�i od Plutona. Zanimiva posebnost Tritona je, da se okoli mati�nega planeta vrti retrogradno, torej v nasprotni smeri vrtenja Neptuna. O�itno Triton ni v orbiti Neptuna �e od formacije Son�nega sistema, ki je potekala pred okoli 4,6 milijardami let, pa� pa se je moral priklju�iti naknadno. Posredi je morala biti nekak�na migracija, ki pa jo danes te�ko dolo�imo. V preteklosti je bilo sli�ati mnogo �pekulacij o trku masivnega objekta v Triton, ki mu naj bi spremenil orbito, Pluton pa naj bi bil pobegli Neptunov satelit...

Vendar planetarni fiziki sku�ajo s pomo�jo simulacij eksaktneje re�iti problem Tritona. Tako je trenutno �e najbolj verjetna teorija po kateri naj bi bil Triton prvotno ujet v binarni sistem s podobno velikim objektom (glej sliko [Nature 441]: kro�enje okoli skupnega te�i��a) in tak�en kro�il okoli Sonca. Med mimoletom velikega planeta, npr. Neptuna, lahko hitrost enega od "soplanetov" (npr. Tritona) pade pod ube�no hitrost planeta in ta s svojo gravitacijsko silo raztrga dvojni sistem in priklju�i Triton k sebi. Razlaga se sklada z napovedmi, da je zgodnje oson�je vsebovalo veliko objektov velikosti Plutona. Poleg tega je bila ob formaciji son�nega sistema gotovo velika te�nja po dvojnih sistemih za kar najdemo dokaz v Kuiperjevem pasu kjer je tak�nih teles okoli 15%. V dvojne sisteme pa so v ve�ini zakljenjene tudi zvezde. Ta mehanizem pojasnjuje transformacijo od za�etne kaoti�ne formacije do dana�njega stabilnej�ega son�nega sistema.
[Vir: Physicsweb, 10. maj 2006.]

Eni ve� kot drugi

2006-05-12T09:32:11+02:00

Od kod tako neenakomerna razporeditev bogastva med ljudstvi sveta? Zakaj so nastale med �love�kimi skupnostmi na razli�nih kontinentih skozi zgodovino velike razlike v tehnolo�kem razvoju? Zakaj se niso Indijanci, Afri�ani in avstralski aborigini raz�irili po vsem svetu in nadvladali Evropejce in Azijce? Knjiga Pu�ke, mikrobi in jeklo: usode �love�kih dru�b avtorja Jareda Diamonda dokazuje, da je bila geografija eden klju�nih dejavnikov v razvoju �love�kih skupnosti.

Neenaki v enakosti

Jared Diamond je po izobrazbi biolog, profesor fiziologije, veliko se je ukvarjal tudi z raziskovanjem evolucije pti�jih vrst. Osrednje vpra�anje, na katero posku�a odgovoriti v knjigi Pu�ke, mikrobi in jeklo, mu je pred ve� kot tremi desetletji postavil mladi novogvinejski politik. Tako na prvih straneh knjige opi�e sre�anje in pogovor z mladim politikom.

»Julija leta 1972 sem se sprehajal po obali tropskega otoka na Novi Gvineji, kjer sem kot biolog raziskoval evolucijo pti�ev. Sli�al sem �e za sposobnega lokalnega politika z imenom Yali, ki je prav takrat obiskoval bli�nje kraje. Po naklju�ju me je Yali dohitel, ko sva bila pe� namenjena v isto smer. Kako uro sva skupaj hodila in se pogovarjala.«

Po dalj�em pogovoru, v katerem sta se oba strinjala, da so Novogvinejci v povpre�ju vsaj tako sposobni kot Evropejci, mu je Yali postavil klju�no vpra�anje: »Zakaj ste vi belci proizvedli tako veliko dobrin (Yali je uporabil besedo »kargo«, ki za doma�ine ozna�uje vse dobrine, ki so jih prinesli belci) in jih prinesli na Novo Gvinejo, mi doma�ini pa imamo zelo malo svojih lastnih proizvodov?«

Diamond je hitro ugotovil, da je na Yalijevo preprosto vpra�anje te�ko odgovoriti. »Takrat nisem imel odgovora. Zgodovinarji se ne uspejo uskladiti glede odgovora; ve�inoma si vpra�anja sploh ne zastavljajo ve�. /…/ Ta knjiga, ki sem jo napisal petindvajset let kasneje, posku�a odgovoriti na Yalijevo vpra�anje.«

Klju�ne prednosti

Diamond posku�a zaobjeti skupno zgodovino �love�tva zadnjih 13.000 let. Zanima ga, zakaj se je zgodovina razvijala razli�no na razli�nih kontinentih. Okrog leta 11.000 pr. n. �., ob koncu zadnje ledene dobe, so bila namre� vsa ljudstva sveta na pribli�no enaki stopnji razvoja. Po sposobnosti in iznajdljivosti v iskanju najbolj�ih re�itev za pre�ivetje se posamezna ljudstva niso razlikovala. Kaj je bil vzrok za to, da so le nekatera ljudstva skozi tiso�letja pri�la do zapletenih tehnolo�kih iznajdb, druga pa so ostala skoraj na enaki stopnji kot pred deset tiso� leti?

Ko so okoli leta 1500 Evropejci za�eli osvajati druge celine, so si v nekaj stoletjih podredili ve�ji del sveta. Klju�ne prednosti, ki so jih imeli pred ljudstvi drugih celin, so bile po Diamondu: pu�ke, mikrobi in jeklo. Preprosto re�eno so bili Evropejci okoli leta 1500 tehnolo�ko bolj razviti kot civilizacije na drugih kontinentih. Diamond v knjigi razvije argument, da so se razlike v razvoju pojavile zaradi razli�nih naravnih danosti okolja, v katerem so se zna�le posamezne skupnosti ljudi.

