KRATKE ZGODBE O SKORAJ VSEM

"Sestavki, ki so zbrani v knjigi, so bili večinoma ie objavljeni na Kvarkadabri - časopisu za tolmačenje znanosti (www.kvarkaddbra.nel) in/ali v Dnevnikovem Objektivu ter Delavi prilogi Polet.

KVARKADABRA - DRUŠTVO ZA TOLMAČENJE ZNANOSTI

Sašo Dolenc, Slovenska cesta 15, Ljubljana

18.2.2008 št. dok: 430-64/2007-55

Javna agencija za raziskovalno dejavnost Republike S avenije: »Domača poljudnoznanstvena periodična publikacija z naslovom "Kvarkadabra - Časopis za tolmačenje znanosti" pod zaporedno št. 10 je bila uvrščena v III. kategorijo. in se zato ni uvrstila v program sofinanciranja za leto 2008.« Živa Žlajpah Podsekretarka

ZAKAJ BOSTE PREBRALI TO KNJIGO?

Za človeške možgane pravimo, da so najbolj izpopolnjeni mehanizem v vesolju. Pri tem seveda nimamo v mislih le zapletenih povezav med množico možganskih nevronov, ampak tudi njihovo energijsko učinkovitost. Stroji, ki smo jih ustvarili ljudje sami, so danes po energijskih izkoristkih še daleč za tem, kar je skozi milijone let ustvarila narava. Ocenjujejo, da posameznik, ki sedi zleknjen v naslonjaču, porabi približno enako količino energije kot povprečna žarnica. S tako majhno porabo poganja prav vse procese v svojem telesu: od prebave, črpanja krvi, dihanja, mišljenja in še na stotine drugih manjših opravil. Možgani porabijo približno petino vse te energije, tako da je strošek njihovega delovanja presenetljivo majhen: če bi se napajali z električno energijo iz omrežja, bi energija za njihov pogon stala le nekaj centov na dan.

Ameriški profesor nevrologije Read Montague v knjigi Why Choose This Book?: How We Make Decisions (Dutton, New York 2006) razvija zelo zanimivo teorijo o delovanju možganskih mehanizmov, ki usmerjajo naše spontano odločanje v vsakdanjem življenju, pri čemer pomembno vlogo nameni prav energijski učinkovitosti možganov. V knjigi zagovarja teorijo, po kateri možgani niso zgolj zelo izpopolnjen računalnik. Bistvo možganov zanj ni v učinkovitem obdelovanju podatkov, ki jih prejemajo od čutov, jih primerjajo s tistimi iz spomina, ter se nanje odzivajo kar se da smotrno. Ideji možganov kot zmogljivega računalnika po njegovo nekaj manjka, vendar ne kaka skrivnostna duhovna sila, kot bi morda kdo na hitro pomislil. Računalnik zna zgolj izračunavati in izvrševati algoritme, ne zna pa vrednotiti rezultatov. Možgani pa znajo, kot bomo videli, zelo učinkovito početi tudi to.

STROJ ZA UČINKOVITO ODLOČANJE

Ena zanj ključnih lastnosti živih bitij je, da lahko predvidijo prihodnost in se zato smotrno odločajo. Bolj ko je živo bitje kompleksno, boljši sistem napovedovanja možnih scenarijev razvoja dogodkov v svoji okolici ima. Preproste mehanizme te vrste najdemo pri skoraj vsakem živem bitju, najbolj izpopolnjeni pa so seveda pri ljudeh. Montague pravi, da je osnovno opravilo možganov prav ustvarjanje modelov zunanjega sveta, s pomočjo katerih sproti »izračunavajo« možne scenarije bodočega dogajanja v svoji okolici. Alternativne možnosti za prihodnji razvoj dogodkov sočasno tudi vrednotijo. Ključno pa je, da se uspešno učijo na napakah. Imajo namreč zelo učinkovit sistem analize kakovosti svojih napovedi.

Montague v knjigi podrobno analizira predvsem možganski sistem za »analizo napak«, ki se nahaja v dopaminskih nevronih. To je predel nekje v sredini možganov, ki skrbi za proizvodnjo dopamina, ene od pomembnejših možganskih molekul. S poskusi na opicah, ki so jim neposredno merili električne impulze v možganih, medtem ko so opravljale različne naloge, so znanstveniki že pred leti ugotovili, da se aktivnost v teh nevronih spremeni, ko se zgodi kaj pomembnega. Dopaminski nevroni delujejo kot nekakšen notranji kritik, ki ocenjuje, kako dobro se znajo možgani odločati. Močneje se aktivirajo, ko se odločitev izkaže za boljšo, kot so zanjo predvidevali možgani, medtem ko zmanjšajo aktivnost, če odločitev ni bila dobra. V primeru, da se aktivnost teh nevronov ne spremeni, to pomeni, da je bila napoved možganov pravilna. Spremembe zato niso potrebne.

Možgani želijo odzive na najrazličnejše situacije čim bolj avtomatizirati, ker tako za odločanje porabijo najmanj energije. Če bi vsakič analizirali ves spomin in iskali optimalen odziv, bi bili energijsko seveda preveč potratni, pa tudi odziv bi bil prepočasen, da bi bitju omogočal preživetje v naravi. Zato je za možgane energijsko najbolj ugodno, če se odzivajo po ustaljenih vzorcih in ne »izračunavajo« vsakič znova, kaj bi bilo najbolje storiti v dani situaciji. Dopaminski sistem je torej nekakšen naravni mehanizem za prilagajanje intuitivnega odziva na okoliščine.

Že s poskusi na opicah so ugotovili tudi, da se lahko živali hitro navadijo, da določenemu signalu sledi kak prijeten dogodek, kot je recimo nagradni bonbon. Če nekajkrat pred tem, ko dobijo bonbon, zaslišijo zvonček, se možganski odziv temu prilagodi. Sprva opici zvonček še nič ne pomeni in dopaminski nevroni zato ne spremenijo svoje aktivnosti, ko ga zaslišijo. A možgani se hitro učijo in oba dogodka, če se nekajkrat ponovita, povežejo. Po novem se nevroni ne aktivirajo več, ko dejansko dobijo bombon, ampak že, ko zaslišijo zvonček. Sprožilni dogodek postane že zvonček in ne dejanski bonbon.

Vendar pa v primeru, če nekoč zvoku zvončka ne sledi več bonbon, opičji sistem vrednotenja to zazna tako, da oslabi aktivnost dopaminskih nevronov. To je za možgane znak, da je treba vrednotenje zvončka prilagoditi novim okoliščinam. Evolucijsko je tak način učenja živalim omogočal, da so se učinkovito odzivale na dražljaje, ki so prihajali iz okolice. Tako so bistveno izboljšale svoje možnosti za preživetje, saj so se znale pravilno in učinkovito odločati.

Kako lahko možgane zavedemo

Sistem vrednotenja odločitev, ki se je razvil z evolucijo in je še posebej izpopolnjen pri ljudeh, ima seveda tudi nekatere pomanjkljivosti. Zavedemo ga lahko recimo, če uživamo substance, ki same po sebi kemično povzročijo dvig dopamina v možganih. Takšen učinek imajo recimo droge, kakršna je kokain. Seveda možgani ne vedo, da povišanje dopamina v tem primeru ni znak za dvig vrednosti konkretnega vedenjskega vzorca, ampak je le posledica zaužitja droge. Zato se odzovejo povsem smiselno in v svojih modelih označijo dogodke in okoliščine trenutka, ko je oseba vzela drogo, kot znak za dobro odločitev.

Kot smo že povedali, se aktivnost dopaminskih nevronov poveča, če se dejanski dogodki izkažejo za bolj ugodne, kot so zanje napovedovali možgani. To je za možgane znak, da je treba konkretni vzorec odziva na novo ovrednotiti. Pri uživanju drog pa sistem vsakič znova dobi signal, da vrednosti niso prav nastavljene. Možgani dobivajo vedno znova ukaz, da njihovo vrednotenje ni pravo, saj dvig dopamina zanje pomeni signal, da je dogodek podcenjen. Misli, zvoki in podobe trenutkov, ko oseba vzame drogo, bodo tako ob vsakem zaužitju v možganih dobivali vse večji pomen. Ne samo konkretna droga, ampak cel ritual, ki je povezan z njenim zaužitjem, dobiva za uživalca droge tako zmeraj večjo vrednost, ki sčasoma prerase vse druge.

Takšno kemično poseganje v možganski sistem vrednotenja lahko povzroči, da postanejo odločitve posameznika naenkrat povsem nesmotrne. Čeprav njegov možganski sistem za odločanje še vedno deluje kot bi moral, je težava v tem, da ne zna ločiti med umetnim in naravnim dvigom dopamina v možganih. Znano je, da so stalni uživalci droge »zadeti« že, ko si drogo šele pripravljajo, ne šele takrat, ko si jo vbrizgajo ali jo kako drugače zaužijejo. Odvisna oseba tako ni odvisna samo od kemične substance, ampak tudi od same ideje, ki spremlja drogo.

Sistem za spontano odločanje v človeških možganih spretno izkorišča tudi sodobna potrošniška družba. Nevromarketing postaja vse pomembnejše področje znanosti, ki išče nove metode, kako še bolj učinkovito prepričati potrošnike, da kupijo kak izdelek. Blagovne znamke niso namreč nič drugega kot umetno ustvarjeni znaki, ki v možganih delujejo kot sprožilni mehanizmi za najrazličnejše odločitve. Možgani bodo v svojih »prognozah prihodnosti« avtomatično pripisali večji pomen blagovni znamki, ki jih je v preteklosti že razveselila ali jim kako drugače povzročila dvig dopamina. Zanimivo pri tem procesu pa je, da poteka povsem spontano in ni posledica vedno novega racionalnega premisleka. Večinoma se ljudje, podobno kot živali, ne odločamo na osnovi razumnega premisleka, ampak povsem avtomatično s pomočjo vrednostnega modela sveta, ki si ga sproti ustvarjajo in ga prirejajo kar možgani sami. To je najverjetneje tudi razlog, da ste se odločili prebrati ta sestavek.

ČLOVEK BREZ SPOMINA

Šestindvajsetega marca 1985 je znani britanski muzikolog, producent pri BBC-ju in dirigent zborovske glasbe Clive Wearing (na sliki levo z ženo) začutil močan glavobol. Vzel je nekaj tablet proti bolečini, a mu niso kaj prida pomagale. Zdravniki so bili sprva prepričani, da gre le za močno obliko gripe, zato so ga poslali domov. Naslednje dni je počival, a bolečine v glavi kar niso in niso hotele ponehati. Takrat še ni vedel, da so to njegovi zadnji dnevi, ko se zvečer še lahko spominja, kaj je počel zjutraj.

Ko se je četrti dan bolezni njegova žena popoldan vrnila iz službe, je bilo stanovanje razmetano, moža pa nikjer. Seveda jo je takoj zaskrbelo, saj je vedela, da je imel še zjutraj visoko vročino. Clive je medtem izgubljen taval po ulicah, kjer ga je opazil taksist in obvestil policijo, policisti pa njegovo ženo. Skupaj z ženo sta tako dan končala v bolnišnici, kjer mu so naredili več testov in ugotovili, da je zbolel za hudim možganskim virusnim obolenjem, imenovanem herpes encefalitis.

Začeli so ga zdraviti s protivirusnimi zdravili, a virus mu je medtem že močno poškodoval možgane. Velik del možganov mu je zaradi okužbe povsem odmrl, tako da bilo na slikanju videti, kot da mu celi kosi možganov manjkajo. Najbolj je bil prizadet prav del, kjer se tvorijo in shranjujejo spomini. Čeprav je Clive virusno obolenje preživel in kasneje telesno in umsko povsem okreval, se mu spomin ni nikoli več povrnil. Danes, več kot dvajset let po infekciji, velja za človeka z najslabšim spominom, kar jih je kdaj podrobno preučila medicina.

Ujetnik sedanjosti

Clive se od leta 1985 vsakih nekaj minut na novo "zbudi" iz dolgega spanja in ne ve, kje je. Vsakdo med nami je verjetno že doživel neprijeten občutek, ko se je kdaj zbudil in sprva ni vedel prav dobro, kje je in kaj se mu dogaja. A že po nekaj trenutkih je lahko v zavest priklical zadnje večerne dogodke in se tako spomnil, kako je zašel v sprva neznano posteljo. Clive žal pomoči spomina nima, tako da vedno znova doživlja popolno izgubljenost v času, ko se mu po nekaj minutah - včasih po vsega sedmih sekundah - kratkotrajni spomin izbriše.

Seveda pa so njegove umske sposobnosti ostale skorajda enake, kot so bile pred boleznijo. Še vedno je lahko zelo inteligenten in duhovit sogovornik. Žal pa mu je vse, kar se je zgodilo po letu 1985, povsem novo. Prav tako bo že po nekaj minutah pozabil, kdo ste, če vas ni poznal že od prej. Običajno si odsotnost spominov povsem spontano razlaga tako, da se je pravkar zbudil iz kome, v kateri je bil zelo dolgo časa. Zdi se mu, kot da je zbujen le kaki dve minuti. Dan za dnem je njegovo prvo vprašanje ljudem v bližini: "Kako dolgo sem bil nezavesten?"

Nekaj časa si je pisal dnevnik, v katerem pa skorajda ni bilo drugega kot vedno znova zapisan točen čas in opomba "Zdaj sem buden". Dejstvo, da je buden, da se zaveda, se mu je namreč zdelo v vsakem trenutku, ko se je ponovno "prebudil", najpomembnejša informacija, ki jo mora shraniti. Seveda pa si ni znal prav dobro razložiti, zakaj v prejšnjem vpisu v dnevnik, ki je prav tako napisan z njegovo pisavo, tudi piše: "Zdaj sem resnično buden." Zraven tega vpisa je namreč zapisan čas, kot ga je kazala ura pred dobrimi desetimi minutami. Ker se preteklih vpisov nikakor ne more spomniti, je vedno znova prepričan, da so napačni, zato je v njegovem zvezku večina vnosov prečrtanih. Včasih popravi tudi samo čas, saj se mu zapis, da je buden, zdi povsem pravi, le čas, ki je zapisan zraven, se ne sklada s tistim, ki ga vidi na uri.

O Clivu je bilo posnetih že več dokumentarnih filmov in odlomki iz nekaterih so dostopni tudi na internetu. Ob prvem ogledu teh posnetkov najbolj preseneti, kako močna čustva Clive vedno znova izkazuje do svoje žene Deborah. Čeprav žene ni bilo v sobi le nekaj minut, se je ob vrnitvi razveseli, kot da je ne bi videl deset let. In v resnici je zanj ljubezen do Deborah enaka ali še močnejša, kot je bila kmalu po poroki, ko je zbolel.

Zgodbe o možganih in glasbi

Podobno kot močna ljubezen do žene se mu je iz preteklega življenja ohranila tudi zmožnost ustvarjanja glasbe. Že kmalu po izgubi spomina je namreč žena opazila, da lahko Clive zapoje ali zaigra tudi daljše skladbe, ki presegajo dolžino spomina, ki ga lahko uporablja med pogovorom. Zdelo se je, kot da mu je petje celo lažje kot govorjenje. Med igranjem klavirja se povsem prepusti glasbi, kar traja vse do konca skladbe. Takrat pa se običajno mehanizem v možganih, ki skrbi za izvajanje glasbe, preklopi nazaj na mehanizem, ki skrbi za mišljenje in jezik. Vmes zdravi ljudje običajno pobrskamo po spominu in se spomnimo, kje smo in komu smo igrali skladbo. Clive pa žal tega spomina nima, tako da je po koncu skladbe povsem iz sebe, ker ne ve, kje je, niti kako se je tam znašel.

Na posnetku vaje z njegovim zborom za staro glasbo, ki ga je vodil pred boleznijo, je, dokler traja glasba, povsem zbran in natančno dirigira ter opozarja pevce, kdaj mora kateri vstopiti. Ko pa je skladbe konec, se naenkrat začne močno tresti in je povsem zmeden. Takrat bi mu moral namreč na pomoč priskočiti spomin, a ga žal nima.

Spoznanje, da se je kljub hudi poškodbi možganov pri Clivu ohranila zelo dobra sposobnost za izvajanje glasbe, vse bolj zanima tudi znanstvenike, ki se ukvarjajo z delovanjem možganov. Zgodbo o Clivu Wearingu je podrobno predstavil tudi slavni nevrolog Oliver Sacks v svoji novi knjigi z naslovom Musicophilia: Tales of Music and the Brain, ki bo izšla sredi oktobra. Sacks je v začetku sedemdesetih let zaslovel predvsem kot zdravnik, ki mu je uspelo nekaj pacientov zbuditi iz večletne otopelosti, kar je podrobno opisal v odmevni knjigi. Poleg te slavne knjige, po kateri so posneli tudi razvpiti film Prebujenja (Awakenings, 1990), v katerem ga je upodobil Robin Williams, je Sacks o svojih nenavadnih pacientih napisal še veliko drugih del, ki so prave pripovedne mojstrovine.

Najbolj značilen za njegov slog pisanja je verjetno odlomek iz njegove knjige The Man who Mistook his Wife for a Hat, ki jo je izdal 1985: "Zazdelo se je, da se je na njegovem obrazu pojavil nasmešek. Videti je bilo, kot da se je odločil, da je pregled končan. S pogledom je začel iskati klobuk. Stegnil je roko in za glavo prijel svojo ženo ter jo poskušal dvigniti, da bi si jo nadel. Očitno je bilo, da je ženo po pomoti zamenjal za klobuk! Žena je gledala, kot da je takšnih dogodkov vajena."

Vsak dan na novo zaljubljen

Prvih šest let po tistem, ko mu je virus uničil spomin, je Clive bolj ali manj preživel v psihiatrični bolnišnici. Padel je v hudo depresijo, saj je bil sicer živ in na neki način povsem zdrav, a hkrati povsem nezmožen za kakršnokoli samostojno življenje. Vsak dan znova se je zbujal v bolnišnični sobi, ki je ni poznal, prav tako pa so mu bili vedno znova povsem tuji tudi zdravniki in osebje bolnišnice. Šele po vztrajnem prigovarjanju njegove žene so ga po skoraj sedmih letih premestili v manjše podeželsko zdravilišče za bolnike s poškodbami možganov, kjer se je takoj počutil bistveno bolje.

Žena Deborah je leta 2005 o svojem doživljanju moževe bolezni napisala knjigo z naslovom Forever Today: A True Story of Lost Memory and Never-Ending Love, v kateri je opisala tako lepe kot tudi neprijetne trenutke njunega razmerja. Ko je Clive zbolel, je imela le 27 let in prva leta so bila zanjo res težka, a se je trudila po svojih najboljših močeh. Leta 1992 pa je pri svojih 35 spoznala, da tako ne more več živeti. Odločila se je za ločitev in se iz Londona preselila v New York. Želela je začeti novo življenje. Seveda Clive o ločitvi ni vedel nič oziroma tudi če bi vedel, bi to že po nekaj minutah pozabil. Ločitvene papirje je tako podpisal Clivov sin iz prvega zakona, ki je tudi formalno očetov zakoniti zastopnik.

Seveda pa Deborah Cliva še vedno obiskuje in ta se je vsakič znova neznansko razveseli. A ker nima občutka za čas, so njegova čustva enako navdušujoča, če jo znova vidi po nekaj mesecih, ko se vrne iz Amerike, ali pa le po nekaj minutah, ko se vrne iz kopalnice.

