(NASA) Der Mensch hat im vergangenen Jahrhundert einen erstaunlichen wissenschaftlichen und technischen Fortschritt gemacht.
Wir haben Technologien geschaffen, die unsere Gesellschaft verändert haben; Wissenschaftliche Fortschritte haben uns geholfen, grundlegende Fragen darüber zu beantworten, wer wir sind und welche Welt wir bewohnen. Und doch bleiben Geheimnisse bestehen.
Warum sind wir gezwungen, jede Nacht zu schlafen? Warum können wir immer noch nicht „sehen“ Dunkle Materie ? Und wo zum Teufel sind all die Außerirdischen?
Über Fragen wie diese debattieren Menschen seit Jahrzehnten – manchmal sogar Jahrhunderten. Glücklicherweise hat uns unser unerschütterlicher Wille, die Geheimnisse der Welt aufzudecken, einigen Antworten näher gebracht als je zuvor.
Hier sind sechs Rätsel, die Wissenschaftlern immer noch den Schlaf rauben, und wie nah sie an ihrer Lösung sind.
Warum brauchen wir Schlaf?
Warum brauchen wir Schlaf? Dies mag wie eine einfache Frage erscheinen, aber die Antwort ist weitaus komplexer, als Sie vielleicht denken.
Es gab unzählige Versuche, einen endgültigen Grund dafür zu finden, warum Menschen jede Nacht schlafen müssen, aber Wissenschaftler sind immer noch nicht in der Lage, eine einzige, endgültige Antwort zu geben.
Erkenntnisse aus der Schlafwissenschaft haben etwas Licht auf die Feinheiten der Schlafstadien und der Gehirnaktivität geworfen, letztlich aber nur Teile eines immer größer werdenden, unvollständigen Puzzles geliefert.
Es hilft auch nicht, dass wir nicht viel haben, mit dem wir uns vergleichen können – da Schlafmuster und Gehirnaktivität bei anderen Tieren oft erheblich von denen des Menschen abweichen, was unser Verständnis von Schlaf noch weiter rätselhaft macht.
Jerry Siegel , ein Psychiatrieprofessor am Semel Institute of Neuroscience and Human Behavior der UCLA, hat die Schlafgewohnheiten von Tieren untersucht, um zu verstehen, warum Menschen jede Nacht in einen schlafähnlichen Zustand übergehen müssen.
„Unser Verständnis und unsere Orientierung [vom Schlaf] sind anders als bei jedem anderen Tier, weil die meisten von uns gerne 24 Stunden am Tag wach bleiben würden.“ Aber in der natürlichen Welt werden Tiere, die viel Energie verbrauchen, nicht überleben“, sagt Siegel gegenüber Futurism.
Die Natur legt Wert auf Inaktivität – beispielsweise ermöglicht der Winterschlaf bestimmten Tieren, sich zu erholen und Energie zu speichern, wenn sie nicht benötigt wird.
„Über alle Arten hinweg ist Energieeinsparung der wichtigste evolutionäre Impuls für den Schlaf“, erklärt Siegel.
Afrikanische Elefanten zum Beispiel schlafen nur zwei Stunden am Tag in freier Wildbahn, wahrscheinlich, weil sie den Rest dieser Zeit zum Fressen benötigen, um ihrem großen Körper genügend Energie zum Funktionieren zu geben.
Die Energiespartheorie ist eine von mehreren, mit denen Wissenschaftler erklären, warum wir schlafen. Da Wissenschaftler Werkzeuge entwickelt haben, mit denen sich die Gehirnaktivität während des Schlafens verfolgen lässt, sind sie der Lösung des Rätsels und der Aufdeckung aller Geheimnisse des Schlafes näher gekommen.
Beispielsweise verfügt das Gehirn über Mechanismen, die dies ermöglichen um sich von unnötigen Informationen zu befreien Während dem Schlafen.
„Schlaf ist der Preis, den wir für das Lernen zahlen“, sagt Giulio Tononi, Psychiatrieprofessor an der University of Wisconsin-Madison erzählt Neuer Wissenschaftler .
Tononi und sein Team führten Experimente an schlafenden Mäusen durch und fanden heraus, dass die Synapsen nach dem Schlafen deutlich kleiner waren als vor dem Schlafengehen.
Tononis Team kam zu dem Schluss, dass das Gehirn zulassen muss, dass diese Aktivität nachlässt, um die im Wachzustand gesammelten Informationen zu festigen. Das Gehirn wird tagsüber mit Informationen bombardiert und verstärkt diese durch starke neuronale Verbindungen.