Neenake mo�nosti

V nabiralni�kem sistemu prehranjevanja, ko hrano ljudje �e vedno pridobivajo z lovom divjih �ivali in nabiranjem gozdnih rastlin, se mora velika ve�ina �lanov skupnosti nenehno ukvarjati z iskanjem in pripravo hrane. Ljudstvom, ki niso razvila poljedelstva in �ivinoreje, preprosto ni uspelo pridelati dovolj prese�kov hrane, da bi lahko vzdr�evala �lane skupnosti, ki bi lahko �as in energijo posvetili drugim dejavnostim. Seveda pa to ne pomeni, da skupnosti ljudi, ki �e danes �ivijo brez udoma�enih �ivali in rastlin, niso dovolj inovativne, da bi razvile poljedelstvo in �ivinorejo.

Vse kulture so posku�ale udoma�iti divje �ivali in rastline svojega okolja, a samo nekatere so bile uspe�ne. Zakaj? Nikakor ne zato, ker bi bile ene bolj spretne in inteligentne kot druge. Glavni razlog je, da rastline in �ivali v okolju, kjer je �ivelo dolo�eno ljudstvo, niso bile povsod enako primerne za udoma�evanje. Samo na nekaterih koncih sveta so �ivele divje �ivali in rastline, ki jih je bilo mogo�e udoma�iti.

Posebno sre�o so imela ljudstva, ki so pred dobrimi deset tiso� leti �ivela na Bli�njem vzhodu na obmo�ju tako imenovanega plodnega polmeseca, kmalu zatem pa tudi na Kitajskem. Tu je bilo po naklju�ju najve� rastlin in �ivali, ki se jih je dalo uspe�no udoma�iti.
Diamond na�teje zgolj �tirinajst velikih �ivali, ki jih je �lovek udoma�il in uporabljal za prehrano in poljedelska opravila. Vseh pet najpomembnej�ih (krava, konj, ovca, koza in pra�i�) izvira z obmo�ja Evrazije. Edina zunaj Evrazije udoma�ena ve�ja �ival je ju�noameri�ka lama. �eprav je v Afriki �ivelo zelo veliko �ivalskih vrst, poskusi popolne udoma�itve niso uspeli pri nobeni. Psi, ma�ke, koko�i in morski pra�i�ki so bili ves �as sicer koristne doma�e �ivali, vendar zaradi svoje majhnosti pomembnega tehnolo�kega napredka ljudstvom niso prinesli.

Zahrbtni mikrobi

V bitki pri Cajamarci na obmo�ju dana�njega Peruja se je leta 1532 samo 169 �pancev spopadlo z 80.000 inkovskimi vojaki. V prvih desetih minutah bitke je padlo nekaj tiso� Inkov in niti en �panec. Poveljnik �pancev Francisco Pizarro je bil samo la�e ranjen. Razlog za tak�no neenakost je bila �panska premo� v voja�ki tehnologiji. A poleg pu�k in jeklenih sabelj je bil pri �panskem osvajanju Amerike pomemben �e en dejavnik: mikrobi. Ocenjujejo, da je kar 95 odstotkov izvornih prebivalcev Severne in Ju�ne Amerike pomrlo zaradi bolezni. V prvi epidemiji so �rne koze pobile kar polovico vseh Inkov.

Klju�no vpra�anje je seveda, zakaj so ravno �panci z boleznimi oku�ili Inke in ne obratno? Diamond pravi, da je ve�ina najhuj�ih infekcijskih bolezni v �love�ki zgodovini pri�lo na ljudi iz doma�ih �ivali. Kar trinajst od �tirinajstih udoma�enih ve�jih �ivali je z obmo�ja Evrazije. Evropejci so skozi stoletja �ivljenja v bli�ini �ivali okrepili svojo naravno odpornost proti nekaterim nalezljivim boleznim, medtem ko ljudstva novega sveta s temi nevarnimi mikroorganizmi sploh �e niso bila v stiku, zato niso imela nobene naravne odpornosti.

V zgodovini pa so bili tudi primeri, ko je Evropejce ustavila bolezen, proti kateri niso bili odporni. Ko so pred nekaj stoletji osvajali Afriko, so bili uspe�ni samo povsem na jugu in na kenijskem vi�avju, kjer je podnebje podobno evropskemu. V tropski Afriki jih je ustavila malarija, s katero so se tamkaj�nji doma�ini la�e spopadali kot beli pri�leki. V afri�kem primeru je v nasprotju z ameri�kim lokalna bolezen ustavila pri�leke, medtem ko je v Ameriki bolezen pri�lekov pomorila doma�ine.

Speljati vodo na svoj mlin

Seveda pa determiniranost z geografijo ne pomeni, da se morajo ljudje po svetu preprosto sprijazniti z naravnimi danostmi. Nikakor! Diamond navaja primer Malezije, Singapurja in Tajvana. Pred desetletji so te dr�ave temeljito reformirale svoje sisteme spopadanja z boleznimi, ki so pestile ve�ji del tamkaj�njega prebivalstva in pomembno zavirale razvoj dru�be.

Diamonda so mnogi narobe razumeli, da zagovarja okoljski determinizem, po katerem so revne dr�ave obsojene na rev��ino, glede �esar ne morejo u�inkovito ukrepati. A po njegovem mnenju je v znanju mo� za spremembe. »Ko enkrat pozna� pravi vzrok svoje rev��ine, lahko ukrepa� in okoli��ine obrne� v svoj prid.«

S knjigo Pu�ke, mikrobi in jeklo: usode �love�kih dru�b (Guns, Germs, and Steel: The Fates of Human Societies. W.W. Norton & Company, 1997 – podnaslov knjige so pozneje spremenili v A Short History of Everybody for the Last 13.000 Years) avtor poka�e, da je geografska lega bistveno vplivala na mo�nosti, ki so jih imela ljudstva na razli�nih koncih zemeljske oble za razvoj poljedelstva, �ivinoreje in odpornosti proti nalezljivim boleznim. Za knjigo je dobil leta 1998 dve najuglednej�i priznanji: Pulitzerjevo in Aventisovo nagrado.

(Sa�o Dolenc)

An�e Slosar: Fizikalna kozmologija

2006-05-06T22:37:32+02:00

Predavanje bo v �etrtek 25. 5. 2006 ob 20:30 v Hi�i eksperimentov.