Sašo Dolenc

MOŽ, KI NI ZNAL POZABLJATI

Verjetno smo si vsi kdaj zaželeli, da bi imeli boljši spomin. Ko se pri blagajni nismo mogli spomniti pin kode bančne kartice ali ko nam je iz glave ušla kaka pomembna telefonska številka, se nam je gotovo zdelo, da bi bilo na svetu veliko lažje, če ne bi imeli nikakršnih težav s pomnjenjem nepovezanih podatkov. Zato si kar težko predstavljamo, da ima lahko kdo tudi povsem nasproten problem: ničesar ne more pozabiti.

Najbolj znan primer človeka, ki je imel tako dober spomin, da ga je to motilo v vsakdanjem življenju, je bil Solomon V. Šereševski. Bil je judovskega rodu in v začetku dvajsetega stoletja je delal v Moskvi kot novinar. Njegove nenavadne sposobnosti je prvi opazil urednik časopisa, za katerega je pisal prispevke, saj si na jutranjih sestankih uredništva nikoli ni nič zapisal, čeprav so dobili posamezni novinarji zelo natančna navodila, kje in kdaj naj se s kom sestanejo. Urednik je bil sprva prepričan, da je Šereševski neresen uslužbenec, a ko mu je ta dobesedno zdrdral prav vse podatke, ki jih je povedal v zadnji uri, je spoznal, da je pred njim mladenič z zelo nenavadnimi sposobnostmi.

Ker se Šereševski sam niti ni dobro zavedal, da je njegov spomin bistveno boljši, kot je to običajno, mu je urednik priskrbel sestanek s takrat še mladim, a kasneje zelo slavnim ruskim nevrologom Aleksandrom R. Lurio. Že po njunem prvem srečanju so Lurio nenavadne težave mladega novinarja povsem prevzele in nadaljnja tri desetletja se je z njim redno dobival, si z njim dopisoval in s skrbno znanstveno natančnostjo preučeval njegove nenavadne sposobnosti in težave.

Tatari nimajo iluzij

Nevrolog Aleksander Luria je bil učenec slavnega Leva Vigotskega, utemeljitelja razvojne psihologije, ki je žal že leta 1934 dokaj mlad umrl za tuberkulozo. Vigotski se je znanstveno ukvarjal z marsičim, med drugim ga je zanimalo tudi, kako jezik in kultura vplivata na razvoj otroka in način njegovega dojemanja sveta. Da bi svoje hipoteze znanstveno preveril, je mladega Lurio poslal na ruski daljni vzhod, da bi med nepismenimi Tatari preveril, ali vizualne čutne iluzije, kot so, recimo, preprosti vzorci na papirju, pri katerih se nam eden zdi večji kot drugi, čeprav sta v resnici oba enako velika, delujejo tudi nanje.

Luria je bil nad rezultati svoje raziskave na daljnem vzhodu tako navdušen, da ni mogel čakati še na dolgo vožnjo nazaj s transibirsko železnico, zato je Vigotskemu poslal kar telegram: "Tatari nimajo iluzij." Seveda so ga takoj aretirali. To so bili namreč časi stalinistične Rusije in pošiljanje telegramov o domnevnih "kolektivnih iluzijah" te je lahko stalo tudi življenje. Luria se je kasneje iz razvojne psihologije raje preusmeril na nevrologijo in postal vojaški možganski kirurg.

Neomejen spomin

O svojih srečanjih s pacientom, ki ni znal pozabljati, je Luria poleg znanstvenih sestavkov leta 1965 napisal tudi zelo zanimivo knjigo, namenjeno širšemu krogu bralcev. V njej je natančno opisal več desetletij svojega druženja s pacientom in se poskušal vživeti v svet, kot ga je doživljal Šereševski. Lurijeva knjiga z naslovom The Mind of a Mnemonist: A Little Book About a Vast Memory je v angleškem prevodu leta 1968 izšla tudi pri Harvard University Press.

Na začetku knjige se Luria spominja prvih testov, ko je poskušal ugotoviti, kako dober spomin ima S., kakor v knjigi imenuje svojega pacienta Šereševskega. Sprva ga je preizkušal tako, da mu je bral dolga zaporedja števil, a je S. prav vsa, ne glede na dolžino, brez težav ponovil. Prav tako je števila lahko zdrdral tudi od zadnjega naprej in ne le v istem vrstnem redu, kot jih je slišal.

Luria je bil sprva nesrečen, saj je kot pravi znanstvenik želel izvesti čim več meritev in čim bolj objektivno preučiti nenavadne sposobnosti pacienta, a je moral priznati, da mu ne uspe določiti niti meje zmožnosti spomina. Vendar pa S. ni znal ponoviti le pravkar prebranih števil, ampak se je lahko spomnil tudi zaporedja števil, ki mu ga je Luria prebral pred tednom, mesecem, ali celo več let nazaj.

Luria je v knjigi zapisal, da se je lahko S. spomnil posameznega testa tudi po petnajst letih: "S. je zaprl oči, za hip molčal, nato pa pripomnil: 'Seveda… To je bilo zaporedje, ki ste mi ga prebrali, ko sva bila v vašem stanovanju… Vi ste sedeli za mizo, jaz pa v gugalniku… Oblečeno ste imeli sivo obleko in me takole gledali… Zdaj vas slišim govoriti…' Nato je zdrdral zaporedje točno tako, kot sem mu ga takrat prebral."

Težave človeka s popolnim spominom

Ker Lurii spomina pri pacientu ni uspelo izmeriti, se je osredotočil na njegove druge težave in predvsem na specifično doživljanje sveta, ki nikakor ni bilo podobno običajnemu. S. je namreč bolehal tudi za močno obliko sinestezije, kot se strokovno imenuje pojav mešanja čutnih vtisov. Dražljaji v enem čutilu so mu sprožili občutja tudi v drugih čutilih, kar je lahko bilo zelo zoprno. Po srečanju z Levom Vigotskim je recimo dejal, da ima tako "krhek rumeni glas".

Ko je prišel v restavracijo, ga je lahko povsem odvrnila od hrane že kaka beseda na meniju, ki mu je sprožila občutja takšnih okusov in vonjev, da sploh ni bil več lačen. Prav tako ni mogel hkrati jesti in brati knjige oziroma časopisa. Mešali so se mu namreč okusi hrane in okusi, ki so se sprožali ob branju besedila, tako da tudi pomenu prebranega ni mogel več slediti.

Ko sta nekoč z Lurio odhajala z inštituta, ga je ta povprašal, ali ne bo pozabil poti do inštituta. Očitno je pozabil, s kom ima opravka. S. je odvrnil le: "Dajte no. Le kako bi lahko pozabil? Navsezadnje je tule ograja. Ima tako slan okus in je tako groba, pa še oster, zbadajoč zvok ima…"

Morda se zdi sinestezija nekaj, kar bi lahko pomagalo pri vživljanju v dobro poezijo, saj se bralcu s sinestezijo ob vsaki besedi sproži kak vonj, okus, barva ali zvok. Vendar ni tako. Kot je ugotovil Luria, je S. zelo slabo dojemal pesmi Puškina in Pasternaka. Metafor skorajda ni mogel doživljati, saj se mu je zaradi sinestezije vse mešalo že na ravni neposrednih besed in vtisov, še preden bi sploh dojel pomensko raven.

Naučiti se pozabljati

Zanimivo je tudi, da so bile morebitne napake v njegovem spominu zmeraj le napake v percepciji. Ker je njegov spomin temeljil na vizualnih podobah in je v slike pretvarjal tudi števila, je podobo kakega števila lahko kdaj v mislih postavil tudi v slabo osvetljeni del sobe in zato nanj pozabil, saj ga je v svoji miselni podobi lahko tudi spregledal. "Podobno se mi je zgodilo z besedo jajce. Postavil sem ga pred belo steno, pa se je zlilo z ozadjem."

S. se je nekaj časa preživljal tudi kot cirkusant. Imel je predstave, v katerih je razkazoval svojo moč pomnjenja nepovezanih informacij. In ravno pri teh predstavah je ugotovil, da bi bilo kdaj dobro tudi kaj pozabiti. Glavna skrb med predstavami mu ni bila, ali se bo spomnil vseh števil, ki so mu jih napisali na tablo in jo nato odpeljali, ampak da ne bi med seboj pomešal mentalnih slik takšnih tabel, ki jih je imel še od prejšnjih predstav.

Zato je razvil cel sistem brisanja popisanih tabel v svoji glavi. Najprej jih je nekako zastrl, da jih ni mogel več videti, nato jih je prekrival oziroma si izmišljal najrazličnejše načine, kako njihovo površino sprostiti za naslednjo predstavo. Sčasoma je spoznal, da ima tako močno avtosugestijo, da lahko nekaj pozabi že, če si to le dovolj močno želi.

Fakirske sposobnosti

S pomočjo avtosugestije oziroma vživljanja v svoje spomine je lahko kot kakšen fakir nadzoroval tudi svoje telesne funkcije. Običajno je imel pulz okoli sedemdeset udarcev na minuto. Zgolj s pomočjo misli pa ga je lahko pospešil do sto udarcev ali upočasnil na nekaj več kot šestdeset. Ko ga je Luria povprašal, kako to počne, se je le začudil: "Kaj je tu sploh nenavadno? Predstavljam si samo, da tečem za vlakom, ki je ravno speljal s perona. Vsaj zadnji vagon moram ujeti, da mi bo uspelo. Je torej nenavadno, da se mi pulz poviša? Nato si zamislim, da povsem miren ležim na postelji in poskušam zaspati… Začenja me zmanjkovati… moje dihanje postane enakomerno, srce pa bije vse bolj počasi…"

A to še ni vse. Zgolj s pomočjo misli je lahko za nekaj stopinj povečal telesno temperaturo ene roke in znižal temperaturo druge. Prav tako je lahko z avtosugestijo nadziral tudi bolečino. Pri zobozdravniku si je preprosto zamislil, da na stolu ni on, ampak nekdo drug. "Jaz sem samo stal zraven in opazoval 'njega', ki so mu popravljali zobe. Naj 'on' čuti bolečino… Mene ni bolelo, razumete, ampak 'njega'. Sam nisem čutil bolečine." Ob tem zapisu je Luria kot pravi znanstvenik dodal, da poskus pri zobozdravniku ni bil nikoli ponovljen v nadzorovanih okoliščinah.

Sašo Dolenc

LIBETOVI EKSPERIMENTI

»Dokler se nisem slišal izreči teh besed, nisem vedel, da te resnično ljubim – za trenutek sem pomislil: 'Ljubi bog, kaj sem rekel?' nato pa sem spoznal, da je to resnica.« Tako se je Bertrand Russell spominjal svojega pogovora z Lady Ottoline Morrell, ko sta nekoč po družabnem večeru sama še pozno v noč sedela ob kaminu. Citat iz spominov slavnega filozofa lepo opiše bistvo raziskav delovanja možganov, ki jih je v drugi polovici dvajsetega stoletja delal nevropsiholog Benjamin Libet s kalifornijske univerze v San Franciscu. Po Libetovi interpretaciji poskusov, ki jih je skozi desetletja opravil na človeških možganih, je imel Russell prav: realnost res prehiteva naše zavedanje dogodkov za približno pol sekunde.

Umetno povzročena občutja

Libet se je v svojih zgodnjih raziskavah ukvarjal predvsem z vprašanjem, kakšen je najmanjši čutni dražljaj, da ga še lahko zaznamo in se ga zavemo. Vendar se ni omejil samo na dražljaje prek čutil, ampak mu je uspelo prepričati kolega nevrokirurga, da je lahko bil navzoč pri operacijah na odprtih možganih. Nekateri pacienti so bili med operacijami pri zavesti, tako da so lahko poročali, kaj doživljajo, ko jim je Libet z elektrodami neposredno dražil posamezna mesta v možganih.

Takrat so znanstveniki že vedeli, da lahko z neposredno stimulacijo nekaterih delov možganov vzbudijo občutenja, ki jih zares ni. Če so dražili vizualni korteks, je pacient poročal, da nekaj vidi, čeprav je imel zaprte oči. Ko so vzburjali del možganov, ki ustreza občutenju zaznav na koži, se je pacientu zdelo, da ga nekdo recimo zbada v roko, čeprav so mu dražili le predel možganov, ki je ustrezal predelu roke.

Misli zaostajajo za resničnostjo?

Ena od prvih ugotovitev poskusov, ki jih je med možganskimi operacijami izvedel Libet, je bila, da se pacient zave občutja, ki ga povzročijo dražljaji neposredno na možganih, šele, če to draženje traja vsaj 500 milisekund oziroma pol sekunde. Odkritje je bilo presenetljivo, ker so že prej z drugimi poskusi spoznali, da se recimo dražljaja na koži zavemo tudi, če traja veliko krajši čas kot 500 ms.

Na podlagi teh ugotovitev je Libet začel razmišljati o hipotezi, da morda naše subjektivno zavedanje sveta zaostaja za približno pol sekunde za dogajanjem v resničnosti. Če bi bili povsem pasivni in bi dogajanje v svetu spremljali enako, kot recimo gledamo film, tega zamika verjetno ne bi nikoli opazili in tudi nobenih težav nam ne bi povzročal. Vendar pa po drugi strani vemo, da je odzivni čas pol sekunde zelo dolg časovni interval. Dejansko se ljudje odzivamo na okoliščine veliko hitreje. Ko vozimo avto, pritisnemo na zavoro ob nenadnem dogodku na cesti veliko prej kot v pol sekunde. Najboljši tekači na kratke proge se poženejo v tek zgolj 130 ms po poku pištole ob startu.

Nezavedno smo hitrejši

Kot vse kaže, se lahko instinktivno in nezavedno odzovemo na dogodke zelo hitro, a se svojega odziva zares zavemo šele pozneje. To pomeni, da naše zavestno in nezavedno odzivanje nista časovno usklajena. Libetova hipoteza je bila, da subjektivno dojemanje dogodkov možgani umetno prestavijo za pol sekunde v preteklost, tako da se nam zdi, kot da smo se odločili že hkrati z našim nagonskim odzivom, čeprav smo se v resnici vsega zavedali šele čez pol sekunde. Odločitve, kot kaže, sprejemamo malo prej, preden se jih sploh zavemo.

Seveda je šlo pri tem premisleku predvsem za drzno hipotezo, vendar Libet ni ostal zgolj pri postavljanju teorij, ampak je kot vesten znanstvenik naredil tudi poskus, da bi svojo nenavadno hipotezo preveril. Odločil se je, da bo opazoval, kako si sledijo trenutki odločitve za neko akcijo, kot so recimo pritisk tipke, zavestna odločitev za pritisk in možganska aktivnost, ki spremlja odločitev in izvedbo pritiska tipke.

Preverjanje nenavadne hipoteze

Testnim osebam je na glavo namestil elektrode, ki so lahko zaznale točen čas začetka in trajanja povečane aktivnosti v možganih. Prav tako je zapisoval trenutke, kdaj je poskusna oseba pritisnila na tipko. Najteže je bilo določiti čas, ko se je oseba povsem neodvisno od zunanjih vzrokov odločila, da bo pritisnila na tipko. Ker ima informacijo o trenutku zavedanja odločitve lahko le sama oseba in ker mine veliko preveč časa, preden bi oseba lahko z glasom ali kakšnim drugim znakom sporočila, da se je odločila za pritisk tipke (znak je zares že sam pritisk tipke), se je domislil izvirne rešitve, kako določiti čas subjektivnega trenutka odločitve.

Na ekranu pred očmi testne osebe se je vrtel kazalec, ki je naredil polni krog približno enkrat na dve sekundi. Oseba si je morala samo zapomniti, kam je bil usmerjen kazalec, ko se je odločila za pritisk tipke. Tako je lahko Libet za nazaj določil, kateri objektivni dogodek (lega kazalca) se je zdel testni osebi sočasen z njeno subjektivno odločitvijo, da bo pritisnila na tipko. Z drugimi kontrolnimi poskusi mu je namreč že prej uspelo pokazati, da je natančnost določanja časa na ta način približno 50 milisekund (ms).

Svoboda reči »Ne!«

Rezultati poskusa so bili zelo zanimivi. Potrdili so Libetovo hipotezo, da se zavemo svoje odločitve šele pol sekunde zatem, ko so možgani odločitev že sprejeli. Z eksperimentom je izmeril, da se zavemo odločitve približno 200 ms pred samo izvedbo dejanja, a možgani postanejo aktivni že 350 ms pred našim zavedanjem, da smo se odločili. Z drugimi besedami povedano, možgani se začnejo pripravljati na uresničitev dejanja že približno tretjino sekunde, preden se zavestno odločimo, da bomo dejanje uresničili.

Vendar to še ni vse. Libet je ugotovil, da lahko dejanje vseeno tik pred uresničitvijo tudi prekličemo. Kljub temu da nas lastni možgani, kot vse kaže, vlečejo za nos in nam dajejo občutek, da se sami zavestno in svobodno odločamo, čeprav se zares možgani že sami brez našega neposrednega zavedanja odločijo trenutek prej, nam vseeno dopuščajo, da lahko v zadnjem trenutku rečemo tudi »ne!« Libet je spoznal, da imamo nekaj trenutkov pred izvedbo dejanja vseeno možnost izreči veto na nezavedne in spontane odločitve naših možganov. V kratkem obdobju med zavedanjem, da smo sprejeli odločitev, in samo uresničitvijo odločitve lahko to uresničitev še prekličemo. Okno svobode, ko lahko zavestno ustavimo izvedbo dejanja, pa traja samo okoli 100 ms.

Imamo sploh svobodno voljo?

Libetovi poskusi so bili seveda deležni mnogih kritik, a vsaj na ravni neposredne izvedbe jim je težko kaj očitati. Kopja se danes lomijo predvsem okoli njihovih interpretacij. Ali imamo ljudje sploh svobodno voljo ali je občutek svobodne odločitve le iluzija, ki nam jo vedno znova za nazaj naslikajo možgani? Ali res lahko iz rezultatov teh poskusov sklenemo, da naše zavedanje sveta zaostaja za realnim svetom za okoli pol sekunde? Nekateri raziskovalci se s takšnimi zaključki strinjajo, drugi jim nasprotujejo, tretji pa iščejo luknje v Libetovi zastavitvi poskusov in poskušajo najti nove načine, kako bi lahko še bolj natančno raziskali te zanimive mehanizme delovanja možganov.

Če ne drugega, nakazujejo Libetovi poskusi vsaj na to, da je delovanje možganov veliko bolj nenavadno, kot si morda naivno predstavljamo. Tudi za povsem običajno vsakdanje zaznavanje sveta so v možganih potrebni zapleteni mehanizmi, ki še zdaleč niso zgolj preprosta zrcalna preslikava zunanjega sveta v notranjo miselno sliko.

Sašo Dolenc

ZNANOST IN UMETNOST ILUZIJE

Znanstveniki, ki se ukvarjajo z raziskovanjem delovanja človeških čutov, vse bolj ugotavljajo, da naše zaznavanje okolice še zdaleč ni le preprosto zrcaljenje podob zunanjega sveta v notranjost naših misli. Čuti ne delujejo kot filmske kamere ali fotografski aparati, ki bi zunanje podobe prenašali v notranjost možganov, ampak so mehanizmi, ki možganom omogočajo razločevanje med različnimi že oblikovanimi miselnimi modeli zunanjega sveta. Dober pokazatelj takšnega mehanizma delovanja našega čutnega sistema so trenutki, ko se naš čutni mehanizem zmede; ko vidimo nekaj, za kar hkrati vemo, da ne more ustrezati resničnemu dogajanju v svetu, ki ga opazujemo.