Um die neuen Informationen mit allen vorhandenen Informationen zu vermischen, müssen diese Verbindungen geschwächt werden, um sie zu „absorbieren“. Mit anderen Worten: Der Schlaf ermöglicht es dem Gehirn, neue Informationen so geschmeidig zu machen, dass sie zu allen alten passen.
Während diese Theorie den Prozess des Gehirns, im Schlaf neue Informationen festzuhalten, elegant beschreibt, haben Tononi und andere Neurowissenschaftler Ich muss noch beweisen, dass Schlaf tatsächlich notwendig ist damit dies geschieht.
Um den Schlaf vollständig zu verstehen, benötigen Schlafwissenschaftler ein besseres Gespür für die neurobiologischen Prozesse des Gehirns sowohl im Wach- als auch im Schlafzyklus.
Wie kommt es zum Beispiel, dass einige von uns in extrem lauten Umgebungen schlafen können und andere nicht? Sobald wir in der Lage sind, genau zu messen, wie wach oder schlafend das menschliche Gehirn ist, werden wir noch besser wissen, was es über den Schlaf zu wissen gibt.
Aber eines ist nach wie vor klar: Ohne Schlaf geht es uns viel schlechter.
„Wir wissen, dass es bei Schlafmangel zu Aufmerksamkeitsstörungen kommt, die tatsächlich mit Schlafstörungen zusammenhängen“, sagt Siegel.
Zu wenig Schlaf hat einen direkten Einfluss darauf, wie viel Aufmerksamkeit Sie der Welt um Sie herum schenken können. „Sicherlich kann es beim Autofahren tödlich sein, wenn man die Aufmerksamkeit nur für zwei Sekunden verliert.“
Was ist Dunkle Materie und warum können wir sie nicht sehen?
Wir wissen nicht, wie es aussieht. Wir können es nicht sehen. Aber es macht mehr als 26 Prozent der Materie aus im bekannten Universum.
Seit der niederländische Astronom Jacobus Kapteyn 1922 seine Existenzhypothese aufstellte, wissen wir, dass die Dunkle Materie aufgrund ihrer Wechselwirkung mit der Materie, die wir beobachten können, existiert. Allerdings ist dunkle Materie für uns immer noch auf mysteriöse Weise unsichtbar.
Der größte Teil der für uns sichtbaren Materie besteht aus Neutronen, Protonen und Elektronen. Aber dunkle Materie hält sich nicht an diese Klassifizierungen.
Es besteht aus verschiedenen Arten von Teilchen, die wir noch nicht kategorisieren konnten und die auf ganz unterschiedliche Weise mit Licht und Materie interagieren.
Dunkle Materie absorbiert, reflektiert oder emittiert kein Licht. Aber sein Gravitationseinfluss beugt Licht, wenn es in der Nähe vorbeifliegt – diese Art von Beobachtung ist der Grund, warum Wissenschaftler wissen, dass dunkle Materie existiert.
Forscher haben dieses Phänomen fast seit seiner Entstehung untersucht und versucht, seine Geheimnisse zu lüften.
In jüngerer Zeit hat uns der Large Hadron Collider am Europäischen Rat für Kernforschung (CERN) diesem Ziel näher gebracht – Forscher dort arbeiten daran, das unsichtbare Material zu identifizieren, indem sie winzige Teilchen beschleunigen und dann Studium der Energie und des Impulses an ihren Bewegungen beteiligt, wenn sie mit hoher Geschwindigkeit kollidieren.
Aktuelle Studien deuten darauf hin Das Gravitationswelle Detektoren könnten es uns ermöglichen, dunkle Materie erstmals zu „sehen“. Aber die Wahrheit ist (sozusagen), dass wir über eines der am häufigsten vorkommenden Wesen in unserem Universum noch immer im Dunkeln tappen.
Wie entstand das Universum?
Wir kommen näher Zusammensetzen der frühesten Momente des Universums , aber sein wahrer Ursprung ist immer noch ein Rätsel.
„Alle Theorien oder Modelle der ‚Schöpfung‘ sind zum jetzigen Zeitpunkt unglaublich spekulativ“, sagt Paul Sutter, Astrophysiker an der Ohio State University und leitender Wissenschaftler an der Ohio State University Zentrum für Wissenschaft und Industrie , erzählt Futurismus.
Die vielleicht bekannteste Theorie über den Anfang des Universums ist die Urknalltheorie , in dem sich das Universum vor etwa 13,8 Milliarden Jahren aus einer extrem heißen und dichten Singularität ausdehnte.
Aber die Leute verstehen es falsch, wenn sie denken, dass Materie einfach aus dem Nichts entstanden ist, sagt Sutter.
