Αναμείνατε ολίγον τι
Επιστήμες

Από την αποκωδικοποίηση του Enigma, στην αποκωδικοποίηση των μυστικών της φύσης

Από την αποκωδικοποίηση του Enigma, στην αποκωδικοποίηση των μυστικών της φύσης

Πολλοί γνωρίζουν τον Alan Turing ως τον μαθηματικό και επιστήμονα της λογικής που εφηύρε τη σύγχρονη πληροφορική, το 1935 – που έγινε ευρέως γνωστός  για την αποκρυπτογράφηση του κώδικα των ναζί, βοηθώντας στο να συντομεύσει ο Β ‘Παγκόσμιος Πόλεμος. Ακόμη, κάποιοι ενδεχομένως να  θυμούνται τον Turing ως μάρτυρα για τα δικαιώματα των ομοφυλοφίλων, ο οποίος αφού διώχτηκε και καταδικάστηκε σε χημικό ευνουχισμό, αυτοκτόνησε τρώγοντας ένα μήλο με κυάνιο, το 1954.

Ωστόσο, λίγοι έχουν ακούσει για τον φυσιολάτρη Turing, που επιχείρησε να εξηγήσει τα μοτίβα της φύσης με τη βοήθεια των μαθηματικών.

Σχεδόν μισό αιώνα μετά την τελευταία του δημοσίευση το 1952, χημικοί και βιολόγοι-μαθηματικοί ανατρέχουν στη δύναμη των εργασιών του για να εξηγήσουν προβλήματα, όπως το πώς το ψάρι-ζέβρα αποκτά τις ρίγες του – και όχι μόνο. Οι επιστήμονες αντλούν ακόμη και νέες ιδέες από την σπουδαία κληρονομιά που άφησε πίσω του ο Turing.

Σε μια πρόσφατη δημοσίευση στο επιστημονικό έντυπο Science, χημικοί μηχανικοί στην Κίνα, χρησιμοποίησαν το μαθηματικό μοντέλο του Turing, μέσω του οποίου περιέγραφε τις κοινές αρχές που χαρακτηρίζουν διάφορα φαινόμενα που απαντώνται στη φύση. Σκοπός των ερευνητών είναι η εύρεση μιας πιο αποτελεσματικής διαδικασίας αφαλάτωσης νερού, για την παροχή γλυκού νερού για πόση και άρδευση σε άνυδρες περιοχές.

Η δημοσίευση του Turing το 1952, δεν αναφέρεται ρητά στο φιλτράρισμα αλμυρού νερού μέσω μεμβρανών για την παραγωγή γλυκού νερού. Αντ ‘αυτού, χρησιμοποίησε χημεία για να εξηγήσει πώς σχηματισμοί αδιαφοροποίητων κυττάρων μετασχηματίζονται σε οργανισμούς.

Δεν είναι ξεκάθαρος ο λόγος για τον οποίο ο πρώην επιστήμονας υπολογιστών εστίασε το ενδιαφέρον του σε αυτόν τον τομέα, όμως ο Turing είχε εκμυστηρευτεί σε έναν φίλο του πως ήθελε να νικήσει το επιχείρημα του έλλογου σχεδίου: την ιδέα ότι για τα περίπλοκα σχέδια που υπάρχουν στη φύση, κάτι υπερφυσικό -όπως ο Θεός- θα έπρεπε να τα έχει δημιουργήσει.

Με αυτή την σκέψη, ο Turing παρατήρησε ότι πολλά φυτά περιείχαν στοιχεία στα οποία θα μπορούσαν να εμπλέκονται μαθηματικά. Μερικά φυτικά χαρακτηριστικά εμφανίστηκαν ως αριθμοί Fibonacci: κάθε αριθμός ισούται με το άθροισμα των δύο προηγούμενων αριθμών. Οι μαργαρίτες, για παράδειγμα, είχαν 34, 55 ή 89 πέταλα.

“Σίγουρα δεν ήταν κανένας στρατευμένος άθεος”, δήλωσε ο Jonathan Swinton, υπολογιστικός βιολόγος και επισκέπτης καθηγητής στο Πανεπιστήμιο της Οξφόρδης, ο οποίος έχει μελετήσει το μεταγενέστερο έργο και τη ζωή του Turing. “Πίστευε πως τα μαθηματικά ήταν πολύ ισχυρά και ότι θα μπορούσε κανείς να τα χρησιμοποιήσει για να εξηγήσει πάρα πολλά πράγματα – και ότι αξίζει κανείς να το προσπαθήσει”.

Και  ο Turing το έκανε.

“Δημιούργησε μια μαθηματική παράσταση που επιτρέπει στη μορφή να βγει από την κενότητα”, αναφέρει ο Δρ. Swinton.