(video: Posnetek predavanja! RealVideo zapis.)

Kozmologija je veda, ki posku�a s pomo�jo fizikalnih zakonitosti opisati delovanje vesolja kot celote. Po kratkem pregledu zgodovine bom pre�el na standardni kozmolo�ki model, ki se je izoblikoval konec 90 let. Takrat je tehnologija opazovanja dosegla raven, ko je bilo prvi� mogo�e nedvoumno lo�evati med razli�nimi fizikalnimi modeli vesolja. Na preprost na�in bom opisal razli�ne meritve vesolja, ki jih dobimo iz prasevanja, strukture na velikih skalah, supernov, gravitacijskega le�enja, itd. Trenutni model je po eni strani izredno preprost, saj je mogo�e s pe��ico parametrov (okoli 10) opisati zelo razli�ne rezultate iz zelo razli�nih obdobij razvoja vesolja in pridobljenih na zelo razli�ne na�ine. Po drugi strani pa se soo�amo z neprijetnim dejstvom, da 95% energijske gostote vesolja se ne znamo neposredno zaznati. http://www.slosar.com/aslosar/

Malarija

2006-05-04T20:30:25+02:00

Vsako leto po ocenah Svetovne zdravstvene organizacije za malarijo zboli nekaj sto milijonov ljudi, med katerimi jih ve� kot milijon zaradi posledic bolezni tudi umre. Znanost bije boj z boleznijo �e ve� kot sto let. Pred nekaj desetletji je �e kazalo, da je zmaga na strani znanosti, a se je malarija prilagodila in znova udarila z vso mo�jo.

Smrtonosna »komarjeva naveza«

Malarija lahko �loveka ubije v nekaj dneh. Vzrok bolezni je majhen enoceli�ni parazit Plasmodium, ki se naseli v rde�a krvna telesa oku�ene osebe in se tam deli, dokler krvni�ka ne po�i. Uni�ene krvne celice lahko zama�ijo krvne �ile in tako povzro�ijo okvare organov, zaradi �esar lahko obolela oseba tudi umre. Skozi zgodovino �love�tva je ta mali parazit zelo verjetno pobil ve� ljudi kot katera koli druga bolezen.

Dolgo �asa so bili ljudje prepri�ani, da povzro�a malarijo oku�en zrak. Od tod tudi ime za malarijo - male aria pomeni v italijan��ini »slab zrak«. Do klju�nega odkritja o delovanju bolezni je pri�lo leta 1897, ko je britanski voja�ki zdravnik Ronald Ross v Indiji preizku�al domnevo, da so resni�ni prena�alci malarije komarji. Takratnim strokovnjakom za malarijo se je zdela hipoteza s komarji povsem nesmiselna, a Ross jo je vseeno �elel preveriti. Izvedel je poskus, za katerega se je kmalu izkazalo, da je eden od najpomembnej�ih v zgodovini medicine. Vzredil je nekaj komarjev in jih hranil s krvjo ljudi, ki so bili oku�eni z malarijo. Zanimalo ga je, �e lahko parazit malarije v komarju sploh pre�ivi. Poskusil je z mnogimi vrstami komarjev, a je parazit zmeraj poginil. Nato je naletel na komarja iz rodu Anopheles in presene�en ugotovil, da se parazit v prebavilu te vrste komarja zelo dobro po�uti. Ne le, da parazit v komarju pre�ivi, ampak se tu tudi razmno�uje in �aka, da se bo prenesel na naslednjo �love�ko �rtev.

Rossovo odkritje, za katero je leta 1902 prejel tudi Nobelovo nagrado, je omogo�ilo, da se je �love�tvo lahko prvi� resno spopadlo z malarijo. Ideja je bila preprosta: ker malarijo prena�ajo komarji, je treba naravno okolje tako spremeniti, da bo za komarje �im manj gostoljubno. Za�eli so se veliki projekti izsu�evanja mo�virij, stoje�ih voda in po�asnih rek, kjer je bilo najve� komarjev. Prvi� v zgodovini, se je �tevilo primerov malarije res za�elo zmanj�evati. Vendar v nekaterih tropskih predelih sveta metoda izsu�evanja ni bila tako u�inkovita, zato so iskali mo�nej�e oro�je.

V boj se poda kemi�no oro�je

Med boji v tropskih krajih so vojske zgro�eno ugotavljale, da malarija v tropih pokosi veliko ve� vojakov kot krogle, zato so bile armade zelo zainteresirane, da najdejo u�inkoviti na�in za spopad z boleznijo. Med drugo svetovno vojno so Ameri�ani razvili insekticid, ki je �e v zelo majhnih koli�inah uspe�no uni�il �iv�ni sistem komarjev. Ko so ga razpr�ili nad nekim podro�jem, je u�inkovito deloval ve� let in bil je tudi poceni. Insekticid se je imenoval diklor-difenil-trikloretan ali kraj�e DDT. Po vojni se je Svetovna zdravstvena organizacija odlo�ila, da bo v nekaj desetletjih s pomo�jo DDT-ja povsem iztrebila malarijo.

Na�rt je sprva zelo dobro deloval. Samo v Indiji se je �tevilo primerov malarije z osem milijonov pred za�etkom iztrebljanja zmanj�alo na vsega petdeset tiso�. Zdelo se je �e, da je bitka z malarijo dobljena, ko so komarji znova udarili. Njihovo oro�je v boju z DDT-jem je bila evolucija. Vsak dan se posvetu rodi na milijone komarjev in med njimi se ob�asno pojavijo tudi tak�ni, ki imajo malo druga�ne lastnosti kot ve�ina. Dovolj je bilo, da se rodil en sam komar, ki je mutiral tako, da je bil odporen na DDT. Na tega komarja insekticid ni deloval, zato se je lahko brez te�av razmno�il in kmalu je populacija na DDT odpornih »superkomarjev« zavzela svet.