Znanost čarovništva

Prav na teh trenutkih zmedenosti naše zaznave temelji tudi vsa čarovniška ali bolje rečeno iluzionistična obrt. Rokohitrci ne počnejo nič drugega, kot da čutni sistem svojih gledalcev zavestno zavajajo tako, da občinstvo izbere napačno miselno podobo za razumevanje dogajanja na odru. Vsa umetnost čarovništva je le v spretnem doziranju čutnih zaznav občinstvu, ki si za interpretacijo dogajanja izbere pač najbolj verjetni miselni model, v tem primeru žal nepravega. Ko uspe iluzionistu gledalce spraviti na takšno lažno pot, je že opravil z najpomembnejšim elementom trika. Zdaj samo še pokaže, da miselna interpretacija pojavov ni bila prava, kar občinstvo dojame kot »čarovniški čudež«.  

Vsak iluzionist se tudi dobro zaveda, da je za izvedbo čarovnije zelo pomembno, da ima občinstvo, ki je navzoče na predstavi, enak tako čutni aparat kakor tudi miselne modele, po katerih si razlaga dogajanje na odru. Seveda moramo za izvedbo trikov na drugih živih bitjih uporabiti drugačne metode kot pri ljudeh, saj se čuti med živalskimi vrstami razlikujejo. Vendar tudi vsi ljudje nismo enaki. Pripadniki različnih kultur si namreč skozi vzgojo ustvarijo različne miselne predstave sveta, kar podrobno raziskujejo predvsem antropologi pri odročnih kulturah, ki niso imele stikov z našo civilizacijo. Danes se te kulturne variacije človeštva sicer počasi izgubljajo, saj postajamo vsi ljudje bolj ali manj člani iste globalne kulture.  

Poleg različnih miselnih modelov za interpretacije čutnega izkustva morajo iluzionisti upoštevati tudi variacije v samem fizičnem delovanju čutov. Najbolj poznan je recimo primer barvne slepote. Nekaterim ljudem ne delujejo vsi trije barvni senzorji v očeh, tako da nekaterih razlik med barvami ne morejo zaznati. Nekatere barve, ki se nam zdijo različne, se njim zdijo enake. V preteklosti so imeli med vojaškimi izvidniki na fronti vedno tudi kakšnega barvno slepega opazovalca, ki je prav zato, ker nekaterih barv ni ločil, lahko zaznal kamuflažo sovražnikovih tankov ali kakšno drugo zasedo, ki je izvidnik z normalnim vidom ni mogel. Sovražnik se je ponavadi namreč zelo potrudil, da bi se skril pred »običajnim« pogledom, ne pa tudi pred pogledom barvno slepega opazovalca, ki vidi svet malo drugače.

Zaobljuba, preobrat in prestiž

V filmu bratov Jonathana in Christopherja Nolana z naslovom »Skrivnostna sled« (The Prestige, 2006) strokovnjak za trike in ustvarjanje iluzij Cutter (Michael Caine) tako pojasni bistvo čarovniške umetnosti: »Vsak dober čarovniški trik je zgrajen iz treh dejanj. Prvo se imenuje zaobljuba, ko čarovnik pokaže nekaj običajnega, kar pa po vsej verjetnosti to ni. Drugo dejanje se imenuje preobrat. Čarovnik z običajnim predmetom naredi nekaj neobičajnega. Če začnete iskati skrivnost, je ne boste našli. Zato obstaja še tretje dejanje, ki se mu reče prestiž. Ta del trika vsebuje preobrate, ko življenja visijo na nitki in ste priča šokantnemu prizoru, ki ga prej še nikoli niste videli.«  

Zaobljuba, o kateri govori Cutter, je dejanje, ko čarovnik občinstvo spravi na lažno pot pri razumevanju tega, kar opazuje na odru. Človeški um si iz tega, kar vidi, na podlagi izkušenj in spontanega premisleka zmeraj ustvari najbolj verjetno zgodbo oziroma interpretacijo dogajanja. V prvem dejanju čarovniškega trika mora iluzionist gledalce zavesti, da si dogajanje napačno interpretirajo. Preobrat je trenutek, ko čarovnik na odru naredi nekaj, česar se v dotedanje razumevanje dogajanja, ki ga je ustvaril z zaobljubo, ne da vključiti.  

Navedimo preprost primer. Čarovnik svojo pomočnico zapre v lesen zaboj, tako da na eni strani iz zaboja gleda njena glava, na drugi strani pa stopala. Nato zaboj prežaga na polovico in oba dela razmakne. Gledalci se zdrznejo, ker jih je čarovnik z zaobljubo prepričal, da pripadajo glava in stopala isti pomočnici, čeprav je vmes nekako v trik vskočila še druga pomočnica, ki je iz zaboja pokazala svoje noge. Žaga gre tako v resnici med obema pomočnicama, ampak občinstvo tega ne ve, saj ga je iluzionist zavedel. Preobrat se pojavi, ko čarovnik razžaga zaboj in oba dela pomočnice tudi fizično loči.  

Zaplet v filmu se stopnjuje do največjega trika vseh časov, ki ga po naročilu enega od čarovnikov ustvari kar Nikola Tesla (David Bowie), skrivnostni znanstvenik in izumitelj. Žal pri tej domnevno vrhunski iluziji sploh ne gre več za trik, ampak za napravo, ki res naredi tisto, ker je pri klasični iluziji skupni produkt zaobljube in preobrata. Ne gre več za iluzijo čutov, ampak za pravo »čarovnijo« v resničnem svetu, ki jo lahko naredi čudežni električni stroj Nikole Tesle. Pri triku s čudežnim strojem se bistvo čarovnije prenese iz možganov publike v sam predmet na odru, kar pomeni, da ne gre več za iluzijo, ampak se v samem resničnem svetu zgodi nemogoče. Žal film »Skrivnostna sled« prav s tem prehodom iz iluzije v mistiko povsem po nepotrebnem pomeša žanre in proti koncu preide iz dobrega filma prevar in iluzij v povprečno fantazijo.

Umetnost optične iluzije

Znanstveniki, ki proučujejo mehanizme delovanja naših čutov, se danes veliko ukvarjajo prav s čutnimi iluzijami. Še posebno pozornost posvečajo optičnim iluzijam, ko recimo v neki sliki ves čas vidimo gibanje, čeprav vemo, da se noben njen del ne premika (slika desno). Veliko takih slik je v šestdesetih letih ustvarilo gibanje, imenovano optična umetnost ali »op art«. Pripadnike tega umetniškega gibanja, ki jih je širše občinstvo sodobne umetnosti spoznalo predvsem leta 1965 s pregledno razstavo »The Responsive Eye« (Občutljivo oko) v newyorškem Muzeju moderne umetnosti, je fasciniralo prav to, da si naša misel ob gledanju določenih geometrijskih vzorcev nujno ustvari popačeno podobo. Čeprav za neko sliko vemo, da so na njej črte ravne, tega nikakor ne moremo tudi neposredno videti, saj se nam ves čas zdi, da so ukrivljene (slika zgoraj).  

Bistvo teh optičnih iluzij, med katerimi so verjetno najbolj osupljive tiste, ki nam pred očmi pričarajo gibanje, čeprav hkrati vemo, da se na sliki nič ne premika, je v interakciji slike in našega čutnega sistema. V prenosu in procesiranju informacij, ki po živcih potujejo iz oči v možgane, nastane »napaka«. Razporeditev signalov s slike sproži živec, ki naj bi zaznaval gibanje, čeprav gibanja v resnici na sliki ni. Tako naši možgani na sliki vidijo gibanje, ker prihaja signal tudi po poti, ki posreduje informacijo o gibanju, čeprav tega zares ni. Iluzijo bi lahko primerjali s slabo narejenim detektorjem gibanja v prostoru, ki včasih sproži lažni alarm, saj narobe interpretira signale, ki prihajajo do senzorja. Enako je pri omenjenih optičnih iluzijah, le da je v tem primeru »slabo narejen senzor« kar naš čutni aparat. Po svoje smo pri tovrstnih iluzijah hkrati čarovniki in občinstvo.  

Sašo Dolenc

STANFORDSKI ZAPORNIŠKI EKSPERIMENT IN LUCIFERJEV EFEKT

Neke vroče avgustovske nedelje leta 1971 se je v kleti ameriške Univerze Stanford začel odvijati nenavaden eksperiment. Tamkajšnji profesor psihologije Philip Zimbardo je preko oglasa poiskal mladeniče in jim za plačilo 15 dolarjev na dan ponudil, da bi sodelovali pri znanstveni raziskavi. Javilo se je več kot 70 kandidatov, saj poleti ni bilo šole, prav tako pa so bili mladi prepričani, da bodo z malo dela lahko dobro zaslužili.

Zimbardovi sodelavci pri pripravi eksperimenta, ki velja za enega najbolj razvpitih v vsej zgodovini raziskav socialne psihologije, so se z vsemi kandidati najprej natančno pogovorili ter jih psihološko testirali. Izmed vseh prijavljenih so izbrali le 24 najbolj normalnih oziroma običajnih, ki niso imeli nobene kriminalne preteklosti, bili iz družin srednjega razreda in tudi drugače niso izstopali iz povprečja. Med izbranimi kandidati so nato z metom kovanca izžrebali devet izbrancev, ki so jih določili, da bodo pri poskusu igrali vlogo zapornikov, preostalih 15 pa je dobilo vloge paznikov. Osnovna ideja eksperimenta je bila, da bi vsi kandidati skupaj dva tedna v kleti oddelka za psihologijo stanfordske univerze gojili razmere, kakršne vladajo v resničnem zaporu.

Aretacije je izvedla prava policija

Raziskovalce je pri zastavitvi poskusa zanimalo predvsem vprašanje, kaj se zgodi, če postaviš dobre ljudi v zle okoliščine. Ugotoviti so nameravali, koliko vplivajo na dogajanje in odnose v zaporih tamkajšnje okoliščine in koliko značaj paznikov in pripornikov. Rezultati eksperimenta, ki se ga vsi udeleženci še danes spominjajo z nelagodjem, so bili šokantni. Razmere v namišljenem zaporu so že v nekaj dneh postale tako nevzdržne, da so morali poskus, ki naj bi po prvotnih načrtih trajal dva tedna, prekiniti že po šestih dneh.

Da bi bilo vzdušje čim bolj podobno pravemu, se je Zimbardo ob pripravi poskusa dogovoril s šefom lokalne policije, da so "zapornike", ki vnaprej niso vedeli, katero vlogo jim bodo dodelili, na nedeljsko jutro na njihovih domovih aretirali resnični policisti. Pred začudenimi sosedi so jih vklenili in jih odpeljali na policijsko postajo. Tam so jim, enako kot pravim zapornikom, odvzeli prstne odtise in jih z zavezanimi očmi odpeljali naprej v kletni zapor univerzitetne zgradbe. V eksperimentalni ječi jih je že čakala prva izmena paznikov, ki so bili sicer razdeljeni v tri izmene po pet ljudi. Tako je vsak paznik v zaporu prebil le osem ur na dan, enako kot traja delavnik paznikov v resničnem zaporu. Sam vodja eksperimenta Philip Zimbardo pa je hkrati igral tudi vlogo direktorja zapora.

Zapornike so ob prihodu v zapor sistematično dehumanizirali. Dodelili so jim številke, odvzeli so jim vse osebne predmete in jih vse preoblekli v enaka zaporniška oblačila. Podobno so dobili nova uniformirana oblačila tudi pazniki, ki jih zaporniki niso smeli klicati po imenu, ampak so jih morali naslavljati "gospod stražnik". Pazniki so nosili tudi sončna očala, tako da neposrednega kontakta z očmi med jetniki in nadzorniki ni bilo.

Povsem so se vživeli v svoje vloge

Prvi zapornik je padel v hudo depresijo že po 36 urah, prebitih v ječi. Imel je napade nenadzorovanega besa in joka, ki niso ponehali, tako da so ga morali po daljšem pogovoru izločiti iz eksperimenta in poslati domov. V naslednjih treh dneh so morali zaradi podobnih hudih oblik tesnobe odpustiti še tri zapornike, peti pa je zapustil poskus, ker je po vsem telesu dobil izpuščaje psihosomatskega izvora.

Čeprav so bili tako pazniki kot tudi zaporniki povsem običajni mladeniči in so lahko kadarkoli zapustili eksperiment, so se že v nekaj dneh tako vživeli v svoje vloge, da so povsem pozabili, da gre v resnici le za simulacijo razmer v zaporu. Naloga paznikov je bila sprva zelo preprosta, saj niso imeli drugih zadolžitev, kot da vzdržujejo red in mir v zaporu. Vendar pa se že drugi dan zapornikom ni ljubilo več izvrševati nalog, ki so jim jih zadali pazniki. Zabarikadirali so se v svoje celice in začeli zmerjati svoje stražarje. Takrat so se začele prve težave, ki so kasneje privedle do povsem nepričakovanih reakcij.

Pazniki so seveda želeli na vsak način ohraniti avtoriteto in poskrbeti, da jih bodo zaporniki ubogali, zato so domnevnega vodjo upora zaprli v celico za osamitev, drugi zaporniki pa so morali za kazen delati sklece, poskakovati, kasneje pa tudi kričati in žaliti drug drugega. Raziskovalci so dogajanje v eksperimentalnem zaporu vseskozi snemali (česar igralci menda niso vedeli), da bi lahko kasneje natančno analizirali vse situacije in reakcije obeh strani. Nekaj posnetkov dejanskega dogajanja tistega avgusta 1971 v kleti stanfordske univerze je dostopnih tudi na internetu na strani www.prisonexp.org, kjer si lahko preberemo tudi natančen opis izvedbe eksperimenta.

Eksperiment postane nevzdržen

Zanimivo je, da se je tudi sam Zimbardo tako vživel v vlogo direktorja jetnišnice, da so ga bolj skrbeli problematični zaporniki in poskus množičnega pobega kot beleženje podatkov in izvedba eksperimenta. Ko je eden od stražarjev slučajno ujel pogovor jetnikov o nameravanem množičnem pobegu, je to stražarje tako zaskrbelo, da je odšel Zimbardo kot direktor zapora celo na resnično policijsko postajo in policiste prosil, da bi jim začasno za uporne jetnike posodili kar pravi policijski zapor. Na srečo policija ni želela sodelovati, a že sam odhod na postajo priča o tem, da se je tudi Zimbardo povsem vživel v svojo vlogo.

Na realna tla ga je postavilo šele njegovo dekle Christina Maslach, ki je nedavno končala svoj doktorski študij in mu je pomagala pri izvedbi poskusa. Bila je edina od več deset zunanjih opazovalcev eksperimenta, ki je opozorila, da so udeleženci prestopili vse meje dobrega okusa in da ne gre več za znanost, ampak za izživljanje ene skupine mladeničev nad drugo. Po šestih dneh je Zimbardu postavila ultimat: končati mora eksperiment, ker so razmere v zaporu postale nevzdržne, sicer ga bo zapustila. Šele takrat se je Zimbardo zavedel resnosti situacije in poskus je tako po zgolj šestih dnevih in nočeh 20. avgusta 1971 prekinil.

Luciferjeva metamorfoza

Stanfordski zaporniški eksperiment je pokazal, da nore situacije lahko spodbudijo noro obnašanje tudi pri povsem normalnih ljudeh. Idejni vodja eksperimenta Philip Zimbardo je nedavno izdal odmevno knjigo z naslovom The Lucifer Effect: Understanding How Good People Turn Evil (Random House, 2007). V njej po 35 letih najprej natančno opiše in analizira poskus, ki so ga izvedli v začetku sedemdesetih, nato pa rezultate eksperimenta primerja s podobnimi pojavi v sodobni družbi. Zanimajo ga predvsem pojavi, ko se povsem običajni ljudje spremenijo v zlobne zločince, ki so pripravljeni zavestno škodovati drugim ljudem, jim zadajati bolečino ali jih v skrajnih primerih celo ubiti. Iz opisa takšne transformacije iz dobrega v zlo izvira tudi naslov knjige. Luciferjev efekt pomeni prav lahkotnost prehoda dobrega v zlo. Lucifer je bil namreč najljubši božji angel, nato pa se je spremenil v Satana.

V knjigi Zimbardo zelo natančno opisuje tudi zlorabe iraških zapornikov, ki so jih izvajali ameriški vojaki v bagdadskem zaporu Abu Grajb. Na sojenju enemu od vojakov je sodeloval tudi kot strokovnjak na strani obrambe, zato je lahko dogodke opisal zelo natančno. Presenetljivo je, kako je lahko ljubeč družinski oče in mož v nenavadnih okoliščinah postal pravo utelešenje hudiča. Pri vsem skupaj Zimbarda najbolj zanima, kateri so tisti ključni dejavniki okolja, ki sprožijo Luciferjev efekt oziroma transformacijo dobrega v zlo. Preprostih odgovorov na to vprašanje žal ni. Na spletni strani www.lucifereffect.com Zimbardo opiše nekaj metod, kako lahko sproti preverjamo svoje reakcije ob najrazličnejših dogodkih, da ne bi podlegli Luciferjevemu efektu.

Resnični dogodki v ameriškem mestu Palo Alto so bili pred nekaj leti tudi temelj scenarija za odmeven nemški film Das Experiment (2001), prav zdaj pa pripravljajo tudi hollywoodsko ekranizacijo slavnega dogodka. Pri vsem skupaj pa se sliši še najbolj nenavadno, da je izvedbo tega čudaškega eksperimenta odobrila celo takratna etična komisija, ki pa jo je skrbelo predvsem, ali je v kleti dovolj poskrbljeno za požarno varnost.

Sašo Dolenc

PSIHOFIZIKA OMAKE ZA ŠPAGETE

Dr. Howard Moskowitz je eden najuglednejših strokovnjakov na znanstvenem področju, ki se ga je prijelo nenavadno ime psihofizika. Naj takoj opozorimo, da ne gre za kakšno veščino polaganja rok in iskanja pozitivnih energij, ampak za povsem resno znanost. Moskowitz je iz psihofizike leta 1969 doktoriral na ugledni univerzi Harvard, veda, s katero se ukvarja, pa je še najbliže eksperimentalni psihologiji. Proučuje namreč odnose med čutnimi zaznavami in subjektivnimi vtisi, ki jih te porajajo pri ljudeh.

Bitka za idealno formulo

Po doktoratu se je Moskowitz odločil svoje akademsko znanje preizkusiti v resničnem svetu živilske industrije. V sedemdesetih letih je odprl svoje svetovalno podjetje in ena njegovih prvih strank je bila multinacionalka Pepsi. V tistem času je postalo priljubljeno umetno sladilo aspartam, ki je še danes eden bolj razširjenih nadomestkov sladkorja, v Evropi poznan tudi kot aditiv E951. Tovarna pijač Pepsi je pri Moskowitzu naročila študijo, koliko aspartama naj namesto sladkorja doda novi vrsti pijače, ki so jo poimenovali dietna pepsi. Vedeli so, da je pijača, ki vsebuje pod osem odstotkov sladila, premalo sladka, z več kot 12 odstotki pa je presladka. Koliko novega umetnega sladila naj torej vsebuje pločevinka pijače, da bo sladkost ustrezala kar največjemu številu potencialnih kupcev? Kakšna je torej formula za idealno dietno pepsi?

Moskowitz se je naloge lotil kot pravi empirični znanstvenik. V laboratoriju je pripravil različne vzorce dietne pijače pepsi, ki so se razlikovali le po količini vsebovanega sladila. Interval med 8 in 12 odstotki vsebnosti sladila je vzorčil po četrtinah odstotka, tako da je imel drugi najmanj sladek vzorec pijače 8,25 odstotka sladila, naslednji 8,5 in tako vse do 12 odstotkov. Nato je prosil več sto ljudi, da so preizkusili posamezne vzorce in izbrali tistega, ki jim je najbolj ustrezal.