Στο μοντέλο του Turing, δύο χημικές ουσίες που ονομάζονται μορφογόνα αλληλεπιδρούν σε μια κενή αρένα. “Ας υποθέσουμε ότι έχετε δύο από αυτές τις χημικές ουσίες όπου η μία κάνει το δέρμα ενός ζώου μαύρο και η άλλη, λευκό.”, εξήγησε ο Δρ. Swinton. “Αν αναμίξετε αυτά τα πράγματα, αυτό που θα πάρετε είναι ένα γκρίζο ζώο.”

Όμως, αν κάτι προκαλούσε τη διάχυση ή την εξάπλωση μιας χημικής ουσίας ταχύτερα από την άλλη, τότε κάθε χημική ουσία θα μπορούσε να συγκεντρωθεί σε ομοιόμορφα τοποθετημένα σημεία, σχηματίζοντας από κοινού ασπρόμαυρες κηλίδες ή λωρίδες.

Αυτό είναι γνωστό ως “αστάθεια του Turing” και οι Κινέζοι ερευνητές που δημοσίευσαν το νέο επιστημονικό άρθρο, ανέφεραν ότι θα μπορούσε να εξηγήσει τον τρόπο εμφάνισης των σχημάτων στις μεμβράνες φιλτραρίσματος αλατιού.

Με τη δημιουργία τρισδιάστατων μοτίβων Turing όπως φυσαλίδες και σωλήνες σε μεμβράνες, οι ερευνητές αύξησαν τη διαπερατότητά τους, δημιουργώντας φίλτρα που θα μπορούσαν να διαχωρίσουν καλύτερα το αλάτι από το νερό σε σύγκριση με τα παραδοσιακά.

“Μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε μια μεμβράνη για να κάνει τη δουλειά  δύο ή τριών (παραδοσιακών μεμβρανών)”, δήλωσε ο Zhe Tan, πτυχιούχος φοιτητής στο Πανεπιστήμιο Zhejiang της Κίνας και κύριος συγγραφέας του επιστημονικού άρθρου- που σημαίνει λιγότερη ενέργεια και χαμηλότερο κόστος εάν χρησιμοποιηθεί για μεγάλης κλίμακας εργασίες αφαλάτωσης στο μέλλον.

Πέρα από την τελική του δημοσίευση, οι σημειώσεις του Turing αποκάλυψαν και τις περίπλοκες ιδέες του.

“Το άρθρο του 1952 που όλοι γνωρίζουν δεν είναι το τέλος της ιστορίας”, δήλωσε ο Jonathan Dawes, μαθηματικός στο Πανεπιστήμιο του Bath, ο οποίος προσπαθεί επίσης να κατανοήσει την τελευταία εργασία του Turing. “Δεν δείχνει το βάθος της σκέψης του.”

Ο Turing φάνηκε να ψάχνει για έναν γενικό μηχανισμό για τη δημιουργία μορφής – όπως για το πώς εμφανίζεται αυθόρμητα η σκέψη ή η συνείδηση ​​ή για το πώς οι σπόροι του ηλιοτρόπιου ‘στοιχίζονται’ τόσο καλά μεταξύ τους. Όμως, ο Turing πέθανε πριν προλάβει να ολοκληρώσει και να δημοσιεύσει αυτές του τις ιδέες.

«Χρειαζόμαστε ανθρώπους που να αφήνονται να οδηγηθούν από την περιέργειά τους και χρειαζόμαστε επίσης ανθρώπους που θα πάρουν αυτές τις βασικές ιδέες της επιστήμης και θα τις μετατρέψουν σε χρήσιμη τεχνολογία»,  δήλωσε ο Δρ Dawes.

Πηγές

Εικόνα: discovermagazine.com – Mother Nature Is a Math Geek

Μοιραστείτε το άρθρο

The following two tabs change content below.
Γιώτα Ζώτου

Γιώτα Ζώτου

Είμαι απόφοιτος του Τμήματος Εφαρμοσμένων Μαθηματικών του Πανεπιστημίου Κρήτης και κάθε προσπάθεια για περαιτέρω βελτίωση, που έχει σαν στόχο την διευκόλυνση της καθημερινότητας του ανθρώπου άπτεται των ενδιαφερόντων μου. Μέσα από αυτό το site λοιπόν θα μοιραζόμαστε ερευνητικά δεδομένα και εξελίξεις που αφορούν στις επιστήμες και την τεχνολογία, τα οποία έμμεσα ή άμεσα μας αφορούν και αξίζει να γνωρίζουμε.

Αφήστε ένα σχόλιο

Επιλογές της ομάδας
Oumuamua
σκίτσο του Άλμπερτ Αϊνστάιν
Τι θα γινόταν αν ο αυτισμός ήταν ... υπερδύναμη;
Η Σοφία, το πρώτο ρομπότ πολίτης στον κόσμο, δήλωσε ότι θα ήθελε να αποκτήσει οικογένεια
Πώς δημιουργήθηκαν τα μαθηματικά σύμβολα;
NASA: το πείραμα των πανομοιότυπων διδύμων