Kemiki so hitro staknili glave in za�eli razvijati nove insekticide, a so komarji s�asoma razvili odpornost tudi na nove preparate. Vojna s komarji je bila vojna z evolucijo. Nove insekticide je bilo treba razvijati hitreje, kot so komarji uspeli s pomo�jo naklju�nih mutacij razvijati obrambo, ki je ohranjala vrsto pred izumrtjem. A vsak naslednji insekticid je bil praviloma dra�ji od prej�njega. Leta 1969 je Svetovna zdravstvena organizacija opustila boj s komarji in preklicala na�rt, da bi iztrebili klju�nega prena�alca malarije. Komarji so se ponovno namno�ili in �tevilo smrti zaradi malarije se je spet mo�no pove�alo. �tevilo primerov oku�be v Indiji se je z nekaj tiso� spet posko�ilo na nekaj milijonov.

Prav tako je postal parazit malarije zaradi mutacij odporen na prej dokaj u�inkovita zdravila, kot je bil recimo kinin, ki so ga jezuiti �e leta 1640 prinesli iz Peruja. Pred dobrimi dvajsetimi leti se je tako �e zdelo, da je �love�tvo izgubilo boj z eno od najbolj nevarnih bolezni na planetu.

Staro kitajsko zdravilo se izka�e za zelo u�inkovito

A v sedemdesetih letih prej�njega stoletja ni nih�e na Zahodu vedel, da so Kitajci na skrivaj razvili zelo u�inkovito zdravilo proti malariji, ki pa so ga zaradi hladne vojne skrbno skrivali. Zdravilo so na�li tako, da so – menda po Maovem nasvetu – skrbno preu�ili delovanje ve� kot dvesto najrazli�nej�ih pripravkov za zdravljenje malarije, ki jih je poznala tradicionalna kitajska medicina. In eden med njimi je resni�no deloval.

Med pre�esavanjem tradicionalnih receptov so na�li dva tiso� let staro navodilo za pripravo �aja Quing Hau Su, za katerega so s testom ugotovili, da resni�no zdravi malarijo. Lotili so se analize sestavin �aja in izlo�ili aktivno snov, ki je imela zdravilne u�inke. Danes se ta snov imenuje artemisinin in velja za najbolj u�inkovito zdravilo proti malariji, ki ga poznamo. Zaradi hladne vojne in skrivanja odkritja pred svetom, je trajalo kar trideset let, preden je pri�lo zdravilo v �ir�o uporabo.

Do znanstvenikov izven Kitajske je novica o �ude�nem zdravilu proti malariji pri�la preko �lanka v kitajski medicinski reviji, a tak�nim virom ni nih�e pretirano zaupal. Prav tako kitajska oblast ni pustila, da bi sestavino analizirali tudi v kakem laboratoriju zunaj Kitajske. Trajalo je kar nekaj let, da so tudi na Zahodu na�li rastlino, ki proizvaja artemisinin in zdravilo preizkusili.

Kako pridelati dovolj zdravila za vse obolele?

Ker je zdravilo izkazalo kot zelo u�inkovito, danes povpra�evanje po njem mo�no presega zmo�nosti njegove pridelave. Od posaditve rastline Artemisia annua do izolacije zdravila traja osemnajst mesecev, kar pomeni, da je na klasi�en na�in nemogo�e pridelati dovolj zdravila za vse obolele za malarijo. Znanstveniki se zato danes ukvarjajo z razvojem metode, ki bi omogo�ala hitrej�e in bolj u�inkovito pridobivanje zdravila.

S prestavitvijo nekaj rastlinskih genov, ki so odgovorni za proizvodnjo artemisinina, iz rastline Artemisia annua v kvasovke, je raziskovalcem �e uspelo mikroorganizme pripraviti do tega, da proizvajajo artemisininsko kislino, ki jo nato s kemijskim postopkom spremenijo v pravo zdravilo artemisinin. Na ta na�in bodo lahko, verjetno �e kmalu, s pomo�jo kvasovk industrijsko proizvajali velike koli�ine zdravila in tako re�ili veliko �love�kih �ivljenj. Samo v Afriki umreta za posledicami malarije po dva otroka vsako minuto.

Vendar je potrebna tudi pri tem novem zdravilu previdnost. Januarja 2006 je svetovna zdravstvena organizacija pozvala farmacevtsko industrijo, da preneha ogla�evati in prodajati zdravila, ki ji temeljijo samo na artemisininu. Lansko leto so namre� raziskovalci ugotovili, da je �e mutacija ene same aminokisline dovolj, da pride ponovno do rezistence. Ena od najbolj�ih strategij, s katero bi lahko prepre�ili, da postane malarija odporna tudi na to zadnje najbolj u�inkovito zdravilo je, da ga oboleli zmeraj jemljejo v kombinaciji z drugimi protimalariki. Tako je veliko manj mo�nosti, da bo slu�ajno pre�ivela kaka mutirana verzija povzro�itelja bolezni in se raz�irila po vsem svetu, kot se je to �e nekajkrat zgodilo.
(Sa�o Dolenc)

Andrej Pr�a: Planeti izven na�ega oson�ja

2006-04-28T18:15:56+02:00

Predavanje bo v �etrtek 11. 5. 2006 ob 20:30 v Hi�i eksperimentov.

(video: Posnetek predavanja! RealVideo zapis.)

Zadnje �ase smo bombardirani z novicami o odkritju novih in novih planetov in planetnih sistemov okoli drugih zvezd. Na predavanju se bomo spoznali z na�ini in metodami odkrivanja, ocenili bomo vpliv in razse�nost znanstvenih ugotovitev, nazadnje bomo pa predstavili vesoljsko misijo CoRoT, ki bo izstreljena letos oktobra. Cilj te pionirske tovrstne misije je (skoraj) neprekinjeno opazovanje dveh izbranih zvezdnih polj polnih 150 dni. Zveznost tega opazovanja nam bo poleg zaznanih prehodov planetov postregla tudi z meritvami drugih �asovno zanimivih pojavov na zvezdi kot so konvekcija in diferencialna rotacija.
dr. Andrej Pr�a: http://www.fiz.uni-lj.si/~prsa/

Wikipedija

2006-04-20T20:00:54+02:00

V zgodovini je bilo �e veliko poskusov, da bi zbrali in uredili celotno znanje �love�tva. Skoraj vsaka civilizacija je v obdobju svojega najve�jega razcveta posku�ala zbrati najbolj�e u�enjake z vseh koncev sveta in njim nuditi primerno okolje, da so lahko nemoteno delali. Prosvetljeni vladarji so ustvarjali velike korpuse znanja, brez katerih se bi marsikatero pomembno odkritje izgubilo in pozabilo v kaoti�nih obdobjih zgodovine.