Ni vse enako dobro za vse

Moskowitz je pričakoval, da se bo večina preizkuševalcev odločila za približno enako koncentracijo sladila, ki jo bo lahko preprosto določil iz povprečja ocen. Vendar rezultati poskusa nikakor niso dali enotnega odgovora. Preizkuševalci so se odločali za zelo različne odstotke sladila, ki se niso vrteli okoli neke idealne vrednosti, ki bi ustrezala največ ljudem.

Ker je Moskowitz poskus zelo skrbno zastavil in napak pri metodologiji ni mogel najti, so ga razpršeni rezultati zelo presenetili. Kako to, da ni bilo mogoče razbrati idealnega odstotka sladila, čeprav je bil vzorec preizkuševalcev dovolj velik, da bi se vzorec moral pokazati? Po dolgotrajnem razmišljanju o rezultatih poskusa se mu je končno posvetilo: Pepsi si je zastavil napačno vprašanje! Iskali so en sam ideal pijače pepsi, zares pa bi morali iskati več idealnih različic pijače. Predpostavka, da obstaja pri vseh vrstah hrane ideal, ki je všeč največ ljudem, je napačna.

Moskowitzova ideja je bila pomembna prelomnica v znanstvenem raziskovanju hrane in prehranjevanja. Vendar ga takrat ni nihče jemal resno. Njegove ideje o pluralnosti idealnih okusov istega živila prehranska industrija nikakor ni hotela resno obravnavati. Hodil je od vrat do vrat in pojasnjeval svojo idejo, a vsi so ga odslovili kot nekoga, ki trosi neumnosti.

Eksperiment s špageti

Nato je leta 1986 končno dobil priložnost, da opravi raziskavo okusov za Campbell's Soup Company, velikana v prehrambeni industriji. Zanimalo jih je, zakaj se njihova nova paradižnikova polivka za špagete, ki je zelo dobre kakovosti po vseh kulinaričnih standardih, ne prodaja tako dobro, kot se druge blagovne znamke, ki so že dlje na trgu.

Moskowitz se je seveda takoj lotil raziskave z upoštevanjem svojih novih spoznanj o pluralnosti idealnih okusov. V kuhinji tovarne Campbell's Soup je s pomočjo tamkajšnjih kuharjev pripravil 45 različic polivke za špagete. Vzorci so se razlikovali po množici različnih parametrov, kot so recimo vsebnost česna, slanost, sladkost, kislost, količina paradižnika, začinjenost … V receptih za omako je variiral vse parametre, za katere se mu je zdelo, da bi lahko pripomogli k drugačnemu okusu ali videzu jedi.

Nato se je z omakami odpravil na turnejo po ameriških mestih. Povsod je organiziral degustacije, na katerih so ljudje ocenjevali posamezne vzorce omake za špagete in na formularje zapisovali natančne občutke, ki so se jim porodili ob poskušanju posamezne omake. Po nekaj mesecih je pridobil goro podatkov o odnosu Američanov do različnih okusov polivke za špagete. Vendar se zdaj na podlagi svojih meritev ni lotil iskanja idealnega okusa polivke za špagete, ampak je poskušal v rezultatih odkriti več verzij omake, ki so bile všeč večjemu številu ljudi. In res je v meritvah odkril tri različne okuse, ki so jih ljudje najbolj pohvalili. Poskus je pokazal, da imajo Američani radi tri različne verzije omake za špagete: preprosto omako brez dodatkov, pikantno in omako z večjimi koščki paradižnika.

Tržni uspeh demokracije okusov

Najpomembnejši podatek je dala tretja različica polivke, saj v osemdesetih omake za špagete z večjimi koščki paradižnika v prodajalnah z živili niso prodajali, ker je ni nihče izdeloval. Moskowitz je zato naročnikom raziskave svetoval, naj uvedejo novo serijo polivke, ki bi ustrezal okusu tretjine Američanov, katerih želje doslej ni še nihče uslišal. Tovarna je res sledila svetovalčevem predlogu in nova serija polivke je takoj dosegla zelo dober prodajni uspeh. Proizvajalci omake so v naslednjih desetih letih z novo linijo paradižnikove omake za špagete zaslužili 600 milijonov dolarjev.

Šele ob tem uspehu z novo različico omake so tudi drugi proizvajalci hrane spoznali, da je treba idejo o pluralnosti idealnih okusov, ki jo je Moskowitz razglašal že veliko let, a mu ni nihče zares prisluhnil, vzeti resno. Od takrat nam proizvajalci hrane ponujajo različne verzije okusov posameznih živil, ne samo ene, idealne oblike. Tako imamo zdaj celo vrsto različnih okusov gorčic, omak, jogurtov, oljčnega olja, kisa, kruha …

Ne vemo, kaj imamo v resnici radi

Dolga desetletja je v prehranski industriji veljalo prepričanje, da je treba ljudi spraševati, kaj si želijo imeti na jedilniku, in jim to potem ponuditi. Tovarne živil so imele testne skupine jedcev, ki so jih občasno povprašali, ali si želijo kak nov okus ali novo različico hrane, ki so jo proizvajali. A zanimivo, v vseh teh letih ni nihče predlagal, da bi si želel polivko za špagete z večjimi koščki paradižnika. Ljudje zares niso vedeli, da jim takšna omaka ustreza, dokler je niso poskusili.

Moskowitzove ugotovitve so tudi v poznejših poskusih za druge naročnike pokazale, da se ljudje pogosto ne zavedamo prav dobro, kakšne okuse imamo najraje. Sam pravi, da »misel pogosto ne ve, kaj si jezik želi«. Ugotovil je, da se ljudje velikokrat motimo pri opisovanju svojih najljubših različic jedi, saj na degustaciji različnih okusov ne izberemo tistega, za katerega smo menili, da ga imamo najraje.

Idealne različice ni

Pred tem pomembnim spoznanjem so bili izdelovalci hrane prepričani, da jim lahko z novo različico omake, gorčice, kruha, olja ali česa podobnega uspe le, če jo porabniki prepoznajo za boljšo od tiste, ki je že na trgu. Za novo znamko oljčnega olja naj bi se torej kupci odločili le, če je še bolj deviško, naravno, čisto in sploh najboljše. V praksi so tovarne zato pogosto naredile le lepšo embalažo, spremenile ime in dvignile ceno, pa so bili ljudje že prepričani, da imajo pred seboj izdelek, ki je bliže idealu.

Moskowitzova nova teorija je prepričanje, da želijo ljudje izdelke, ki so čim bliže idealom popolnosti, zanikala. Morda ljudje miselno res raje segamo po domnevno bolj idealnih izdelkih, a naš jezik se za to ne meni preveč. Zakaj? Zato ker imamo različni ljudje različne idealne okuse, a se tega praviloma sploh ne zavedamo.

Moskowitz je razbil kuharski mit o platoničnih kulinaričnih idealih posameznih jedi. Po njegovo kulinaričnih univerzalij oziroma najboljših idealnih različic posameznih jedi ni. Noben še tako dober ideal ne osreči vseh ljudi. Od iskanja enega samega ideala se je treba preusmeriti k raziskovanju raznolikosti.

Sašo Dolenc

DOJENČKI MED KANTOM IN MEHKUŽCI

Bertrand Russell je v svoji Zgodovini filozofije zapisal, da se je moral od sedemnajstega stoletja naprej vsak pomembnejši intelektualni napredek začeti z napadom na katero od Aristotelovih doktrin. Z Aristotelovimi spisi in teorijami je bila namreč zahodna misel prežeta več kot tisočletje, tako da je bilo nekaj povsem normalnega, da so se morale nove teorije najprej definirati skozi kritiko idej tega velikega antičnega filozofa.

Tudi v razvojni psihologiji otrok je v drugi polovici dvajsetega stoletja veljala podobna situacija, kot jo je Russell opisal za filozofijo. Od začetka šestdesetih do zgodnjih osemdesetih let so temu področju znanosti dominirale predvsem teorije švicarskega psihologa, naravoslovca in filozofa Jeana Piageta. Vsakršen napredek v znanstveni obravnavi miselnega razvoja otrok je obvezno izhajal iz Piagetevih teorij in jih poskušal nekako dopolniti ali nadgraditi.

Prvi znanstveni članek pri desetih

Morda se sliši nenavadno, a najpomembnejši raziskovalec otroške psihologije po izobrazbi sploh ni bil psiholog, prav tako pa tudi sam ni imel otroštva, kakršnega običajno poznajo otroci. Njegov oče je bil strog profesor srednjeveške zgodovine, mama pa psihično zelo nestabilna, zaradi česar je bila večkrat tudi hospitalizirana, tako da družinsko življenje nikakor ni bilo idilično. Še kot otrok se je Piaget začel ukvarjati s preučevanjem ptic, fosilov in školjk, pa tudi z gradnjo mehaničnih naprav, vse z namenom, da bi se zamotil in pobegnil iz zanj morečega okolja družine. Že pred desetim letom je tako napisal svojo prvo knjigo o pticah regije v Švici, v kateri je živel.

A ponos nad knjigo mu je hitro razblinil strogi oče, ki jo je imel zgolj za kompilacijo drugih virov in ne za pristno sinovo delo. Pri desetih se je tako Piaget odločil, da se bo svojih raziskav lotil na način, da mu nihče ne bo mogel nikoli ničesar očitati. Ko je v parku opazil vrabca albina, je o tem napisal kratko znanstveno poročilo in ga poslal lokalni prirodoslovni reviji. Urednik, ne vedoč, da je avtor članka desetletni deček, je poročilo leta 1907 brez pripomb objavil.

Uspeh s člankom je Piageta ohrabril, da je pisal direktorju prirodoslovnega muzeja v Neuchâtelu, kjer je živel, in ga prosil, če bi lahko preučeval njihove zbirke v času, ko jih ne potrebuje nihče drug. Direktor je mlademu učenjaku prisluhnil in mu dovolil, da je klasificiral in označeval zbirko školjk. Štiri leta je dvakrat na teden po štiri ure prebil v muzeju in se postopoma toliko naučil, da je lahko objavljal znanstvene članke o mehkužcih v zooloških revijah, še preden je dopolnil šestnajst let.

Seveda nihče od bralcev njegovih znanstvenih razprav ni vedel, da je njihov avtor tako mlad. V tistem času je bila komunikacija v akademskem svetu še vedno zelo počasna, zato so še dolgo po objavi prvih člankov znanstveniki po Evropi domnevali, da se pod vedno bolj znanim imenom strokovnjaka za mehkužce skriva kak mladi znanstvenik na podoktorskem izpopolnjevanju, ne pa osnovnošolec. Zabavna dogodivščina, do katere je prišlo zaradi nevednosti znanstvene javnosti glede Piageteve starosti, se je zgodila, ko mu je direktor osrednjega švicarskega prirodoslovnega muzeja iz Ženeve poslal pismo, v katerem mu je, zgolj na osnovi njegovih strokovnih objav, ponudil mesto kuratorja njihove zbirke mehkužcev. Piaget je ponudbo seveda prijazno odklonil, saj takrat ni bil še niti na gimnaziji, kaj šele na univerzi.

Kako razmišljajo dojenčki

Piagetevo zanimanje za zoologijo so zmotile šele daljše počitnice pri botru, ki mu je odprl oči tudi za druga področja znanosti in še posebej za filozofijo. Mladega strokovnjaka za školjke so filozofska vprašanja takoj pritegnila, najbolj pa se je navdušil nad epistemologijo. Na koncu počitnic je imel tako že nov življenjski cilj: z biološkega vidika je želel pojasniti, kako pri človeku poteka proces spoznavanja in kako sploh pridemo do zanesljivega znanja. "Piaget je hotel najti povezavo med Kantom in mehkužci, med epistemologijo in biologijo," so njegov novi znanstveni projekt slikovito opisali v enem od njegovih življenjepisov.

Piageteva ključna ideja je bila, da lahko končni cilj raziskave - pojasnitev procesa spoznavanja - doseže tudi tako, da sistematično preučuje razvoj otrok od prvih trenutkov življenja naprej. V tridesetih letih dvajsetega stoletja je tako začel sistematično beležiti vse, kar se je dogajajo v življenju njegovih treh otrok. Jacqueline, Lucienne in Laurent so kmalu postali glavni zvezdniki njegovih knjig in znanstvenih razprav.

Iz Piagetevih knjig lahko tako o njegovih otrocih izvemo veliko več intimnih podatkov, kot jih poznamo o lastnih. V njegovih "domačih laboratorijskih dnevnikih" so bili namreč do minute natančno opisani vsi dogodki in spremembe pri otrocih, tudi takšni, ki jih običajni starši še opazili ne bi. Ob tej množici podatkov pa je treba posebej poudariti, da se je to dogajajo v času, ko niso imeli na voljo kamer in drugih snemalnih naprav, ampak samo pero in papir. Velike zasluge za množico zbranih podatkov ima Piageteva žena Valentine, s katero sta se spoznala na univerzi, saj je bila sprva njegova študentka.

Otroci kot tuja živalska vrsta

Piageta že od vsega začetka niso zanimala klasična vprašanja, kakršna so si zastavljali njegovi sodobniki, ki so raziskovali razvoj otrok. Na probleme je poskušal gledati z drugega zornega kota. Ni ga recimo zanimalo, pri kateri starosti dosežejo otroci kako znanje ali veščino, ampak zakaj delajo vsi otroci do določene starosti enake napake, ko poskušajo obvladati kako novo spretnost.

Seveda Piaget ni bil prvi, ki je otroke opazoval, kot da bi bili neka tuja živalska vrsta, katere obnašanje bi rad raziskal. To je s svojimi otroci počel pred njim vsaj še Darwin. Bil pa je prvi, ki dojenčkov in otrok ni obravnaval kot nekakšne poenostavljene verzije odraslih ljudi, ampak kot bitja, katerih način delovanja in dojemanja sveta je bistveno odvisen od razvojne stopnje, v kateri so.

Piaget je z opazovanjem in poskusi med drugim pokazal, da je svet, kakor ga doživljajo dojenčki, zelo skrivnosten, morda celo pravljičen. Opazil je namreč, da otrok do približno devetih mesecev starosti nima zavedanja o trajanju posameznih predmetov. Z velikim zanimanjem lahko tako opazuje igračko, ki mu jo pokažemo. Ta otroka tako navduši, da se začne plaziti proti njej, a če medtem igračko pokrijemo recimo s krpo, dojenček takoj izgubi zanimanje za kraj, kjer se sicer še vedno nahaja igračka, a je zaradi krpe ne more videti. Če pa predmet nasprotno prekrijemo z nečim prozornim, tako da ga otrok še vedno vidi, zanimanja zanj ne bo izgubil.

Verjetno bi danes težko našli koga, ki dvomi, da posamezni predmeti obstajajo tudi takrat, ko jih ne opazuje. Morda je kje kak zmeden filozof, ki takšne ideje teoretično premleva, a v vsakdanjem življenju se nikakor ne da normalno delovati, če ne verjamemo v obstoj predmetov tudi takrat, ko jih neposredno ne vidimo. Piaget pa je na osnovi svojih raziskav pokazal, da dojenčki do določene stopnje razvoja živijo v prepričanju, da se predmeti pač pojavljajo in izginjajo tako kot v kakšni pravljici ali v čarovniški predstavi.

Podoba sveta raste skupaj z otroki

Če malo poenostavimo, je bistvo Piageteve teorije, da se miselni svet otrok razvija skozi posamezne faze, ki pa niso preprosto le poenostavljene oblike miselnega sveta odrasle osebe, ampak ima vsako obdobje razvoja svoje specifične značilnosti. Tako kot je struktura miselnih kategorij, v katerih dojemamo svet, močno odvisna od kulture, v kateri smo bili vzgojeni, je miselni svet otrok močno odvisen od razvojnega obdobja, v katerem se trenutno nahajajo.

Zadnja desetletja so novi znanstveni pristopi, s pomočjo katerih lahko raziskovalci recimo v realnem času spremljajo aktivnosti posameznih delov v možganih, omogočili veliko novih spoznanj, ki so med drugim pomembno nadgradila tudi Piageteve klasične teorije. A tudi ti novi pristopi so še vedno zvesti osnovnemu raziskovalnemu programu, ki si ga je že v mladosti zadal švicarski raziskovalec mehkužcev: z biološkega vidika je želel pojasniti, kako pri človeku poteka proces spoznavanja.

SMO LJUDJE RES RACIONALNA BITJA?

Verjetno bi si vsak želel kot poskusni zajček sodelovati v znanstvenem poskusu, pri katerem bi lahko v nekaj minutah brez napornega dela zaslužil sto evrov. Le na nekaj preprostih vprašanj bi morali odgovoriti in lahko bi pobrali denar. V čem je skrivnost? Do lahkega zaslužka lahko pridete, če imate srečo, da vas povabijo k sodelovanju pri kakem od poskusov na dokaj novem področju znanosti, ki se imenuje eksperimentalna ekonomija. Pri enem od takšnih poskusov, s katerimi znanstveniki proučujejo, kako se ljudje odločajo v najrazličnejših okoliščinah, se dva naključna udeleženca poskusa znajdeta vsak v svoji sobi. Drug o drugemu ne vesta ničesar in po pravilih tudi nikoli v prihodnosti ne bosta mogla izvedeti identitete soigralca, ki je v drugi sobi.

Koliko evrov bi podarili neznancu?

Nato enemu od igralcev ponudijo sto evrov, drugemu pa nič. Tisti, ki je prejel bankovec, dobi navodilo, naj si denar podeli s svojim anonimnim soigralcem. Lahko mu da ves znesek, nič ali katero koli vrednost vmes. Delež, ki ga je prvi igralec pripravljen deliti, nato sporočijo drugemu igralcu. Ta ima možnost, da denar sprejme ali zavrne. Če denar sprejme, potem obdržita oba igralca vsak svoj delež denarja, odideta in poskusa je konec. Če pa drugi ponudbo prvega zavrne, nihče ne dobi nič. Igra se konča tako, da oba odideta brez evrov.

Recimo, da ste poskusni zajček v takšnem poskusu. Dodelijo vam sto evrov in odločiti se morate, kako jih boste delili z osebo, ki je ne poznate in je ne boste nikoli spoznali, prav tako ta oseba ne ve in ne bo vedela prav nič o vas. Koliko evrov bi ji namenili? Jasno je, da bi bila edina prava in povsem racionalna odločitev, da vaš anonimni soigralec sprejel katero koli ponudbo, ki mu jo namenite. Vendar ljudje nismo zgolj racionalna, ampak tudi čustvena bitja. Če soigralcu dodelite premajhen delež stotih evrov, je zelo verjetno, da bo užaljen in bo ponudbo zavrnil, čeprav bosta s to njegovo odločitvijo na koncu oba na slabšem. Če mu namenite preveč, boste ob svoj zaslužek. Kakšna je torej najprimernejša delitev?

Ko so znanstveniki to igro zares igrali z velikim številom naključnih igralcev, ki so v resnici s seboj domov lahko odnašali evre oziroma dolarje, so ugotovili, da dve tretjini ljudi drugemu igralcu v igri ponudi več kot 30 odstotkov denarja, ki ga dobijo v delitev. Le nekaj odstotkov udeležencev se odloči za tvegane ponudbe pod 20 odstotkov. Da so takšne odločitve res tvegane, pove podatek, da v resnici več kot polovica igralcev zavrne ponudbe pod 30 odstotki denarja, čeprav s tem oba igralca izgubita ves dobiček.