'Der Urknall geschah überall im Universum gleichzeitig; Es ist keine Explosion im Weltraum, sondern eine Explosion des Weltraums.' Der genaue Vorgang, der dies verursacht hat (und natürlich auch, was vorher da war), bleibt jedoch unbekannt.
„Je früher wir in die Geschichte des Universums eintauchen, desto weniger verstehen wir“, sagt Sutter. Während wir kurze Einblicke in das Universum erhaschten, als es noch existierte 300.000 Jahre alt Wissenschaftler spekulieren immer noch über die extremen Kräfte, die in den ersten Augenblicken des Universums wirken.
Wie bei allen guten Rätseln wirft eine scheinbar einfache Frage weitere Fragen auf, die gelöst werden müssen, bevor wir die Antwort auf die ursprüngliche Frage finden können.
„Wir können die allerersten Momente (etwa weniger als 10–40 Sekunden) nicht kennen, weil wir die Quantenaspekte der Schwerkraft nicht vollständig verstehen“, sagt Sutter.
Um die Entstehung unseres Universums vollständig zu verstehen, müssen wir daher ein umfassendes Verständnis der Gesetze der Physik haben, die Materie und Materie regeln Antimaterie .
Dies ist ein kleines Problem, da CERN kürzlich bestätigt hat, dass die Standardmodell der Teilchenphysik muss eventuell auf den Kopf gestellt werden , da es nicht den Großteil der Materie ausmacht, die der Urknall hervorgebracht hat.
Sobald wir die Natur vollständig verstanden haben Antimaterie und wie es mit der Materie interagiert, werden wir keine endgültige Antwort auf die Entstehung des Universums haben, aber wir werden dem Verständnis seiner Entstehung viel näher kommen.
Wo ist Planet Neun ?
Jenseits des Kuipergürtels umkreist eine mysteriöse Ansammlung von Objekten die Sonne. Ihre Umlaufbahn ist noch weiter von der Sonne entfernt als Neptun, aber die Flugbahnen einiger Objekte scheinen nicht dem erwarteten Muster zu entsprechen. Die meisten von ihnen kreisen um Neptun und werden durch seine starke Schwerkraft in der Umlaufbahn des Planeten gehalten. Aber eine Handvoll dieser Objekte scheinen von etwas mit viel größerer Masse aus der Position gezogen zu werden.
Konstantin Batygin , Assistenzprofessor für Planetenwissenschaften am California Institute of Technology, glaubt, dass diese Besonderheiten zumindest teilweise auf die Existenz von Planet Neun zurückzuführen sind – einem noch zu entdeckenden neunten Planeten in unserem Sonnensystem.
Stellen Sie sich das Sonnensystem als eine riesige Scheibe vor. Die Umlaufbahnen dieser seltsam verhaltenden Objekte scheinen die Scheibe an ihrem Rand nach oben zu biegen. Planet Neun muss massiv sein, um einen solchen Einfluss auszuüben – sogar eine größere Masse als die Erde.
Trotz seiner scheinbaren Masse konnten wir seine Existenz jedoch noch nicht beweisen. Das liegt zum Teil daran, dass wir gerade erst begonnen haben, danach zu suchen; Wissenschaftler begann zunächst zu theoretisieren über seine Existenz im Jahr 2014.
Das ist jedoch nicht der einzige Grund dafür, dass der Planet unentdeckt bleibt.
„Wir haben es noch nicht gefunden, weil es erschreckend dunkel ist“, sagt Batygin. „Mit den besten Teleskopen, die es gibt, könnten wir es unserer Meinung nach gerade noch entdecken.“
Eine Infrarotanalyse kommt nicht in Frage, da die Instrumente einfach nicht empfindlich genug sind. Das zwingt Astronomen dazu, nach reflektiertem Licht zu suchen – eine noch anspruchsvollere Aufgabe als die Infrarotanalyse.
Dies liegt daran, dass jedes Licht, das Planet Neun reflektiert, von der Sonne bis in die entlegensten Winkel des Sonnensystems wandern, von Planet Neun abprallen und dann zur Erde zurückkehren muss. Reflektiertes Licht nimmt exponentiell ab, wenn es eine Distanz zurücklegt; Die Eigenschaften des reflektierten Lichts sprechen dagegen, dass wir Planet Neun finden.
Mit Fortschritten in der Technologie könnte jedoch ein empfindlicheres Teleskop in der Lage sein, das von ihm reflektierte Licht zu registrieren und damit ein für alle Mal die Existenz von Planet Neun zu bestätigen. Astronomen verwenden auch Computersimulationen, um seine Umlaufbahn abzuschätzen und so ein besseres Gefühl dafür zu bekommen, wo und wann er sich befinden wird.