Korpusi znanja

Skupna zna�ilnost vseh preteklih korpusov znanja je bila, da so jih izdelovali strokovnjaki. Vse od antike naprej so enciklopedi�ne preglede pisali posamezniki ali manj�e strnjene skupine u�enjakov, ki so podrobno poznali ve�ino literature in imeli dobre preglede nad takratnim znanjem. Rimski u�enjak Plinij starej�i je recimo leta 77 n. �. izdal enciklopedi�ni pregled ve�ine takratnega znanja o naravoslovju. Njegova enciklopedija je bila ve� kot tiso� let temeljni vir vseh u�enjakov, ki so se zanimali za delovanje in zgradbo narave.

Zanimivo vpra�anje je, kako danes, v za�etku enaindvajsetega stoletja, �im bolj u�inkovito graditi sodobni korpus znanja. Informacij je namre� danes toliko, da jih nikakor ne more niti pribli�no zajeti in preu�iti �e tako genialni posameznik ali manj�a skupina sposobnih u�enjakov. Mnoga gesla v knji�nih enciklopedijah zastarajo �e med potjo iz uredni�tva v tiskarno, saj se informacije danes izmenjujejo veliko hitreje, kot so se kdajkoli v zgodovini.

Radikalna ideja

Izvrstno idejo, kako zgraditi sodobno enciklopedijo in vsem ljudem omogo�iti prost dostop do znanja, je imel leta 2000 ameri�ki borzni me�etar Jimmy Wales. Navdu�ila ga je ugotovitev, kako dobre ra�unalni�ke programe lahko izdelajo le preko interneta povezane skupine »nedeljskih« programerjev. Nekaj zelo raz�irjenih in prosto dostopnih programov, med katerimi je verjetno najbolj znan operacijski sistem Linux, so ustvarili ljubiteljski programerji z vsega sveta v svojem prostem �asu. Walesu se je porodila ideja, da bi s pomo�jo enakega pristopa, kot ga uporabljajo ljubiteljski programerji, zgradil enciklopedijo.

Priredil je �e obstoje�i programski sistem Wiki, ki omogo�a vsakomur, da zelo preprosto spreminja besedilo na internetni strani, ki jo trenutno pregleduje. (Wiki je okraj�ava za pridevnik v jeziku havajskih doma�inov, ki pomeni hitro.) Wales je tako ustvaril prve zametke Wikipedije, ki je v nekaj letih postala ena od najbolj obiskanih strani na vsem internetu.

Bistvo Wikipedije je, da jo lahko ureja in dopolnjuje kdorkoli. Tudi prijaviti se ni treba, le klikne� na gumb »uredi« in �e lahko spreminja� geslo v enciklopediji, ki si ga ravnokar prebiral. To je zelo radikalna ideja in kar te�ko je verjeti, da bi lahko na ta na�in ustvarili univerzalni korpus celotnega znanja �love�tva, kar je bil ves �as Walesov temeljni cilj.

Kdo so pisci in uredniki?

Uporabniki lahko spremenijo skoraj katero koli stran v Wikipediji, vendar se njihovi popravki bele�ijo, tako da lahko drugi uporabniki sproti preverjajo, �e so spremembe in dodatki dobrodo�li. Celotni sistem temelji na tako imenovani »kulturi zaupanja«. �lanki naj bi bili predstavljeni �imbolj uravnove�eno in nevtralno. Wikipedisti so razvili tudi dokaj zapleten demokrati�ni sistem pravil in smernic, med katerimi so klju�ne vrednote: nevtralnost, nepristranskost, citiranje virov in kulturnost. Naj�ir�e podprto pravilo v skupnosti pa se glasi: »�e vas pravila spravljajo v slabo voljo in vas odvra�ajo od sodelovanja, jih zanemarite in sledite svojim pogledom.«

Pred kratkim je Jimmy Wales razkril informacijo, da je manj kot odstotek vseh piscev, kar znese nekaj ve� kot �eststo ljudi, vneslo ve� kot petdeset odstotkov vseh sprememb v enciklopedijo. Wales pravi: »Eno od pomembnej�ih zmotnih prepri�anj o Wikipediji je, da jo ustvarja milijon ljudi, med katerimi vsak prispeva po en stavek in �ude�no se rodi nekaj uporabnega. Dejansko omogo�a delovanje enciklopedije skupnost zanesenjakov, ki si neprestano izmenjujejo e-po�to in se pogovarjajo o novih vnosih ter sodijo, ali je posamezni novi vnos primeren ali ni.«

V zgolj petih letih obstoja projekta, je bilo ustvarjeno neverjetno delo: 3,5 milijonov gesel v ve� kot 200 razli�nih jezikih. Angle�ka Wikipedija ima danes ve� kot 5 milijonov besed, kar je dvakrat ve� kot Britannica. Za distribucijo Wikipedije skrbi 150 stre�nikov razporejenih po razli�nih delih sveta. Najve� jih je na Floridi, nekaj pa tudi v Ju�ni Koreji, Amsterdamu in Parizu. Pri celotnem projektu pa so zaposleni samo trije: glavni programer in dve tajnici. Vsi ostali, vklju�no z ustanoviteljem Jimmyjem Walesom so prostovoljci, ki delajo enciklopedijo v svojem prostem �asu za hobi.

Te�ave odprtega dostopa

Klju�ni problem, ki od ustanovitve Wikipedije mu�i Jimmyja Walesa, je, kako dati vsem ljudem enake mo�nosti za sodelovanje pri ustvarjanju enciklopedije, hkrati pa poskrbeti, da bi bile informacije v enciklopediji kar se da zanesljive. Pisce bi lahko rangirali ali kako druga�e razlo�evali po kvaliteti pisanja, vendar so kmalu ugotovili, da je lahko nekdo recimo zelo dober v biologiji in o tej vedi pi�e izvrstne �lanke, a je dokaj pristranski recimo pri zgodovinskih temah.