Homo economicus

Igra z ultimatom, ki smo jo opisali, je le ena od mnogih, ki jih raziskovalci s področja eksperimentalne ekonomije igrajo v svojih laboratorijih, da bi ugotovili, kako se ljudje odločajo v različnih okoliščinah. Ena prvih splošnih ugotovitev takšnih iger je bila, da se ljudje nikakor ne odločamo samo povsem racionalno, tudi kadar imamo dovolj časa za premislek. Pa ne zato, ker zase najugodnejše odločitve ne bi poznali ali prepoznali, ampak ker sebičnost oziroma skrb za lastni največji dobiček in ugodje praviloma ni visoko cenjena vrednota v družbi.

Teoretiki ekonomije so dolgo časa modele, s katerimi so simulirali delovanje družbe, gradili na predpostavki, da družbo sestavljajo človeška bitja, ki bi jih lahko imenovali Homo economicus. Zanje se predpostavlja, da se odločajo racionalno in si prizadevajo predvsem čim bolj povečati svoje osebno ugodje. A poskusi z resničnimi osebami, ki jih že veliko let delajo eksperimentalni ekonomisti, vse bolj kažejo, da so ljudje zares mešanica Homo economicusa in Homo emoticusa. Ljudje se odločamo veliko bolj čustveno, kot bi se idealno razumsko bitje, ki bi mu šlo zgolj za čim večje lastno ugodje. Še najbliže idealu Homo economicusa so menda študentje ekonomije – vsaj tako kažejo rezultati poskusov, ki so jih opravili že na mnogih različnih skupinah in kulturah.

Igra, v kateri ste diktator

Ekonomisti so podrobno proučili tudi malo spremenjeno obliko igre deljenja denarja z neznancem, ki smo jo že opisali. Tokrat drugi igralec nima možnosti ultimata, kar izbiro po svoje še poenostavi. Igra se konča že, ko se prvi igralec odloči, kolikšen delež denarja bo namenil drugemu, če sploh kaj. Tu kakršna koli preračunljivost odpade, saj ni bojazni, da bi drugi igralec obema izničil dobiček. Prvi lahko preprosto pobere ves denar in odide. Nihče ga ne bo obsojal, saj je igra povsem anonimna.

A vseeno je takšnih odločitev pri pravi igri, ki so jo poimenovali preprosto igra diktatorja, malo. Kar 80 odstotkov igralcev, ko prvič igra to obliko igre, dodeli drugemu anonimnemu soigralcu vsaj nekaj denarja, 20 odstotkov ljudi pa je pripravljeno drugemu igralcu odstopiti kar polovico vsega dobička. Res pa je, da se pripravljenost na delitev denarja močno zmanjša, če mora pred poskusom igralec za znanstvenike, ki vodijo poskus, opraviti kakšno manjše delo, saj si pri sebi tako lahko opraviči odločitev, da si obdrži večji delež podarjenega denarja.

Kako predvideti odločitve drugih?

Za poskuse, ki jih izvajajo na področju eksperimentalne ekonomije in teorije iger, je značilno, da morajo igralci pri premisleku o svoji odločitvi predvideti tudi, kako se bodo odločali soigralci. Predpostavka, da se bo soigralec zmeraj odločil povsem racionalno oziroma tako, kot je zanj najbolj ugodno, ni najboljša, kot se večinoma pokaže v praksi. Igranje, ko se opiramo zgolj na iskanje variant in potez v igri, najbolj razumnih za vse igralce, praviloma ne vodi do upeha.

Pustimo za trenutek ob strani to, da je pripravljenost obdarovati popolne neznance lepa in cenjena vrednota, in se raje vprašajmo, ali obstaja za takšne altruistične navade ljudi tudi kak drug razlog kot to, da smo pač dobrega srca? Ena od hipotez, ki so jih postavili znanstveniki, je, da smo ljudje v preteklosti praviloma živeli v manjših skupnostih, ko so se vse informacije o odločitvah posameznikov hitro razširile. Naš čustveni aparat, ki nam nezavedno svetuje, kako naj se odločamo, je tako naravnan na okoliščine, ko popolna anonimnost ni mogoča. Čustveno se torej odzivamo, kot da bodo prej ali slej domači, prijatelji in sosedi izvedeli za naše odločitve, zato temu prilagodimo tudi svoja dejanja. Ko nas raziskovalci denimo preizkušajo med igranjem igre diktatorja, merijo bolj odziv našega čustvenega aparata kot našo inteligenco.

Zadovoljstvo maščevanja

Zadnja modna muha bogatejših laboratorijev na področju eksperimentalne ekonomije je opazovanje dogajanja v možganih posameznega igralca, ko recimo sodeluje pri igri ultimata. Igralca, ki se mora odločiti, ali bo ponujeno delitev denarja sprejel ali zavrnil, postavijo v napravo, ki jo v medicini uporabljajo za opazovanje delovanja možganov (fMRI). Naprava meri aktivnost v posameznih delih možganov igralca. S poskusi so ugotovili, da se ob zavrnitvi denarja, ko se zdi igralcu ponujena vsota prenizka in jo zavrne, čeprav ve, da bosta tako oba izgubila ves denar, v možganih sprožijo mehanizmi, povezani z občutjem zadovoljstva. Igralec je ob zavrnitvi denarja deležen občutja zadovoljstva, saj se je soigralcu maščeval. Zato so raziskovalci postavili hipotezo, da je igralec pripravljen sprejeti delež denarja le, dokler je veselje, ki ga sproži sprejetje, večje od veselja, ki ga v možganih sproži maščevanje skopemu soigralcu.

Sašo Dolenc

ZDRAVILNA MOČ MIŠLJENJA

Ko je imela Marthe Brossier dvaindvajset let, so se v njeno telo, kot so takrat dojemali takšne dogodke, naselili demoni. Imela je klasične simptome obsedenosti s hudičem: krče, tresavico in vedla se je nasilno. Vse to naj bi dokazovalo, da njeno telo vodijo njej tuje nevidne sile. Takratni običaj je veleval, da so sorodniki v takšnih primerih poklicali duhovnika, ki je začel proces izganjanja hudiča iz telesa obolele, a tokrat so se začele širiti govorice, da Marthe vse skupaj le igra. Njeni znanci so bili prepričani, da se zgolj pretvarja, da jo je prevzel hudič, v resnici pa ni z njo nič narobe. Primer je hitro zaslovel tudi zunaj njene vasi in zgodba o nenavadnem medicinsko-demonskem problemu je segla celo do francoskega kraljevega dvora. Leta 1598 je zato kralj Henrik IV. poprosil svojega zdravnika Michela Marescota, naj razišče primer Marthe.

"Nič od hudiča, veliko hlinjenja, malo bolezni"

To je bilo obdobje rojevanja moderne znanosti, saj je ravno v tem času Galileo Galilej postavljal osnove fizike, Johannes Kepler pa je razmišljal, kako bi pojasnil ustroj celotnega kozmosa. V zraku je bilo čutiti prihod novih metod raziskovanja sveta in narave, kar se je poznalo tudi v takratni medicini. Zdravnik Marescot se je tako s svojimi kolegi primera mlade pacientke, ki naj bi jo obsedel hudič, lotil s presenetljivo moderno metodo. Marthe je ponudil v pitje posvečeno vodo, za katero so vsi vedeli, da je demoni nikakor ne morejo prebaviti, podobno kot vampirji ne marajo česna. Vendar Marthe ni povedal, da gre za posvečeno vodo, ampak ji je rekel, da pije povsem navadno tekočino. Seveda ni bilo nikakršne reakcije.

Nato ji je prebral še odlomek iz Vergilove Eneide, a se je zlagal, da ji bere iz Svetega pisma. Tokrat se je Marthe odzvala s klasičnimi simptomi obsedenosti, ki naj bi dokazovali, da je pod vplivom demonov. Marescot je na njej izvedel še več podobnih eksperimentov, ki so ga prepričali, da pred seboj nima klasičnega primera obsedenosti. Svoje ugotovitve je strnil v slavni stavek: "Nič od hudiča, veliko hlinjenja, malo bolezni."

Tistikrat se je prvič dogodilo, da je nekdo apliciral znanstveno metodo na primer obsedenosti s hudičem. Od takrat naprej namreč ni bilo več dovolj, da je ženska navzven kazala znamenja obsedenosti z demoni, ampak so bili za takšno diagnozo potrebni objektivni in zunanje preverljivi dokazi. Marescot je s sodelavci predlagal več testov, ki bi neizpodbitno pokazali, da so neko osebo prevzele zle sile. Šteli naj bi le zelo očitni znaki, ki se jih nikakor ni dalo pojasniti drugače kot s hipotezo, da telo obolele usmerja neka njej zunanja sila. Če je med napadom obsedenosti, recimo, govorila in razumela jezike, ki jih sicer ni poznala, je bilo to močno znamenje, da njeno telo izrablja nekdo drug.

Zdravilna moč sugestije

Podobne zgodbe, kot so se dogajale pred mnogimi stoletji in so jih pripisovali obsedenosti z demoni ali čudežem, se v malo drugačni obliki dogajajo tudi v našem času. Lep primer je zgodba gospoda Wrighta, ki se je dogodila kmalu po drugi svetovni vojni v ZDA.

Gospod Wright je bil hudo bolan. Ko so ga sprejeli v bolnišnico, je komaj še dihal. Imel je raka limfnih vozlov. Po telesu je imel veliko tumorjev, nekatere tudi v velikosti pomaranče. Bil je na kisiku in pomirjevalih in ko so zdravniki ugotovili, da se rak ne odziva na nobeno od ustaljenih terapij, so izgubili vsako upanje. Vendar pa se pacient nikakor ni hotel vdati. Nekako je izvedel, da v bolnišnici, v kateri so ga zdravili, prav v tem času preizkušajo novo zdravilo krebiozen, ki so ga pridobili iz konjskega seruma. Samega sebe je prepričal, da je krebiozen čudežno zdravilo, ki ga bo pozdravilo. Čeprav ni bil primeren kandidat, da bi sodeloval v klinični študiji, so se ga po dolgem prepričevanju vseeno usmilili in mu vbrizgali injekcijo zdravila.

Njegov zdravnik se je takole spominjal dogodkov, ki so sledili: "Zapustil sem ga šibkega, ko je hlastal za zrakom in bil povsem priklenjen na posteljo. Zdaj pa hodi po oddelku, kramlja ves vesel s sestrami in vse naokoli navdaja z dobro voljo. Takoj sem hitel pogledat tudi druge paciente, ki so hkrati dobili enako injekcijo. Pri drugih nisem opazil nobene spremembe, kvečjemu na slabše. Samo gospod Wright si je čudežno opomogel. Tumorji so se mu stalili kot snežne kepe na vroči peči; v zgolj nekaj dneh so se zmanjšali na polovico."

Wrightova čudežna ozdravitev pa je trajala le, dokler v časopisu ni prebral novice, da znanstveniki niso dokazali zdravilne moči krebiozena. Takrat se je Wrightovo zdravstveno stanje takoj spet bistveno poslabšalo. Ko se je vrnil v bolnišnico, pa mu zdravniki, tokrat v njegovo dobro, niso povedali vse resnice o zdravljenju, ki ga načrtujejo. Prepričali so ga, naj ne verjame časopisom. Po njihovi interpretaciji naj bi se mu stanje ne poslabšalo zato, ker zdravilo ne deluje, ampak le zato, ker se je moč prvega odmerka iztrošila, zato potrebuje nov odmerek. Napletli so mu tudi zgodbo, da bodo čez nekaj dni dobili povsem novo, še dodatno izboljšano različico tega zdravila, ki mu ga bodo lahko nemudoma vbrizgali.

Wright je tako željno čakal na prihod zdravila in ga seveda kot prvi v bolnišnici tudi prejel. Vendar tokrat v injekciji ni bilo krebiozena, ampak navadna destilirana voda. Vseeno pa je bila Wrightova reakcija na drugi odmerek domnevnega zdravila še bolj spektakularna, kot je bila reakcija na prvo injekcijo. Tumorji so ponovno uplahnili in v nekaj dneh so ga razglasili za zdravega in poslali domov. Zelo nenavadno za človeka, ki pred nekaj tedni brez dodatnega kisika ni mogel niti dihati.

Nekaj časa je bilo z njim vse v redu, dokler ni American Medical Association razglasila končnih rezultatov analize delovanja krebiozena. Čudežno zdravilo se je ob natančnih testih izkazalo za neučinkovito, in to ugotovitev so povzeli tudi mediji. Ko je Wright prebral poročilo, se mu je zdravje ponovno bistveno poslabšalo. Odpeljali so ga v bolnišnico, kjer je čez dva dni umrl.

Zgodovina "duhovne medicine"

Z nenavadno zgodbo o gospodu Wrightu, ki so jo prvič predstavili leta 1957 v eni od strokovnih revij za psihiatrijo, začenja svojo zanimivo knjigo z naslovom The Cure Within: A History of Mind-Body Medicine (W. W. Norton, 2008) profesorica zgodovine znanosti na univerzi Harvard Anne Harrington.

V poplavi najrazličnejših knjig sumljivega izvora o pomenu "pozitivnega mišljenja" za naše zdravje in dobro počutje je resna študija na to temo izpod peresa ugledne harvardske zgodovinarke znanosti vsekakor zelo dobrodošla. Avtorica nam skozi zanimive zgodbe predstavi zgodovino zdravljenja s pomočjo sugestije in podobnih miselnih tehnik, ko zdravila niso klasična kemijsko-biološka, ampak imajo obliko besed, dotikov, misli in podobnih nematerialnih virov. Opiše vse od izganjanja hudiča (primer Marthe Brossier) in psihoanalize do vzhodnjaških tehnik meditacije, joge in podobnih metod sproščanja.

Medicina se je skozi stoletja zelo dobro naučila, kako za posamezno metodo zdravljenja ali novo zdravilo nedvoumno pokazati, da v resnici deluje. Za registracijo katerega koli preparata, ki se prodaja kot zdravilo, je treba izvesti natančne klinične študije, ki so praviloma dvojno slepe. To pomeni, da ne pacient ne zdravnik ne vesta, katere tablete vsebujejo učinkovino in katere ne. Šele če se v skupini, ki je prejemala učinkovino, pokaže statistično dovolj velika razlika v primerjavi s skupino, ki je prejemala placebo, se učinkovina tudi uradno lahko registrira kot zdravilo.

Registrirana zdravila so torej le tista, ki delujejo ne glede na pozitivno ali negativno naravnanost pacienta. S takšnimi dvojno slepimi kliničnimi študijami se želijo znanstveniki izogniti predvsem učinku placeba in se tako prepričati, da je res učinkovina v zdravilu tista, ki zdravi, in ne miselna naravnanost pacienta.

Idealno pa bi seveda bilo, če bi se dalo v tabletah prodajati tudi placebo in bi ga lahko zdravnik tudi predpisal, recimo dve tableti na dan. A žal učinek placeba ne deluje, če pacient ni trdno prepričan, da mu nekaj lahko pomaga. In prav tu je mesto za komplementarno medicino, kot se imenuje področje zdravljenja, ki dokaj učinkovito izkorišča prav placebo. V večini razvitih držav, kjer je odnos med znanstveno in komplementarno medicino dobro urejen, obe veji delujeta v medsebojnem soglasju. Morda je čas, da se ta odnos tudi pri nas končno uredi.

Sašo Dolenc

MAGNETI, DEMONI IN DOMIŠLJIJA

Spektakel izganjanja demonov je bil dolga stoletja praviloma v domeni Cerkve. Bolj ali manj uspešni eksorcisti so prirejali atraktivne predstave, ki so občinstvu jemale dih. Eden najbolj učinkovitih in razvpitih je bil v drugi polovici osemnajstega stoletja oče Johann Joseph Gassner. Njegove predstave izganjanja demonov so bile legendarne. Običajne prikaze obsedenosti z demoni je nadgradil z dramatičnimi prijemi, kot je na primer ukaz demonu, ki je obsedel obravnavano osebo - večinoma so bila to mlada dekleta - naj najprej poveča hitrost njenega bitja srca, nato pa naj ga upočasni.

Po drugem ukazu je navzoči zdravnik dekle pregledal in ugotovil, da sploh nima več pulza, da se ji je srce ustavilo, in je zato dekle razglasil za mrtvo. A Gassner je ostal povsem miren in je v naslednjem trenutku le ukazal demonom, ki so bili odgovorni za dogajanje, naj nemudoma zapustijo dekletovo telo. In res je dekle oživelo ter se postavilo na noge, navdušeni opazovalci dogajanja pa so ugotavljali, da je Gassner res mojster svoje obrti.

Opisano se je dogajalo v drugi polovici osemnajstega stoletja, v dobi razsvetljenstva, ko so se posvetne oblasti poskušale otresti vpliva Cerkve, zato jim taka očitna oblast nekega duhovnika nad "nevidnimi silami" nikakor ni bila pogodu. Tako je na pobudo lokalnih zdravnikov bavarski princ leta 1774 ustanovil komisijo, ki naj bi raziskala, ali pri vsem skupaj morda le ne gre za prevaro. Eden od članov te komisije je bil tudi mladi zdravnik Franz Anton Mesmer, ki ga je še posebej zanimala uporaba Newtonove teorije gravitacije v medicini.

Čeprav se to danes rado pozablja, so imeli tudi veliki junaki iz zgodovine znanosti kakšne, gledano skozi današnje oči, zelo nenavadne ideje. Najrazličnejše tekočine, ki naj bi se pretakale po telesih ljudi in živali in bile v telesu odgovorne za prenos čutnih informacij in še marsičesa drugega, so bile v tistem času zelo popularne, še zlasti po odkritju pomena kroženja krvi. Newton je tako nekje dejal, da morda človeško telo vsebuje nevidno tekočino, ki se odziva na gravitacijo planetov podobno, kot ti povzročajo plimovanje morja.

Spektakel zdravljenja z magneti

Ko se je Mesmer kot član komisije za preiskavo magičnih sposobnosti razvpitega duhovnika soočil z dejstvi, jih je poskušal interpretirati ne skozi cerkveni, temveč skozi "znanstveni" pogled. Začel je eksperimentirati in kaj hitro je ugotovil, da lahko pri domnevno z demoni obsedenih dekletih tudi sam povzroči podobna stanja kot oče Gassner. Sprva je vse skupaj razlagal s pomočjo nekakšne "Newtonove teorije telesnih tekočin", a si je kasneje premislil in namesto na gravitacijo začel prisegati na magnetizem. Kar je prej imenoval "živalska gravitacija", je zdaj dobilo novo ime - "živalski magnetizem".

Tej preobrazbi je botrovalo zdravljenje sedemindvajsetletnega dekleta, ki ji drugi zdravniki niso znali pomagati. Po namigu nekega jezuita naj bi ji pomagalo zdravljenje s pomočjo magnetov. Mesmer se je odločil poskusiti in je v ta namen kupil set magnetov, dekle pa je v resnici okrevalo. Ta "uspeh" ga je prepričal, da je "živalski magnetizem" resnično pomemben dejavnik uravnavanja zdravja telesa, kmalu pa je svojo magnetno teorijo še dodatno nadgradil. Ugotovil je namreč, da za dosego želenih učinkov sploh ne potrebuje magnetov, povsem zadoščajo že njegove roke.

Mesmer je tako okoli leta 1775 predstavljal domnevno zmago znanosti nad praznoverjem, saj je z javnimi demonstracijami povsem jasno pokazal, da lahko z golimi rokami doseže povsem enake učinke kot z religioznimi simboli opremljeni oče Gassner. Pri celotnem dogajanju torej ni šlo za nič nenaravnega, ampak za povsem pojasnljiv pojav "živalskega magnetizma".