Es ist möglich, dass Planet Neun einfach ist an einem Punkt seiner Umlaufbahn, der ihn zu weit entfernt macht beobachtet werden.
Warum verursachen diese Geräusche ein Kribbeln in meinem Gehirn?
Sie sind ihnen vielleicht schon auf YouTube begegnet: Tausende von Videos, erzählt mit gedämpfter Stimme und begleitet von leisen Geräuschen, wie dem Massieren eines strukturierten Stücks Stoff oder dem leisen Summen einer Haarschneidemaschine.
Ein spezielles Mikrofon vermittelt Ihnen das Gefühl, dass Sie dort sind. Für einige Leute Der Klang erzeugt das Gefühl einer Kopfhautmassage.
Das Ergebnis dieser Erfahrung: ein entspannendes, kribbelndes Gefühl im Gehirn bei etwa 90 Prozent der Bevölkerung. Aber warum es passiert und warum es nicht bei jedem funktioniert, ist noch unbekannt.
Craig Richard, Professor für biopharmazeutische Wissenschaften an der Shenandoah University und Gründer von ASMR-Universität , untersucht diese eigenartige Sensation seit 2013.
„Wir stehen ganz am Anfang der Aufklärung der Wissenschaft hinter ASMR“, sagt Richard gegenüber Futurism.
Während frühere biologische Studien haben gezeigt, dass die funktionelle Konnektivität (Regionen des Gehirns, die bei einem fMRT aufleuchten) in Gehirnen, die ASMR erleben, anders ist als in denen, die dies nicht tun, ASMR bleibt ein Rätsel.
Warum ist nur ein bestimmter Prozentsatz der Menschen davon betroffen? Warum existiert es überhaupt?
„Ich glaube nicht, dass es jemals eine Erklärung geben wird, die alle zufriedenstellt“, sagt er.
Wo ist intelligentes außerirdisches Leben?
Das Universum ist Milliarden Jahre alt. Angesichts des Alters und der schieren Größe unseres Kosmos ist es schwer zu verstehen, warum wir keine anderen Anzeichen intelligenten Lebens gefunden haben. Die Grundwahrscheinlichkeit deutet darauf hin, dass wir inzwischen Außerirdische gefunden haben sollten. Wo sind sie also?
Astronomen und Physiker haben es vorgebracht viele Theorien in ihren Erklärungsversuchen.
Eine Theorie besagt, dass dies der Fall ist ein großes katastrophales Ereignis Das hindert jede Zivilisation daran, jemals Kontakt aufzunehmen, während ein anderer vermutet, dass dies bei Außerirdischen der Fall ist gefangen unter dicken Eis- und Gesteinsschichten k auf fernen Monden.
Wenn es in unserem Sonnensystem tatsächlich außerirdisches Leben gibt, vermuten Forscher, dass es sich dabei wahrscheinlich um mikrobielles Leben handelt und nicht um intelligentes außerirdisches Leben. Es wird angenommen, dass sich diese außerirdischen Organismen auf kleinen, eisigen Planeten wie den Saturnmonden oder befinden Jupiter .
Wissenschaftler der NASA haben Studien durchgeführt Sie wollen die Zusammensetzung und den Zustand der großen Ozeane auf diesen Monden untersuchen, denn sie sagen voraus, dass das Vorhandensein von reichlich Wasser das Gedeihen außerirdischen Lebens ermöglichen könnte.
Bisher handelt es sich jedoch nur um fundierte Vermutungen, die auf Erkenntnissen des Galileo-Satelliten der NASA und umfangreichen Scans und Beobachtungen basieren. Die NASA plant, einen genaueren Blick darauf zu werfen, indem sie zu Jupiters Eismond Europa reist innerhalb des nächsten Jahrzehnts .
Aber selbst wenn wir außerirdisches Leben finden würden, könnten wir es dann erkennen? Die Suche nach bekannten kohlenstoffbasierten Lebensformen, die Wasser als Lebenserhaltung nutzen, könnte uns bei unserer Suche nach außerirdischem Leben einschränken.
Wissenschaftler müssen in der Lage sein, außerirdische Botschaften vollständig von allen anderen Geräuschen im Weltraum zu unterscheiden – und selbst das ist alles andere als einfach. Was ist, wenn ihre Botschaft nicht von anderen Frequenzen zu unterscheiden ist? Was ist, wenn sie nicht gefunden werden wollen?
Auf jeden Fall ist die Suche noch lange nicht zu Ende. Tatsächlich ist es in vielerlei Hinsicht so, Die Suche fängt gerade erst an .
Dieser Artikel wurde ursprünglich veröffentlicht von Futurismus . Lies das originaler Artikel .