V medijih so Wikipedijo veliko omenjali in napadali pred dobrim letom, ko je nekdo v geslo o uglednem ameri�kem novinarju, politiku in Kennedyjevem pomo�niku Johnu Seigenthalerju dodal nekaj izmi�ljenih pikantnosti. Nekaj resni�nim podatkom iz �ivljenja je dodal �e, stavke kot je naslednji: »Kratek �as so ga sumili, da je bil neposredno vpleten v atentat na Johna in Bobbyja Kennedyja. Ni�esar niso nikoli dokazali.« Stran je bila objavljena v enciklopediji celih 132 dni, poreden je nekdo opazil napake in jih sporo�il Seigenthalerju.

Tak�nih zlonamernih vnosov bi pri odprtem sistemu delovanja enciklopedije pri�akovali seveda veliko, a zares niso tak�en problem. Nekaj najbolj izpostavljenih tematik in osebnosti so sicer zaklenili, kar pomeni, da objave novih vnosov pri teh geslih odobrijo administratorji Wikipedije, ki so si znotraj skupnosti piscev prislu�ili ve�ji ugled in imajo zato ve� pooblastil. V slovenski Wikipediji so tako zaklenjena gesla pomembnej�ih politikov.

Primerjava Wikipedije in Britannice

Revija Nature je 15. decembra 2005 objavila zanimivo �tudijo, v kateri je s pomo�jo svojih recenzentov preverjala naklju�no izbrana gesla o istih temah iz Wikepedije in iz Britannice. Presenetljivo sta bili po mnenju recenzentov obe enciklopediji zelo izena�eni. Napake so bile pribli�no enako porazdeljene na obe enciklopediji, �eprav velja ena za najbolj ugledno zbirko znanja v celotni zgodovini �love�tva, druga pa je rezultat popoldanskega hobija ve� tiso� ve�inoma anonimnih uporabnikov interneta.

Britannica se je seveda uprla in napadla revijo Nature, da je bila primerjava pristranska (odziv Britannice - pdf). Ker je bila primerjava obeh enciklopedij dele�na velike medijske pozornosti, so pri Britannici kot odziv objavili velike oglase v pomembnih svetovnih �asopisih, kjer so posku�ali omajati verodostojnost recenzentske primerjave. A revija Nature ni popustila pod pritiski. Primerjalne raziskave ne �eli umakniti in vztraja, da je metodologija povsem primerna in da recenzenti niso vedeli, �lanek iz katere enciklopedije so dobili v pregled (Nature odgovarja - pdf).

Vizija

Wikipediji seveda tak�ni medijski odzivi samo koristijo in ve�ajo njeno popularnost med uporabniki interneta. Mo� odprte enciklopedije je predvsem v hitrosti posodabljanja in mno�ici razli�nih pogledov, ki jih zdru�ujejo gesla. �e potrebujete hiter in a�uren vpogled v neko konkretno podro�je znanja, je danes gotovo najbolj�i naslov prav Wikipedija. Seveda pa morate biti ob branju Wikipedije zmeraj pozorni na to, da so lahko objavljene informacije tudi napa�ne, a to je lahko za napredek znanja samo koristno. Zelo slabo je namre�, �e kakemu viru preve� zaupamo, saj ni nih�e nezmotljiv.

Jimmy Wales je danes predsednik neprofitne Wikimedia Foundation, ki nudi podporo za delovanje in distribucijo Wikipedije in sorodnih projektov. Pravi, da je njegov cilj zgraditi najve�ji arhiv znanja. Internet, wiki sistem urejanja strani in druge tehnike so zanj le sredstva, ki omogo�ajo najla�je dose�i ta cilj. Veliko razmi�lja, kako bi lahko zgradil podoben sistem zbiranja znanja tudi za druga podro�ja, kot je recimo glasba. Nekaj manj�ih projektov so v preteklih letih �e odcepili od enciklopedije, kar se ponavadi zgodi, ko se namno�ijo podatki, ki niso bistveni del enciklopedije. Tako delujejo �e posebni projekti za slovarje, citate, slike, u�benike in knjige.

(Sa�o Dolenc)

Brainman

2006-04-13T21:00:06+02:00

Kako delujejo mo�gani, je eno od najpomembnej�ih �e nerazre�enih vpra�anj sodobne znanosti. Na kak�en na�in skoraj kilogram in pol te�ka gmota medsebojno povezanih nevronov in celic, ki skrbijo za preskrbo z energijo, v lobanji zapisuje in predeluje informacije, �e ne znamo pojasniti.O zgradbi in delovanju mo�ganov smo se veliko nau�ili z opazovanjem oseb, ki imajo posamezne dele mo�ganov po�kodovane. �eprav so mo�gani zelo plasti�ni, kar pomeni, da lahko ob odstranitvi ali po�kodbi posameznega dela mo�ganov, funkcije po�kodovanega dela prevzame drugo podro�je, so nekatera obmo�ja vseeno nenadomestljiva. V literaturi je najbolj znan primer gospoda z imenom Henry M.

�lovek brez spomina

Henry je imel v zgodnjih petdesetih letih prej�njega stoletja hude napade epilepsije, zato je leta 1953, ko je imel 27 let, njegov takratni zdravnik predlagal nenavadno re�itev te�av. Menil je, da bi lahko nevzdr�ne napade epilepsije odpravil tako, da bi Henryju preprosto izrezal za pest velik del mo�ganov, v katerih so se napadi dogajali. Ker alternative ni bilo na vidiku, napadi pa so se vrstili tudi po nekajkrat na dan, so se za tvegan poseg v mo�gane zares odlo�ili. Operacija je uspela, saj napadov ni bilo ve�, vendar je bila stranska �koda posega v mo�gane velikanska. Henry je skupaj z delom mo�ganov izgubil tudi zmo�nost tvorjenja novih spominov.