Posvetne oblasti so tako dobile argument, s katerim so lahko Gassnerju prepovedale javno izganjanje demonov. Očitno je, da težava ni bila v tem, da duhovnikova metoda zdravljenja ne bi delovala, temveč v tem, da religiozna interpretacija dogajanja ni bila več primerna za takratno dobo. Pri vsem skupaj velja poudariti, da je ostal ritual izganjanja demonov oziroma usmerjanja "živalskega magnetizma" skoraj povsem nespremenjen, spremenila se je le interpretacija tega, kaj naj bi se v resnici dogajalo.

Enega "mazača" nadomestil drugi?

Kaj kmalu pa je tudi Mesmer zabredel v težave. Leta 1777 je zdravil mlado pianistko Mario Thereso von Paradies, za katero je sam Mozart napisal enega od klavirskih koncertov. Pianistka je bila že od svojega tretjega leta starosti slepa, čeprav zdravniki za njeno slepoto niso našli nobenega fizičnega vzroka. Ob Mesmerjevem zdravljenju naj bi ponovno spregledala, vendar le, kadar je bil Mesmer v sobi, in še to fizično zelo blizu njenega telesa, zraven pa ni bilo nobenih prič. Seveda je očetu dekleta, ki je bil visok svetovalec na dunajskem dvoru, vse skupaj postalo sumljivo. Ko je bilo že povsem očitno, da je dekle močno pod vplivom Mesmerja, se je odločil ukrepati in ji je prepovedal vse stike z zdravilcem. Iz dogodka je nastal velik škandal, ki je močno omajal Mesmerjev ugled na Dunaju, zato se je mojster "živalskega magnetizma" odločil za selitev v zanj bolj prijazni Pariz.

V Parizu so njegove seanse hitro postale osrednja atrakcija in zanimanje zanje je seglo vse do dvora in razvpite Marije Antoinette. A vsi Parižani le niso bili tako vzhičeni nad novo modno muho petičnežev. Spomladi leta 1784 je kralj Ludvik XVI. ustanovil komisijo uglednih znanstvenikov, ki naj bi raziskala Mesmerjevo delo. Komisija je štela mnogo ključnih osebnosti takratne znanosti. V njej je sodeloval Benjamin Franklin, ki je bil takrat ameriški veleposlanik v Franciji, pa slavni kemik Antoine Lavoiser, in tudi ugledni zdravnik Joseph-Ignace Guilliotin, ki se je v zgodovino zapisal z znamenito iznajdbo, ki je nekaj let kasneje, med francosko revolucijo, pokončala kar nekaj njegovih kolegov iz komisije, med drugim tudi kemika Lavoiserja.

Člani komisije so z Mesmerjevim domnevnim "živalskim magnetizmom" izvedli več eksperimentov, ki so jasno pokazali, da ne gre za nikakršno nevidno magnetno tekočino, ampak le za domišljijo sodelujočih v seansi. V poročilu so zapisali, da lahko tudi domišljija sama brez pomoči magnetizma sproducira vse te pojave, medtem ko magnetizem brez pomoči domišljije te moči nima.

Domišljija ne potrebuje pojasnila

Zanimivo je, da niso sledili dotedanji tradiciji in pojavov, ki so se na seansah dejansko zgodili, niso interpretirali s kako novo teorijo, ki ne bi vključevala ne religije ne skrivnostnih naravnih sil, temveč so jih zavrgli kot nevredne pojasnitve. Zanje dejstvo, da je terapija dejansko delovala in pomagala pacientom, ni bilo dovolj, da bi pojave vzeli resno. Ko so enkrat dokazali, da je vzrok za omenjene pojave psihološke narave, se pravi, da jih povzroči domišljija, kot so sami vse skupaj poimenovali, se jim je zdelo, da nadaljnja pojasnila niso več potrebna.

Poleg javnega poročila so znanstveniki pripravili tudi tajni dodatek, ki je bil namenjen samo kraljevim očem, v katerem so omenili tudi morebitne moralne vzroke, zakaj je tovrstne predstave bolje prepovedati. Ugotovili so namreč, da je veliko dogodkov seksualne narave, zdravljene ženske naj bi med terapijo doživljale celo orgazme. Ker je bil za pretok "magnetnih energij" med zdravljenjem potreben tesen stik zdravilca s pacientom (pacientke so bile večinoma mlada dekleta), je bila skrb za moralo razumljiva.

Mesmerjev ugled se je po objavi poročila uglednih akademikov občutno zmanjšal, tako da je zadnja desetletja svojega življenja prebil v Švici, odmaknjen od oči javnosti. A njegova ideja "živalskega magnetizma" je živela naprej, le da se je širila bolj po ljudskih sejmih s predstavami za širše množice.

Celoten ritual, ki je bil najprej v domeni cerkvenih izganjalcev hudiča in se nato ob pojavu znanosti spremenil v urejanje nekakšnih nevidnih magnetnih tekočin, je na koncu pristal povsem v domeni psihičnega. Sredi devetnajstega stoletja je škotski zdravnik James Braid opisal nov psihološki postopek, ki je pripeljal osebo v nekakšno napol budno stanje, ki ga je imenoval neuripnotizem, kasneje pa se je prijel izraz hipnotizem oziroma hipnoza.

Od nadnaravnih religioznih vzrokov obsedenosti se je razlaga istega pojava tako postopoma selila najprej na materialne vzroke v obliki nekakšnih nevidnih telesnih tekočin, na katere delujejo fizikalne sile, nato pa se je uveljavila povsem psihološka razlaga, ki je vse skupaj postavila v domeno misli oziroma domišljije. Čeprav gre za povsem isti pojav oziroma postopek zdravljenja, lahko na tem primeru lepo vidimo, kako miselno ozračje posamezne dobe vpliva na interpretacijo dogajanja. Zato bi se tudi danes morali večkrat zamisliti ob tem, kako nam današnje miselno ozračje oblikuje predstavo sveta tako, da se nam določene stvari in razlage (recimo glede zdrave hrane, gojenja gensko spremenjenih organizmov in uporabe embrionalnih matičnih celic za raziskave in zdravljenje, če omenimo le nekatere aktualne teme) same po sebi zdijo naravne, razumljive oziroma samoumevne.

Sašo Dolenc

ČEPRAV VE, KAJ JE PRAV, SE VSEENO NAPAČNO ODLOČI

Trinajstega septembra 1848 je na gradbišču nove železniške proge pri mestecu Cavendish v ameriški zvezni državi Vermont ob pol petih popoldan prišlo do eksplozije, o kateri se govori še danes. Delavci so minirali skalnat teren za postavitev železniških tirov, pri čemer so večje skale odstranjevali tako, da so najprej izvrtali luknjo, vanjo nasuli razstrelivo, jo zamašili s peskom in nato pazljivo sprožili eksplozijo. A tistega dne se jim je nekaj zataknilo.


Petindvajsetletni Phineas Gage, ki je bil med drugim zadolžen, da z železno palico potlači z eksplozivom in peskom zasuto vrtino, je bil za trenutek nezbran in je s palico pobezal v luknjo, še preden jo je njegov sodelavec zapolnil s peskom. Eksploziv je zaradi pritiska razneslo in železna palica je kot sulica odletela iz vrtine v zrak. Dogodek bi seveda vsi skupaj takoj pozabili, če ne bi bila po nesrečni okoliščini palici na poti ravno delavčeva glava.

Živel je z luknjo v glavi

Tri centimetre debela in meter dolga sulica je Gageu v trenutku prebila glavo in odletela naprej v zrak. Okoliški delavci so onemeli in bili prepričani, da je Gage, ki je obležal na tleh, mrtev. Palica mu je namreč vstopila v lobanjo pod levim očesom in izstopila nad čelom, vmes pa je zazijala luknja. Vendar čudežno Gage ni nepremično obležal. Čeprav je imel v glavi veliko luknjo, je bil že nekaj trenutkov po eksploziji povsem pri zavesti in se je s sodelavci, ki so se zbrali okoli njega, celo pogovarjal.

Tudi zdravnik, ki ga je pregledal dobro uro po nesreči, je presenečen ugotovil, da je ponesrečeni sicer res malo bledikav, ima veliko luknjo v glavi, skozi katero se vidi tkivo možganov, a da mu srce normalno bije, je priseben in na videz povsem normalen. Gage je zdravniku celo sam opisal, kaj se mu je zgodilo, in pri tem deloval povsem zbran.

V dneh po nesreči je dobil hudo vnetje tkiva okoli rane, a mu je uspelo naslednje mesece toliko okrevati, da bi lahko ponovno opravljal svoje staro delo pri železnici. A delodajalci ga niso želeli ponovno zaposliti, saj se je Gage osebnostno povsem spremenil in nikakor ni bil več primeren za delo na gradbišču.

Pred nesrečo je bil Gage prijazen, zanesljiv in vesten delavec, ki so mu lahko delodajalci brez težav zaupali. Veljal je za enega najboljših delovodij na gradbišču železnice. Po nesreči se je njegov značaj bistveno spremenil, medtem ko so ostale njegove motorične in umske sposobnosti enake kot pred eksplozijo. Še vedno je znal dobro razmišljati in tudi s spominom ni imel težav, obnašati pa se je začel prostaško, bil zelo nevljuden in ni bil več sposoben ustrezno ocenjevati vpliva svojih odločitev in dejanj.

Gage je tako naslednja leta svojega življenja prehajal od ene službe k drugi, dokler ni postal nekakšna cirkuška atrakcija. Potoval je po državi in iskal priložnosti, vendar ni znal več živeti normalnega življenja. Znan je postal kot čudak, ženskam so celo svetovali, naj se ne zadržujejo v njegovi bližini. Umrl je trinajst let po nesreči, menda zaradi epileptičnih napadov, ki so bili posledica ranjenih možganov.

Avtopsije njegovih možganov ob smrti niso opravili, sta se pa ohranili njegova poškodovana lobanja in tudi železna palica, ki mu je povzročila luknjo v glavi. Več znanstvenikov je s pomočjo oblike poškodb na lobanji poskušalo rekonstruirati, kateri del možganov je bil prizadet in kako je lahko sploh še živel trinajst let po tako hudi nesreči, ko bi verjetno še danes zdravniki le zmajevali z glavo, če bi na urgenci sprejeli bolnika s tako hudo poškodbo.

Duh je kost

Gageeva poškodba je postala v strokovni literaturi pomembna predvsem zato, ker so z njeno pomočjo prišli do pomembnih novih podatkov o delovanju možganov. Ko so ugotovili, da so prav možgani organ, ki je odgovoren za mišljenje, so se namreč začeli spraševati, ali delujejo možgani kot celota ali kot več ločenih delov, od katerih vsak opravlja svojo funkcijo.

Nekaj desetletij pred Gageevo nesrečo je hipoteza, da so različni deli možganov odgovorni za različne funkcije, postala zelo popularna. Največ zaslug za to je imela veda z imenom frenologija, ki pa med resnimi znanstveniki ni bila ravno na dobrem glasu. Idejo, da so različni predeli odgovorni za različne funkcije, je namreč razumela zelo neposredno. Iz oblike lobanje naj bi bilo mogoče oceniti, kako močno ima posameznik razvitega katerega od posameznih možganskih centrov. Če je bila katera od možganskih sposobnosti pri osebi močno razvita, se je to na lobanji poznalo kot izboklina, če pa je bila slabo razvita, je bila na njenem mestu vdolbina. Frenologija je tako predstavljala tudi zelo pripravno tehniko za postavljanje diagnoz in karakterizacijo posameznikov. Njihove mentalne sposobnosti so namreč lahko razbrali kar iz oblike lobanje. Po mnenju privržencev metode se je iz strukture lobanje dalo napovedati vse od tega, kako dobro zna posameznik upravljati z denarjem, do tega, kako se bo obnesel v vlogi moža ali očeta.

Ključni problem frenologije je bil v tem, da je njen avtor, zdravnik Franz Joseph Gall, svoje hipoteze o povezavi določenih izboklin na lobanji s konkretnimi psihološkimi značilnostmi izpeljeval iz zelo omejenega vzorca ljudi, na podlagi katerega bi lahko dokazali pravzaprav karkoli. Nekaj značilnosti je izpeljal tudi iz razlik med rasami, kar je bilo sploh skregano z dobro metodologijo, saj se je opiral predvsem na predsodke o videzu in navadah nekaterih ras. Frenologija je bila tako psevdoznanost tudi po standardih, ki so veljali v začetku devetnajstega stoletja.

Prav zato, ker je bila frenologija prepoznana kot paraznanost, je zašla na slab glas tudi predpostavka, na kateri je bila zgrajena. Resni raziskovalci so bili tako v prvi polovici devetnajstega stoletja zelo skeptični do hipoteze, da so v možganih lokalizirani centri, ki so odgovorni za posamezne umske aktivnosti, kot so logično mišljenje, gledanje, poslušanje, čustvovanje...

Če nesrečo Phineasa Gagea obravnavamo le površno, jo lahko razumemo tudi kot dokaz, da so možgani homogena funkcionalna celota, pri čemer manjkajoči del ne ogrozi delovanja celote. Gage je lahko govoril, mislil in živel normalo življenje tudi potem, ko mu je manjkal ne ravno majhen kos možganov. A če primer preučimo bolj natančno, lahko najdemo dobre argumente tudi za lokalizacijsko teorijo delovanja možganov. Gageeva osebnost se je po nesreči bistveno spremenila. Iz uglajenega in vestnega mladeniča se je spremenil v prostaškega in nezanesljivega čudaka. Danes je tako Gage znan kot eden prvih primerov v prid lokalizacijski teoriji, ki je v sodobnem času s pomočjo slikanja možganov že precej napredovala, saj lahko s sodobnimi metodami opazujejo delovanje možganov tudi pri živih ljudeh.

Kako nam telo svetuje, da se pravilno odločamo

Slavni nevrolog Antonio Damasio je imel pacienta z imenom Eliot, ki je kazal podobne simptome kot Phineas Gage. Tudi zanj je bilo značilno, da so bile njegove umske sposobnosti povsem normalne. Prav tako je pri obravnavi abstraktnih primerov povsem jasno ločil, kaj je prav in česa se ne sme, a je imel v praksi z odločitvami velike težave. Čeprav je razumsko povsem dobro vedel, kaj je etično sprejemljivo in kaj ne, se je pri konkretnih odločitvah vedno znova odločal, kot da moralnih načel ne bi poznal. Eliotova življenjska zgodba je bila polna neuspehov. Izgubil je veliko služb, zapustila ga je žena, nato je še bankrotiral. Čeprav so mu znanci ves čas svetovali, kaj naj naredi, da bo prav, in se je takrat z njimi povsem strinjal, se je kasneje vseeno odločil drugače.

Damasio je svojega pacienta povezal s primerom Phineasa Gagea. Za oba je bilo značilno, da sta abstraktno, v teoriji, povsem dobro ločila pravilne od napačnih odločitev, a se jima je v praksi vedno znova zalomilo. Damasio je ob preučevanju tega in podobnih kliničnih primerov iz svoje prakse prišel do spoznanja, da je predvsem telesni emocionalni odziv tisti, ki nas pomembno usmerja pri vsakdanjih odločitvah. Razum je zgolj v pomoč, emocije pa so nujne. Njegovi pacienti so razumsko povsem dobro vedeli, da je neki dogodek recimo žalosten ali strašljiv, a jim pogled na strašljiv prizor ni sprožil potenja, povišanega pulza, nelagodnega občutka v želodcu in podobnih telesnih znakov, ki nam običajno sporočajo, da smo priča dogajanju, na katerega se moramo odzvati.

Damasio je takšne povsem spontane odzive, ko nam lastno telo sporoča, da moramo ukrepati, poimenoval somatski markerji. Po njegovem so prav ti emocionalni odzivi telesa tisti, ki nam najbolj pomagajo pri vsakodnevnih odločitvah, in prav teh zaradi svoje poškodbe možganov ni več občutil Phineas Gage, zato se po nesreči v življenju ni več znašel.

Obstajajo torej ljudje, ki znajo zelo dobro ločiti dobro od zla le abstraktno v teoriji, v praksi pa jim to teoretično znanje ne pomaga prav veliko. Nekatere študije kažejo na to, da je med osebami, ki so zaradi kaznivih dejanj v zaporu, veliko takih, katerih slike možganov kažejo na nenormalno delovanje v predelu možganov, ki je bil poškodovan tudi pri Phineasu Gageu. Po drugi strani pa raziskave kažejo tudi na to, da lahko ta del možganov poškoduje tudi uživanje drog. So ljudje s takšnimi poškodbami možganov sploh lahko odgovorni za svoja dejanja? Kaj, če opisana motnja sploh ni tako redka, kot se morda zdi?

Sašo Dolenc

PREVEČ VARNO JE LAHKO NEVARNO

Nedelja, 3. septembra 1967, je bila za Švede poseben dan. Od enih ponoči do šestih zjutraj je bil prepovedan ves cestni promet, razen za vozila na nujni vožnji, pa še ta so morala slediti posebnim določilom. Ob 4:30 zjutraj so se morala ustaviti prav vsa vozila. V naslednje pol ure so namreč vse ceste na Švedskem dobile bistveno drugačno podobo. Švedi so tisto nedeljo zamenjali stran vožnje z leve na desno.

 Dogovarjanje o tej pomembni spremembi je na Švedskem potekalo že vrsto let. Leta 1955 so imeli celo referendum, na katerem se je več kot osemdeset odstotkov volivcev izreklo proti zamenjavi smeri vožnje. Vendar so bili strokovni in praktični argumenti vseeno premočni, da bi Švedi kljub jasno izraženi ljudski volji še naprej vozili "po angleško". Predvsem je bilo odločilno, da so v sosednjih državah vozili po desni, prav tako pa je imela večina avtomobilov na Švedskem že volan na levi, tako da je bila odločitev za spremembo smeri vožnje le še vprašanje časa.

V nasprotju s pričakovanji tako velika in pomembna sprememba prometnih predpisov na "dan H", kot so poimenovali prvo septembrsko nedeljo leta 1967 (H za höger, kar pomeni "desno"), ni povečala števila prometnih nesreč. Zgodilo se je celo nasprotno: v ponedeljek po izvedeni spremembi smeri vožnje so zaznali celo manj nesreč od dotedanjega dnevnega povprečja. Trajalo je še vse leto, da se je povprečno število avtomobilskih trkov vrnilo na povprečje pred "dnevom H".

Paradoks dojemanja (ne)varnosti

Tom Vanderbilt se v knjigi Traffic: Why We Drive the Way We Do and What it Says About Us (Allen Lane, 2008) med drugim sprašuje, zakaj takšno objektivno povečanje nevarnosti na cestah, kot se je zgodilo leta 1967 na Švedskem, v resnici zmanjša število nesreč. Odgovor je seveda jasen: ljudje so se zaradi spremembe smeri vožnje na cestah počutili manj varne, zato so vozili bolj previdno. Po enem letu, ko so se novim razmeram že privadili, so ponovno začeli voziti bolj drzno, zato se je tudi število nesreč vrnilo na prejšnjo raven.

Vanderbilt na osnovi nadaljnjih primerov ugotovi, da smo pri dojemanju nevarnosti na cestah soočeni s paradoksom: "Sistem, ki ga večina dojema kot bolj nevarnega, je v resnici varnejši, medtem ko je sistem, ki se nam zdi varnejši, v resnici bolj nevaren."

Bistvo paradoksa je, da ljudje prilagodimo svoje obnašanje na cesti v skladu z našim občutkom o tveganju oziroma nevarnosti. Če se nam zdi, da je nekaj nevarno, bomo seveda bistveno bolj pazljivi, kot če se nam zdi, da nas ne more doleteti nič hudega. Ko se na primer na semaforju prižge zelena luč, večina voznikov meni, da je cesta pred njimi vsaj za nekaj trenutkov njihova last in da jim ni treba misliti prav na nič, lahko le pritisnejo na plin. Če je cesta narejena kot dirkališče, bodo ljudje na njej pospeševali oziroma vozili hitro, tudi če bodo ob strani znaki z omejitvijo hitrosti, saj se bodo na takem cestišču počutili varne. Prav tako ljudje, ki se vsakodnevno vozijo v službo po isti cesti, vozijo bistveno hitreje kot turist, ki se prvič znajde v teh krajih, kar je povsem pričakovano, saj domačini natančno poznajo pot in se zato počutijo bolj varne.

Pri načrtovanju in gradnji cest je možnih več pristopov. Filozofija pasivne varnosti pravi, da je ceste treba graditi tako, da tudi morebitne napake voznikov ne bodo povzročile hujših posledic. Tak način gradnje bi lahko poimenovali "inženirski", saj poskuša vnaprej upoštevati morebitne napake voznikov na enak način, kot morajo načrtovalci stavb upoštevati možnost potresa ali pa močnega viharja. Problem tega pristopa, ki je zelo primeren za hitre ceste oziroma avtoceste, pa je, da ne upošteva dejstva, da je med potresom in nevarnim voznikom vendarle pomembna razlika. Potres ne "ve", da smo ljudje hiše začeli graditi bolj trdno, zato nas ne bo nič bolj pogosto tresel, kot nas je, preden smo začeli graditi potresno varne stavbe. Drugače pa je z vozniki. Ti se bodo na "varno" zgrajeni cesti počutili bistveno manj ogrožene, zato bodo vozili temu primerno, kar bo v končni fazi morda botrovalo celo več nesrečam, kot če cesta ne bi bila grajena tako "varno".

Eden od pionirjev povsem novega pristopa k načrtovanju cest in prometne signalizacije je bil nedavno preminuli Nizozemec Hans Monderman, ki ga v svoji knjigi predstavi tudi Vanderbilt. Njegov pristop k prometu je pravo nasprotje od prej opisanega "inženirskega" pristopa, ki poskuša vnaprej predvideti napake voznikov in temu prilagodi načrt ceste. Monderman se nasprotno nima za inženirja, ampak za arhitekta, saj vnaprej vračuna tudi to, da pri prometu nima opraviti z naravnimi silami, ampak z ljudmi.

V jedru njegove teorije obstajata dva tipa prostora, s katerima se srečujemo pri gradnji cest in ulic. Prvi je "prostor prometa", ki ga najbolje ponazarja avtocesta in je povsem podrejen avtomobilom ter čim boljšemu pretoku. Po Mondermanu je najboljši primer izvedbe takšnega tipa prostora nemški "autobahn". Tipično okolje drugega osnovnega tipa prostora pa so mestna in vaška središča, ki jih poimenuje "prostor druženja". Tu je avto samo gost oziroma je v najboljšem primeru enakopraven drugim udeležencem prometa, kot so pešci, kolesarji, otroci, domače živali in še marsikaj drugega.

Bistvena napaka klasičnih prometnih inženirjev je bila po Mondermanu ta, da so poskušali pravila in standardizacijo iz prostora prometa prenesti tudi na prostor druženja. Kopica prometnih znakov, črt na asfaltu in druge signalizacije v mestih in vaseh prenaša pravila sveta avtomobilov tudi v svet pešcev. Če je cesta zunaj vasi enako narejen kot v vasi, le da je poleg še znak za omejitev, bodo ljudje vozili počasneje le, če se bodo bali policijske kontrole. Zato je Monderman predlagal radikalno rešitev: prostor druženja v mestnih in vaških središčih naj bo povsem brez kakršne koli prometne signalizacije.

Cesta kot prostor soudeležbe

Monderman je svoje ideje sprva preizkusil v nekaj nizozemskih vaseh in mestecih. V vasi Oudehaske je tako glavno cesto poskušal narediti bolj "vaško" in po prenovi na njej testno meril hitrost. Zanimalo ga je, ali občutek na cesti res tako močno vpliva na voznike. Ko je po prenovi meril hitrost avtomobilov, je bil sprva prepričan, da njegova pištola za merjenje ne deluje, a je hitro ugotovil, v čem je problem. Vsi so vozili počasneje kot 30 km/h, pištola pa ni bila sposobna meriti tako majhnih hitrosti.

V poskusni vasici Monderman prometa namenoma ni urejal, ampak ga je namerno še bolj zapletel, tako da je pomešal pešce, avtomobile in kolesarje. Na omenjeni cesti se vozniki avtomobilov niso več počutili domače, ampak so morali ob vožnji ves čas komunicirati z drugimi osebami na cesti.

Opogumljen s prvimi uspehi se je lotil tudi večjih podvigov v mestih. V mestu Drachten je preuredil križišče, s katerim se je proslavil po svetu. Čeprav je šlo za pomembno križišče v mestu, ki ga je na dan prevozilo do dvajset tisoč vozil, zraven pa še veliko pešcev in kolesarjev, je z njega povsem odstranil vse semaforje, znake in minimaliziral črte na cestišču. Vendar celotnega prostora ni pustil povsem praznega. Dodal je serijo fontan, ki zaznavajo gostoto prometa in brizgajo vodo više, ko je v križišču večje število vozil. V središče križišča je postavil krožno zelenico, tako da je ustvaril neke vrste krožišče, a takšno, da se v njem motorna vozila ne počutijo dominantna. Vsi, ki se srečajo na križišču, morajo medsebojno komunicirati in se dogovoriti, kako bodo peljali skozi. Čeprav je iz križišča uvoz tudi v nakupovalni center, je promet povsem tekoč, in to bistveno bolj kot prej, ko so na križišču gospodovali semaforji.

Na Youtubu si lahko ogledate posnetke prometa na preurejenih križiščih in cestah, ki jih je po svojih načelih uredil Monderman, pristop k takšnemu "psihološkemu" urejanju prometa pa je dobil ime "prostor sobivanja" (shared space). Monderman tako zaupa svojemu pristopu, da se z novinarjem pogovarja kar sredi ceste, brez težav pa hodi skozi križišče tudi ritensko ali miže. Ker ve, da vozniki zaradi načina izgradnje ceste in križišča upoštevajo vse udeležence prometa enakopravno in se ne čutijo prizadeti, če jim kdo stoji na poti, prilagodijo se tudi čudaku, ki ritensko prečka cesto.

Sašo Dolenc

VIDI, ČEPRAV JE SLEPA

Nepravilno delujoči plinski grelniki vode so lahko zelo nevarni. To je izkusila tudi Angležinja Dee Fletcher, ki se je nekega februarskega dne leta 1988 prhala v svoji novi hiši, ki sta jo z možem Carlom kupila v neki vasici severno od Milana. Nič hudega sluteč se je odšla osvežit v novo kopalnico, se brezskrbno prhala in še pomislila ni, da se v prostoru nabirajo smrtonosni plini. Za prezračevanje namreč ni bilo dobro poskrbljeno, zato plamen ni imel dovolj kisika za gorenje, kar je povzročilo, da se je v prostoru začel tvoriti smrtonosni ogljikov monoksid.


Težava tega plina je, da je brez vonja, tako da njegovo prisotnost ponavadi začutimo šele, ko je že prepozno. To se je žal zgodilo tudi Dee. Izgubila je zavest in prav kmalu bi tudi umrla, če se ne bi prav takrat Carlo vrnil domov. Takoj jo je začel oživljati in jo hitro spravil v bližnjo bolnišnico, kjer so ji rešili življenje. A sprva nihče ni vedel, koliko časa so bili njeni možgani podvrženi pomanjkanju kisika, kar je lahko povzročilo trajne poškodbe. Možgani so namreč organ, ki ga pomanjkanje kisika najhitreje prizadene. Lahko je dovolj že nekaj minut motene preskrbe s kisikom, pa začnejo možganske celice odmirati.

Ne razpozna predmetov, a vidi njihove detajle

Ko se je Dee v bolnišnici zbudila, je bilo zdravnikom hitro jasno, da zastrupitev z ogljikovim monoksidom ni minila brez posledic. Čeprav je lahko normalno govorila in razumela govor drugih, žal ni več ničesar videla. Zdravniki so ji sprva postavili diagnozo, da ji je zastrupitev uničila možgansko središče za vid, a so jo morali v naslednjih dneh spremeniti. Dee je namreč začela kazati znake, da vseeno nekaj vidi. Ko je prišel Carlo na obisk, je pripomnila, da ima oblečen enak moder pulover kot dan prej. Prav tako je vedela, da je nebo zunaj modro brez oblakov in da so rože v njeni sobi rdeče in modre.

Ko je iz Anglije prispela njena mati, je sprva, ko je vstopila v njeno bolniško sobo, sploh ni prepoznala. Razveselila se je je šele, ko je zaslišala njen glas. Po drugi strani pa je lahko Dee brez težav rokovala s predmeti in zaznavala barve. Naslednji dan, ko sta z materjo pili kavo, se je zgodilo še nekaj bolj nenavadnega. Dee se je začudila sama sebi: "Veš, kaj je nenavadno, mama? Povsem jasno lahko vidim majhne dlačice na tvoji roki!"

Mati je bila ob tej izjavi presrečna, saj je pomislila, da se bo hčeri vid kljub vsemu postopoma povrnil, a je bilo veselje le kratkotrajno. Dee je lahko videla dlačice na materini roki, ni pa mogla videti cele roke. Očitno je postalo, da nikakor ne more več zaznavati oblik predmetov, ki jih gleda. Čeprav je na posameznem predmetu lahko zaznala barvo in teksturo, ji nikakor ni bilo jasno, za kakšen tip predmeta gre. Kot posledico zastrupitve je torej Dee izgubila le del sposobnosti gledanja. Čeprav je še zmeraj lahko videla barve in strukturo površine posameznih objektov, njihove oblike nikakor ni mogla več razbrati.

Slepa za oblike

Ko so njeno slepoto kasneje preučevali nevrologi v Angliji, so ugotovili, da barve še vedno zelo dobro razločuje. Lahko je namreč zaznala že zelo majhne razlike v odtenkih posameznih barv. Prav tako je lahko določila, ali je posamezen predmet iz plastike, lesa ali kovine, nikakor pa ni zmogla razločevati oblik. Ko so ji na zaslonu računalnika pokazali vzporedne črte, je brez težav povedala, kakšen vzorec vidi, ni pa znala določiti, ali so črte navpične ali vodoravne.

Pri tem velja poudariti, da ni imela težav z dioptrijo, kar bi seveda lahko povzročilo, da vidi motno kot nekdo, ki je močno kratkoviden. Njen vid je bil povsem oster, o čemer priča tudi dejstvo, da je na daleč lahko razpoznala barve in vzorce predmetov, kar ljudje z močno dioptrijo ne morejo. Po temeljitih pregledih je postalo jasno, da je Dee slepa le za oblike, drugače pa povsem dobro vidi. Ne glede na to, za kakšno obliko gre, je Dee ne more prepoznati. Vendar pri njej ne gre za težavo v interpretaciji videnega, ampak za problem v samem procesu gledanja. Ni težava v tem, da bi njeni možgani sicer znali razpoznati oblike, a jih nato ne bi znali interpretirati in povezati z besedami. Dee preprosto oblik ne vidi.

Ko so jo zdravniki prosili, naj po spominu nariše jabolko, ji je to zelo dobro uspelo, ko pa so ji dali prerisati skico sadeža, je bila sposobna izrisati le nerazpoznavne čačke. Prva leta po nesreči so jo mučile tudi nočne more, ki so bile precej drugačne od običajnih. Zanjo se je mora začela šele, ko se je zbudila. Ko je sanjala, je bilo namreč z njenim vidom vse v redu, ko pa se je prebudila, jo je ponovno vrnilo v njen nenavadni svet brez oblik.

Strokovno se težavi, ko ljudje ne znajo več prepoznavati stvari, ki jih obkrožajo, čeprav jim oči dobro delujejo, reče "agnozija". Termin je proti koncu devetnajstega stoletja iznašel takrat malo znani nevrolog z imenom Sigmund Freud in z njim opisal paciente, ki so imeli težave z osmišljanjem tega, kar so videli. Seveda obstaja veliko različnih verzij agnozije glede na to, katera možganska funkcija pacienta je prizadeta. V medicinski literaturi je opisanih veliko tipov takšne "pojmovne slepote", med katerimi so tudi zelo eksotične, kot je recimo amuzija, ko pacient ne more dojemati glasbe, čeprav povsem dobro sliši.

V primeru Dee gre za vizualno agnozijo form, vendar tudi ta ni povsem klasična. Nevrologi so namreč presenečeni ugotovili, da je lahko Dee povsem brez težav prijela svinčnik, čeprav njegove oblike ni mogla razbrati. Ne glede na to, kako je svinčnik ležal na mizi in kako je bil obrnjen, ga je lahko brez težav prijela, kar je pričalo o tem, da lahko oblike vseeno nekako dojame, a se tega ne zaveda. Če bi bila povsem slepa za oblike, svinčnika ne bi mogla tako spretno pobrati z mize.

Imamo ljudje dva ločena možganska mehanizma za gledanje?

Ko so se raziskovalci temeljiteje poglobili v Deejin primer, jim je postajalo vse bolj jasno, da se lahko Dee še vedno zelo dobro odziva na zunanje okoliščine, kot da bi povsem dobro videla, a se hkrati ne zaveda, kakšne oblike zares vidi. Povsem brez težav je uporabljala vid za koordinacijo svojih gibov, ni pa mogla zavestno dojeti, katere oblike zares gleda. Kaj to pomeni? Raziskovalci so postavili hipotezo, da ljudje nimamo le enega univerzalnega mehanizma, ki osmišlja to, kar vidimo, oziroma informacije, ki po živcih iz oči prispejo v možgane. Kot priča Deejin primer agnozije, sta, kot vse kaže, v možganih na delu dva ločena procesa analize vizualnih informacij: prvi je namenjen podpori koordinacije gibanja in je neodvisen od drugega, ki ustvarja notranjo sliko zunanjega sveta. Pri Dee je nesreča z zastrupitvijo okvarila drugi mehanizem, medtem ko je prvi še vedno nemoteno deloval.

Teorijo o dveh modulih za procesiranje vizualnih zaznav v možganih razvijata angleška nevrologa Melvyn A. Goodale in A. David Milner v knjigi Sight Unseen: An Exploration of Conscious and Unconscious Vision (Oxford University Press, 2004). V njej podrobno predstavita tudi primer Dee Fletcher, ki sta jo po njeni nesreči večkrat pregledala in testirala. V knjigi predstavita tudi paciente z nasprotno kombinacijo simptomov, kot jih ima Dee. Lahko se namreč zgodi tudi, da pacient lahko zaznava oblike, ne more pa zaznati barv, vendar v tem primeru ne gre za klasično barvno slepoto, kjer so okvarjeni barvni receptorji v očesu. Ti pacienti lahko povsem brez težav prestanejo klasične teste barvne slepote, saj lahko razločijo meje med dvema različnima enako močnima barvama, kar klasično barvno slepi ne znajo, a vseeno ne morejo povedati, kje je katera barva. Ko rišejo recimo banano, bodo brez težav uporabili rdečo ali zeleno barvo namesto rumene.

Oba znanstvenika sta petnajst let po nesreči obiskala Dee in njenega moža Carla tudi na njunem domu. Pravita, da Dee, ko jima je prišla odpret vrata, skorajda ni kazala znakov, da je slepa. Po svojem domu se povsem brez težav hitro premika, kuha in obdeluje celo vrt, ki jima ga je z veseljem razkazala. Ko so odšli naslednji dan na krajši izlet, je brez težav samostojno hodila po gozdni poti, le občasno so ji morali pokazati, katera stezica je prava.

Čeprav se ji popolni vid ni povrnil, je Dee uspelo dobro izrabiti tisti mehanizem vida, ki je ob nesreči ostal nepoškodovan. Ljudi zdaj ločuje po barvah njihovih oblek in malenkostih v strukturi površine, ki jo lahko zazna. Isto tehniko uporablja tudi za domača opravila, v katerih se zdaj bistveno bolje znajde kot takoj po nesreči.

Sašo Dolenc

TELESA

MORILSKA GRIPA

Ob koncu prve svetovne vojne je svet zajela pandemija gripe. Bolezen naj bi terjala kar petdeset milijonov življenj, veliko več, kot je bilo padlih v vojni. Poimenovali so jo španska gripa. Takšno ime je dobila zato, ker so le časopisi v nevtralni Španiji poročali o bolezni, drugje pa so bile novice o zdravstvenem stanju v državi skrbno cenzurirane, saj je bila takšna informacija strateškega pomena.

Okužena naj bi bila tretjina vseh ljudi

Ocenjujejo, da se je s špansko gripo okužila skoraj tretjina vseh ljudi na svetu. Bolezni niso mogli ubežati ne odročne vasice na Aljaski ne osamljeni otoki na Pacifiku. Umrlo je od dva do pet odstotkov obolelih, kar je petdesetkrat več kot pri običajni epidemiji gripe. Največ smrtnih primerov je bilo pri mladih med petnajstim in petintridesetim letom starosti, kar devetindevetdeset odstotkov vseh umrlih pa je bilo mlajših od petinšestdeset let.

Tako je 29. septembra 1918 v pismu prijatelju epidemijo gripe opisal zdravnik v vojaški bazi Camp Devens pri Bostonu: »Smrt pride že po nekaj urah /.../. To je grozno. Nekako še lahko preneseš, če vidiš umreti dva ali dvajset mož, a ko začnejo padati kot muhe /.../. Na dan imamo povprečno 100 mrtvih /.../. Izgubili smo tudi že veliko sester in zdravnikov. Posebej se moramo potruditi, da lahko odnašamo umrle. Že nekaj dni nimamo več krst.«

Prav tako hitro, kot se je epidemija pojavila, je tudi minila. Ker so znanstveniki ugotovili, da gripo povzročajo virusi, šele v tridesetih letih dvajsetega stoletja, pravega vzroka bolezni med samo epidemijo nihče ni znal identificirati in ga shraniti za poznejše raziskave.

Iskanje virusa

Pred nekaj leti so si znanstveniki zadali na prvi pogled nenavaden cilj: iz vzorcev pljučnega tkiva za špansko gripo umrlih pacientov leta 1918 so poskušali prebrati genski zapis virusa takratne gripe in ga nato znova sintetizirati v skrbno zavarovanem laboratoriju. Po mnogih poskusih in neuspehih jim je sinteza virusa uspela.

Znanstveniki so prvič poskušali najti resnični vzrok velike epidemije leta 1918 že v petdesetih letih prejšnjega stoletja. Odpravili so se v odročno ribiško vasico na Aljaski, kjer je za špansko gripo v petih dneh umrlo kar 72 ljudi oziroma 85 odstotkov vseh odraslih vaščanov. Telesa umrlih so bila pokopana v pomrznjeni zemlji, katere temperatura je bila ves čas pod lediščem, tako da niso razpadla. Znanstveniki so iz zaledenelih trupel odvzeli vzorce pljučnega tkiva in poskušali ugotoviti, kaj je bil resnični vzrok bolezni. A kljub večkratnim poskusom jim povzročitelja gripe ni uspelo izolirati.