Zanj je tako �e danes, ko �ivi v domu za ostarele v Hartfordu v ZDA, televizija vsake �etrt ure vedno znova nova iznajdba in Truman je zanj ve�ni predsednik dr�ave. Tudi smrt star�ev vselej na novo �ustveno podo�ivi, ko mu povedo zanjo, �eprav se zares ne spomni ni�esar. Vedno znova je tudi �okiran, ko se pogleda v ogledalo, saj je po svojem lastnem spominu star le slabih 30 let. �eprav je Henryjeva osebna usoda tragi�na, je postal pod inicialkami H. M. najbolj preiskovan in opisovan posameznik v zgodovini raziskav mo�ganov. �e danes ob�asno obiskuje laboratorije psihologov na M.I.T., a se mu zdi, da je tam vedno prvi�. Svoje vsakdanje ob�utke o bolezni je neko� opisal z naslednjimi besedami: »Prav zdaj se spra�ujem, �e sem storil ali izrekel kaj napa�nega? V tem trenutku se mi zdi vse jasno, a kaj se je zgodilo malo prej? To me skrbi. Po�utim se, kot bi se zbudil iz sanj. Preprosto se ni� ne spomnim.«

Iz primera H. M., kot ga iz u�benikov poznajo �tudenti psihologije, so raziskovalci delovanja mo�ganov pri�li do pomembne ugotovitve, da je za zapisovanje dolgotrajnih spominov klju�en predel mo�ganov, imenovan hipokampus. Prav ta del so namre� Henryju izrezali med operacijo leta 1953. Vendar se tudi Henry �e vedno lahko nau�i dolo�enih telesnih spretnosti, kot je npr. vo�nja s kolesom ali risanje zapletenih likov. Ta vrsta strokovno re�eno »nediskurzivnega spomina« se kot ka�e tvori s pomo�jo dela mo�ganov, ki ga Henryju na sre�o niso odstranili.

Kako se nau�iti islandsko v enem tednu?

Po�kodbe mo�ganov pacientove umske sposobnosti praviloma zmanj�ajo oziroma mu lahko nekatere funkcije celo povsem odvzamejo, kot smo to videli pri Henryju M. Zelo redko pa se zgodi – kot recimo Johnu Travolti v filmu Fenomen (Phenomenon, 1996) – da se dolo�ene umske sposobnosti tudi bistveno izbolj�ajo. Znan je primer fanta, ki je dobil mo�an udarec v glavo in se od takrat naprej za vsak dan spomni, kak�no je bilo vreme. Ne ve sicer zakaj, a takoj ko mu nekdo pove datum, se mu v mislih poka�e vremenska slika tistega dne.

Na vsem svetu je le nekaj deset ljudi, ki imajo nenavadno dobro razvite miselne sposobnosti. Najbolj zanimiv med njimi je gotovo sedemindvajsetletni Angle� Daniel Tammet. Kot otrok je imel Daniel epilepti�ne napade, ki so na njegove mo�gane vplivali skorajda �ude�no. Ne da bi vedel kako, lahko uprizarja vratolomne ra�unske operacije in si zapomni skorajda karkoli. Vendar Daniel ni tipi�ni avtisti�ni genialni ra�unar, kot ga je recimo upodobil Dustin Hoffman v filmu Rain Man, ki ne more skrbeti sam zase, ampak na prvi pogled povsem obi�ajen mladeni�.

Daniel lahko v nekaj sekundah izra�una, koliko je 37 na �etrto potenco. Dve �tevili deli na ve� deset decimalnih mest natan�no, kar je bolj natan�no kot kateri koli ro�ni ra�unalnik. O njem je Science Channel lansko leto posnel dokumentarni film z naslovom Brainman, v katerem podrobno spoznamo njegovo otro�tvo in ga spremljamo na potovanju v ZDA, kjer njegove nenavadne sposobnosti preverijo in potrdijo najuglednej�i strokovnjaki za raziskovanje mo�ganov. Vrhunec filma pa je, ko se Danielu uspe v zgolj sedmih dneh nau�iti tako dobro islandsko, da lahko na islandski televiziji povsem spro��eno kramlja z voditeljema pogovorne oddaje.

Resni�ni »Rain Man«

Daniel je za znanstvenike, ki se ukvarjajo z delovanjem mo�ganov, velik zaklad. Ve�inoma imajo tak�ni geniji izredne sposobnosti samo v zelo ozkem obsegu umskih opravil, sicer pa imajo veliko te�av in so praviloma avtisti�ni. Kim Peek, ki mu prijatelji pravijo kar »Kim-puter« in po katerem so zgradili lik avtisti�nega Raymonda v filmu Rain Man, ima recimo zelo dober spomin za nepomembna dejstva, kot so recimo letnice in telefonske �tevilke, nima pa dobro razvite zmo�nosti globljega abstraktnega razmi�ljanja.

Kim lahko bere knjige kot robot: z vsakim o�esom svojo stran. Na �alost pa mu je povsem vseeno, �e bere telefonski imenik ali Dostojevskega. U�iva preprosto v tem, da si zapomni besede, globljega pomena pa ve�inoma ne uspe dojeti. Metafori�no bi lahko rekli, da si zapomni vsako drevo posebej, gozda pa ne opazi. Ko so ga testirali, so mu recimo prebrali seznam naslednjih besed: zima, sneg, led, zmrzal in ohladitev. Ko so ga �ez deset minut vpra�ali, �e je bila na seznamu beseda mraz, je takoj pravilno odgovoril, da je ni bilo. Kontrolna skupina »obi�ajnih« ljudi pa se je praviloma zmotila in odgovorila, da je bila beseda mraz na seznamu, saj so si njihovi mo�gani zapomnili skupni pomen seznama besed, ne pa posameznih konkretnih besed, brez kakr�ne koli medsebojne povezave.

Pokrajine �tevil

Tudi Daniel ima nekaj zna�ajskih lastnosti, ki so zna�ilne za avtiste, a lahko vseeno povsem normalo �ivi. Za raziskovalce mo�ganov je zelo pomembno, da jim lahko natan�no opi�e, kako sam do�ivlja �ude�ne matemati�ne operacije, ki jih izvajajo njegovi mo�gani.

Daniel ima zanimivo lastnost, da se mu ob�utja, ki prihajajo iz razli�nih �utov, medsebojno me�ajo. �tevila recimo ne do�ivlja kot nekaj abstraktnega, ampak mu konkretno �tevilo zmeraj porodi v mislih nazorno predstavo. Ob �tevilu ena zazna slepe�o svetlobo, �tevilo dve se mu predstavi kot gibanje vstran, pet pa kot udarjanje valov ob skalnato obalo. �tevilo �est je zanj zelo majhno, zato pravi, da si ga v�asih predstavi kar s praznino, nasprotno pa je �tevilo devet zelo veliko.

�tevila so zanj miselne pokrajine, ki imajo razli�ne barve, velikosti in oblike. Do �tevil ima tudi �ustveni odnos, saj ga recimo pogled na pra�tevilo navda s prijetnim ob�utkom. �e �eli zmno�iti dve �tevili, se mu pred o�mi najprej poka�eta dve lo�eni pokrajini, ki ustrezata �teviloma, potem pa se nekako zlijeta v eno samo miselno pokrajino, ki ustreza zmno�ku obeh �tevil. Kako njegovi mo�gani zmno�ijo obe �tevili, mu ni jasno. Sam rezultat preprosto vidi v obliki miselne pokrajine.

Marca 2004 je postavil evropski rekord v recitiranju decimalk �tevila pi. V petih urah je pred komisijo brez napake na�tel prvih 22.511 decimalk. Vendar zanj �tevilo pi ni zgolj abstraktno zaporedje decimalk, ampak vizualna zgodba, nekak�en film, ki se mu odvija pred o�mi. Pravi, da so �tevila njegovi prijatelji.

Sedaj pi�e o svojem �ivljenju in do�ivljanju sveta knjigo, katere izid je napovedan za avgust 2006. Kako v prvi osebi do�ivlja svoj svet in predvsem svoje miselne pokrajine �tevil genij, kakr�en je Daniel, bo gotovo zelo zanimivo branje ne samo za znanstvenike, ki se ukvarjajo z mo�gani, ampak tudi za nas »obi�ajne« ljudi. Najbolj zanimivo je seveda vpra�anje, �e morda nimamo vsi ljudje v mo�gane vgrajenih podobnih genialnih sposobnosti, a jih le ne znamo uporabljati oziroma nam jih je narava namenoma izklju�ila.

(Sa�o Dolenc)

Tadej Kotnik: Elektroporacija - ko visoka napetost odpira vrata v celice

2006-04-12T10:56:20+02:00

Predavanje bo v torek 25. 4. 2006 ob 20:30 v Hi�i eksperimentov.

(video: Posnetek predavanja! RealVideo zapis.)

V celico in iz nje lahko prehajajo le tiste snovi, ki jim pot skozi celi�no membrano omogo�ajo specifi�ni mehanizmi transporta. Posamezne vrste ionov in manj�ih molekul vstopajo v celico skozi proteinske kanale in �rpalke v membrani, dolo�ene ve�je molekule pa z lipidnimi mehur�ki (endocitotskimi vezikli), ki nastajajo z uvihanjem membrane. Molekule, za katere tak specifi�en mehanizem transporta ne obstaja, v fiziolo�kih razmerah prakti�no ne morejo skozi membrano. To omeji uporabnost mnogih zdravil, katerih delovanje v notranjosti celice je sicer zelo u�inkovito.

Ena od uspe�nej�ih metod umetnega pove�anja prepustnosti membrane jekratkotrajna izpostavitev celice dovolj mo�nemu elektri�nemu polju.Tak�na izpostavitev privede do izrazitega pove�anja prepustnostimembrane, ki mu pravimo elektropermeabilizacija oziroma elektroporacija.Strogo gledano pojma nista sopomenki, saj se prvi nana�a na pove�anjeprepustnosti nasploh, drugi pa privzema, da je to pove�anje posledicanastanka por v lipidnem dvosloju membrane. Slednja razlaga se je vzadnjih dveh desetletjih uveljavila zaradi svoje teoreti�ne podprtosti,njej v prid pa govorijo tudi najnovej�e simulacije molekularne dinamikelipidnih dvoslojev. Tako danes ve�ina avtorjev pi�e in govori le �e oelektroporaciji.

�e elektri�no polje ni premo�no in ne traja ve� kot nekaj milisekund, se po tem prepustnost membrane postopoma zni�a na za�etno raven, celice pa ohranijo svoje fiziolo�ko delovanje; pravimo, da je bila elektroporacija reverzibilna. Povi�anje prepustnosti nastopi �e v nekaj mikrosekundah, okrevanje pa je mnogo po�asnej�e in se popolnoma zaklju�i �ele po ve� sekundah ali celo minutah.

V �asu povi�ane prepustnosti membrane je mogo� vnos najrazli�nej�ih u�inkovin v celico. Manj�e molekule vstopajo z difuzijo, k pretoku ionov in elektri�no nabitih molekul, predvsem ve�jih (npr. DNA in proteinov), pa v �asu delovanja elektri�nega polja pomembno prispeva tudi vle�na (elektroforetska) sila, ki jo ustvarja elektri�no polje. Uporaba elektroporacije za vnos snovi v celico sega danes od temeljnih raziskav v biokemiji in molekularni biologiji, prek uporabnih raziskav v biotehnologiji in farmaciji, do predklini�ne in klini�ne uporabe v onkologiji in genski terapiji. Kombinacija elektroporacije in kemoterapevtikov (elektrokemoterapija) se je izkazala kot zelo uspe�na metoda zdravljenja ko�nih in podko�nih tumorjev in se �e uveljavlja v klini�nem okolju. Uporaba elektroporacije za vnos DNA (elektrogenska terapija) je �e v predklini�ni fazi, a so tudi tukaj rezultati zelo vzpodbudni in obetajo ponovljivo, predvsem pa varnej�o alternativo genski transfekciji z virusnimi vektorji.

doc. dr. Tadej Kotnik
Fakulteta za elektrotehniko :: Laboratorij za biokibernetiko
http://lbk.fe.uni-lj.si/tadej_si.html