Končno razkrinkali virusov genom

Leta 1995 se je raziskovanja virusa španske gripe lotila še druga skupina znanstvenikov in poskušala virus najti v vzorcih tkiva za gripo umrlih ameriških vojakov, ki so bili shranjeni v inštitutu za patologijo ameriške vojske. Po prvih neuspehih jim je leta 1996 v vzorcu tkiva vojaka, ki je umrl septembra 1918, končno uspelo najti ostanek virusa gripe, iz katerega so lahko prebrali krajša zaporedja nukleotidov petih genov virusa.
Naslednje leto so našli nov vzorec tkiva z virusom, tako da so lahko primerjali zaporedja genskega zapisa in potrdili, da gre res za isti virus.

Nato se jim je oglasil eden od znanstvenikov, ki je kot podiplomski študent pred desetletji sodeloval pri izkopavanju zamrznjenih trupel v ribiški vasici na Aljaski. Ponudil se je, da poskuša znova pridobiti nekaj vzorcev tkiva, iz katerih bi lahko zdaj z boljšimi metodami laže pridobili informacije o virusu. In res je uspelo znanstvenikom – prav iz vzorca pljučnega tkiva za gripo umrle ženske iz vasice na Aljaski – prebrati ves genom morilskega virusa iz leta 1918.

Čez nekaj let je tudi britanskim znanstvenikom uspelo iz vzorcev tkiva za gripo umrlih pacientov iz Kraljeve bolnišnice v Londonu prebrati del genoma virusa. Primerjali so ga z ameriškim in potrdili, da gre za istega povzročitelja bolezni.

Ko je znanstvenikom uspelo prebrati ves genom virusa španske gripe, so imeli dovolj informacij, da ga tudi resnično sintetizirajo. To so tudi naredili in z umetno ustvarjenim virusom španske gripe okužili poskusne miške. Virus je v nekaj dneh pomoril prav vse okužene miške. Kot se je pokazalo, je veliko bolj nevaren, kot je virus običajne gripe. V testnih živalih so pri okužbi s špansko gripo po štirih dneh našli kar štiridesettisočkrat več virusnih delcev kot pri okužbi z običajno gripo.

Kako deluje virus gripe

Skozi stoletja je človeštvo prizadelo več epidemij gripe, a tako smrtonosna, kot je bila španska leta 1918, ni bila še nobena. Po španski je gripa prerasla v pandemijo »samo« še dvakrat. Leta 1957 in 1968 sta dva nova virusa gripe zahtevala vsak milijon življenj. Vsi trije virusi, ki so v dvajsetem stoletju povzročili pandemije, spadajo v skupino virusov influence A. Ti povzročajo bolezni pri velikem številu različnih živali, ne samo pri človeku. Naravni rezervoar najrazličnejših variacij virusov influence A so vodne ptice, ki so lahko prenašalke virusa, ne da bi razvile simptome bolezni.

Zgradba virusa influence A je preprosta. V majhnem lipidnem mehurčku je spravljenih osem genov oziroma zaporedij molekul RNA. Sam virus nima vgrajenih nobenih mehanizmov, s katerimi bi se lahko razmnoževal, zato poskuša za svoje razmnoževanje izkoristiti celice živali in ljudi. Ko vstopi v celico, sprosti svoje gene, ki se pomešajo med domače gene v celici, in celični mehanizmi nato pomnožujejo tudi virus, ne da bi se tega sploh zavedali.

O ključu in sablji

Za razmnoževanje virusa je torej ključno, da prodre v celico, kar pa nikakor ni lahka naloga. Celice imajo namreč vgrajene mehanizme, ki vsiljivcem ne dovolijo nepooblaščenega vstopa. Da celica spusti posamezni mehurček v svojo notranjost, mora imeti ta na svoji površini točno določene molekule, ki delujejo kot nekakšen ključ za odklepanje vrat v celico. Eden takšnih ključev se imenuje hemaglutinin oziroma skrajšano kar H, navodila za njegovo gradnjo pa so zapisana v enem od osmih genov virusa. Poznanih je kar 16 različnih podskupin tega ključa, ki omogoča vstop virusov v živalske celice, a le redki od teh ključev odprejo vrata tudi v človeške celice.

A zgolj ključ, ki virusu omogoči vstop v celico, še ni dovolj za njegovo učinkovito razmnoževanje. Ko se v celici geni virusa dovolj namnožijo, jo morajo zapustiti in najti nove žrtve. Za to poskrbi nevraminidaza ali skrajšano kar N. Ta deluje kot nekakšna sablja, ki utira novonastalim virusom pot iz celice, ki jih je namnožila. Tudi zapis za zgraditev tega proteina je zapisan na enem od virusovih genov.

Viruse influence A znanstveniki razločujejo prav po tipu ključa in sablje, ki ju uporabljajo za vstopanje in zapuščanje celic. Virus španske gripe so poimenovali H1N1, ker je bil pač prvi, katerega učinke so analizirali. Virus, ki je povzročil pandemijo leta 1957, so poimenovali H2N2, hongkonško gripo iz leta 1968 pa H3N2.

Zakaj se je dobro cepiti?

Imunski sistem pri ljudeh se proti napadom virusa brani tako, da razvije posebne molekule, imenovane protitelesa, ki se prilepijo na proteine H in N na površini virusnega mehurčka in tako virusu onemogočijo vstopanje in izstopanje iz celic. Preprosto rečeno, imunski sistem onesposobi ključ in sabljo posameznega virusa tako, da ju prekrije z drugo molekulo oziroma toliko spremeni, da nista več učinkovita.

Vendar potrebuje telo nekaj časa, da zgradi protitelesa, ki onesposobijo virus. Če se virus razmnožuje zelo hitro, kot je bilo to pri epidemiji španske gripe, ta mehanizem ni učinkovit. Zato je pomembno cepljenje, ki ni nič drugega kot to, da nam v telo vnesejo nekaj ključev in sabelj iz verzij virusov, za katere pričakujejo, da se bodo razširjali v naslednjih letih. Tako lahko naš imunski sistem že vnaprej pripravi protitelesa, ki bodo že takoj ob vstopu virusa v telo onemogočila njegove ključe in sablje, tako da se ne bo mogel razmnoževati. Če se redno cepimo vsako leto, smo z leti odporni na čedalje več različnih kombinacij virusov gripe, saj je cepivo vsako leto malo drugačno.

Ptičja in človeška gripa

Povedali smo že, da je naravni rezervoar virusov influence A v prebavnem traktu vodnih ptic. A na srečo so ključi, ki omogočajo virusu vstop v ptičje celice, malo drugačni od tistih, ki omogočajo vstopanje v človeške celice. Ptičja različica gripe se tako ne more širiti med ljudmi. Poznani so samo primeri neposredne okužbe pri ljudeh, ki so dolgo časa živeli z okuženo perutnino. Z virusom ptičje gripe H5N1 se je na primer v zadnjih letih okužilo nekaj deset ljudi, med katerimi je bilo veliko tudi smrtnih primerov.

Za nastanek nove različice virusa, ki bi se iz ptičje oblike spremenil v takšno, ki bi se uspešno širila tudi med ljudmi, je nevarno predvsem mešanje genov različnih oblik virusa, kar bi se lahko zgodilo, če bi isto celico hkrati okužil tako virus ptičje kot tudi običajne človeške gripe. Tako bi se lahko nevarni geni ptičje verzije gripe pomešali s ključi in sabljami, ki virusu omogočajo učinkovito vstopanje v človeške celice, in tvorili novo obliko gripe, ki bi se lahko prelevila v nevarno pandemijo. Prav to naj bi bil vzrok pandemij leta 1957 in 1968.

Sašo Dolenc
Objavljeno: 14. 12. 2006

KO SE CELICA "ZATIPKA"

Vsak dan se v naših telesih podvoji približno sedemdeset milijonov celic. Pri vsaki delitvi se mora dedni zapis celice, spravljen v molekuli DNA, v celoti prepisati, in ker je genska informacija zapisana zgolj s štirimi kemičnimi »črkami« A, G, C in T, se prav lahko zgodi, da se celica pri prepisovanju kdaj pa kdaj tudi zatipka in eno črko v dednem zapisu zamenja z drugo. Takšni tipkarski napaki pravimo mutacija. Žal celica na svoji »tipkovnici« nima tipke »briši«, s katero bi popravila napačno zapisano črko, ima pa naše telo mehanizme, ki kot nekakšen računalniški črkovalnik iščejo takšne napake v pretipkavanju in mutirane celice sproti uničujejo. Policijskim enotam v telesu, ki skrbijo predvsem za boj proti zunanjim vsiljivcem, kot so virusi in bakterije, iščejo in odstranjujejo pa tudi »domače« celice z napakami, pravimo imunski sistem.

Naš imunski sistem sicer zelo učinkovito odkriva celice s »tipkarskimi napakami« in jih onemogoča, a občasno se zgodi, da je katera od sprememb v dednem zapisu celice takšna, da se uspešno skrije pred »policisti« in se začne nekontrolirano množiti. Takšnim celicam pravimo, da so rakave. Pri njih se nekako aktivira nesrečna kombinacija genov, ki skupaj delujejo tako, da začne celica preveč rasti, se deliti in širiti po telesu, poleg tega, kar je še posebno pomembno, se izključi mehanizem, ki skrbi, da se celica po določenem številu delitev ne podvaja več.

Tveganje za nastanek rakavih celic se poveča povsod, kjer so celice pod močnim pritiskom, da se delijo in obnavljajo. To so lahko ponavljajoče se mehanske in kemične poškodbe pa tudi kronične infekcije, ki telo silijo, da pospešeno izdeluje nove celice. Toksin v cigaretnem dimu tako škoduje celicam v pljučih, zato so se prisiljene nenehno obnavljati. Bolj kot so celice pod pritiskom, da se morajo hitro deliti in obnavljati tkivo, večja je seveda verjetnost, da se bo kdaj pri prepisovanju dedne informacije pojavila tipkarska napaka. Podobno kot cigaretni dim tudi azbestna vlakna v pljučih mehansko uničujejo celice in jih silijo, da se nenehno delijo, kar spet poveča tveganje za pojav mutacije.

O tveganem vedenju pove veliko rak na trebuhu, ki je pogost pri Nepalcih in Kašmircih. Ti se pozimi grejejo tako, da si za pas potisnejo vročo opeko, ki jim kot nekakšen termofor daje toploto, ko odidejo po opravilih v zasneženo okolico hiše. Ker imajo na trebuhu pozimi kronične opekline, se mora tamkajšnje tkivo ves čas obnavljati in spet je tveganje za napake pri podvajanju dednega zapisa povečano.

Vendar tipkarske napake pri deljenju celice niso edini vir sprememb v dednem zapisu. Spremembe v molekuli DNA lahko povzročijo tudi zunanji dejavniki, kot so sevanje (ultravijolični žarki, radioaktivnost) ali prosti radikali (kemično aktivni atomi ali skupine atomov). Pred takšnimi zunanjimi dejavniki, ki povečujejo tveganje za spremembe genske informacije v celicah, se lahko branimo z zdravim načinom življenja in vzdrževanjem dobre kondicije »celične policije« oziroma imunskega sistema, ki zna najti in odstraniti mutirane celice.

Seveda se marsikdo sprašuje, zakaj narava skozi milijone let evolucije ni iznašla še boljših mehanizmov, ki bi znali še bolj učinkovito iskati in uničevati mutirane celice v telesu. Pojasnitev, da smo ljudje preprosto šele model verzija 1.0, ki še ni povsem izpopolnjen in se bo v naslednji posodobljeni različici znal še bolj učinkoviti braniti tudi proti rakavim spremembam tkiva, znanstvenike praviloma ne prepriča.

Enega od možnih odgovorov na to vprašanje je na predavanju z naslovom »Zakaj sploh rak?« ponudil dr. Matjaž Zwitter z Onkološkega inštituta v Ljubljani. Vprašal se je, zakaj prav nobeno večcelično živo bitje – ljudje, živali, celo rastline – ne zna preprečiti, da bi mu celice ušle izpod nadzora. Pojasnitev, zakaj se v naravi ni razvil bolj učinkovit mehanizem obrambe proti raku, vidi v spoznanju, da pri nobenem živem organizmu ne moremo predvideti prav vseh izzivov, na katere bodo celice in tkiva morali najti odgovor. »Rak je tako redka, a neizbežna posledica dejstva, da svojim celicam prepuščamo svobodo, da poiščejo odgovor na nove, tudi še neznane vplive okolja.«

Še bolj radikalno hipotezo o naravi raka ima zelo mlada Eva Vertes, ki se po raziskovalnih laboratorijih potika že od svojega štirinajstega leta. Imela je srečo, da je srečala ljudi, ki so takoj opazili njeno nadarjenost in ji dovolili, da jim je pomagala pri raziskavah. Da lahko tudi najstniki naredijo kaj velikega, je dokazala že pri sedemnajstih, ko je odkrila spojino, ki ustavi umiranje možganskih celic vinske mušice, kar je bilo pomembno spoznanje tudi za iskanje načinov zdravljenja Alzheimerjeve bolezni. Pri devetnajstih si je zadala še bolj ambiciozno nalogo. Vprašala se je, zakaj so rakava obolenja mišic redka. Odgovor je najprej iskala pri strokovnjakih, a ji nihče ni dal prepričljive razlage, zato je postavila hipotezo, ki zveni na prvi pogled kot znanstvena fantastika. Kaj če je del našega telesa že prešel iz osnovne v posodobljeno verzijo 2.0, pa tega ne vemo? Kaj če znajo naše skeletne mišice kontrolirati rast tumorjev? Svojo hipotezo zdaj aktivno proučuje in če ji jo bo uspelo dokazati, bomo o njej gotovo še veliko slišali.

Sašo Dolenc

SIMFONIJA ŽIVLJENJA

Zamislimo si, da bi našemu planetu nekoč v prihodnosti grozilo popolno uničenje, ki se ga ne bi dalo preprečiti. Predvidimo tudi, da bi takrat znanost že tako napredovala, da bi lahko v zelo kratkem času prebrali genom katerega koli živega bitja. Bi bilo za ohranitev življenja in njegovo selitev na kak drug planet dovolj, da bi ljudje izdelali nekakšno digitalno Noetovo barko, v kateri bi zbrali genome čim več različnih živih bitij z Zemlje?

Smo res sužnji genov?

Odgovor na vprašanje je seveda ne! Zgolj poznavanje genoma nekega živega bitja nikakor ni dovolj, da bi ga lahko znova obudili v življenje na kakem oddaljenem planetu. Za kaj takega bi bilo potrebnih še veliko drugih informacij, ki niso zapisane v genih, a so ključnega pomena za vnovično stvaritev življenja, kot ga poznamo na našem planetu.  

V zadnjih letih se je v javnosti ustvarilo napačno mnenje, da so zgolj geni tisti, ki imajo popolno oblast nad živimi bitji. Mediji so nekaj let kar tekmovali, kdo bo prej sporočil, da so odkrili »gen za X«, pri čemer je bil ta X lahko skoraj kar koli: od spolne usmerjenosti do nadarjenosti za glasbo in podobno. Močno se je prijela tudi metafora »sebičnih genov«, nekakšnih osnovnih graditeljev živega sveta, ki med seboj tekmujejo za preživetje. Organizmi smo po tej prispodobi le nekakšni pripomočki genov, ki jim pomagajo, da lahko uresničijo svoje, povsem individualne cilje.  

Danes se v strokovnih krogih že uveljavljajo tudi nove prispodobe za opis zgradbe in delovanja živega sveta, ki poskušajo nadgraditi metafore, ki so se preveč naslanjale na genski determinizem. Dedni zapis v genih je seveda še zmeraj zelo pomemben element teh novih prispodob, a nikakor ne edini. Bistvo življenja ni zapisano zgolj v knjigi genoma in geni niso edini vzrok vseh lastnosti živih bitij.

Kaj je življenje?

Avstrijski fizik in eden od očetov kvantne fizike Erwin Schrödinger (1887–1961), ki je za svoje znanstvene dosežke leta 1933 prejel tudi Nobelovo nagrado, je februarja 1943 na Trinity College v Dublinu predaval na temo »Kaj je življenje?«. Že naslednje leto je svoja predavanja izdal v istoimenski knjižici, ki je močno vplivala na nadaljnji razvoj biologije. Vsi pionirji molekularne biologije so jo z velikim zanimanjem prebirali in se pozneje spominjali, kako pomembno so ideje te male knjižice vplivale na njihova takratna razmišljanja o znanosti živega sveta.

Eden najpomembnejših molekularnih biologov dvajsetega stoletja James Watson, ki je s Francisom Crickom leta 1953 predstavil strukturo molekule DNA, se je v svoji knjigi »DNA: The Secret of Life« (Arrow Books, 2004) spominjal, da ga za biologijo »ni navdušil kak nepozabni učitelj, ampak mala knjižica, ki se je pojavila leta 1944 /.../ Mojo pozornost je pritegnilo dejstvo, da si je tako velik fizik vzel čas, da napiše knjigo o biologiji. V tistih časih sem bil tako kot večina namreč prepričan, da sta 'resnični' znanosti le kemija in fizika, nad vsemi pa kraljuje teoretična fizika.« (str. 34).

V njej je Schrödinger zagovarjal hipotezo, da lahko življenje razumemo v pojmih shranjevanja in prenašanja biološke informacije. Nobena živa sila, ki bi magično podarjala živim bitjem nekaj več, kot najdemo v neživi naravi, ni bila potrebna za takšno razumevanje življenja. Dedna biološka informacija naj bi bila shranjena v obliki »aperiodičnega kristala«, ki naj bi bil nosilec dednega zapisa. Samo najti je bilo treba še, v katerih molekulah je zapisana koda življenja, in razbrati jezik, ki ga uporablja za zapisovanje. In res sta Watson in Crick že čez desetletje razvozlala zapis v molekuli DNA kot »kodo življenja«.

Biologija sistemov

Ugledni fiziolog Denis Noble z Univerze v Oxfordu poskuša v knjigi »The Music of Life: Biology Beyond the Genome« (Oxford University Press, 2006) v luči zadnjih velikih spoznanj biologije in medicine znova prerešetati nekatera osrednja vprašanja in prispodobe, ki zadnje čase spremljajo znanosti o življenju. Z uporabo glasbenih metafor, ki jih nakazuje že naslov knjige, zagovarja prehod od razumevanja življenja skozi »oči genov« k pristopu, ki se ga je v zadnjih letih prijelo ime »biologija sistemov«.  

Noble v knjigi vpelje prispodobo genov kot piščali velikih orgel. Človeški genom si lahko zamislimo kot ogromne orgle s 30.000 piščalmi, kolikor je približno genov, ki ga sestavljajo. Vsaka piščal ustreza enemu od genov, ki so v obliki zapisa DNA shranjeni v jedru vsake celice našega telesa. Vendar se celice v telesu med seboj po funkciji zelo razlikujejo. Ocenjujejo, da je v človeškem telesu približno dvesto različnih vrst celic, ki imajo v jedru sicer isti genski zapis, a si po videzu in funkcijah, ki jih opravljajo, nikakor niso podobne.  

Geni se v različnih celicah in okoljih izražajo zelo različno. Nekateri se izražajo v vseh organih telesa, drugi spet samo v določenem trenutku in na določenem mestu v telesu. Z metaforo orgel lahko pojasnimo, kako nastane takšna raznolikost med celicami telesa. »Glasbenik vedno igra na enake orgle s 30.000 piščalmi (genom), a zaigra nanje različno v posamezni vrsti celic.« (str. 93)

Noetova genska barka

Zdaj je verjetno tudi že bolj jasno, zakaj zgolj biološka informacija, ki je spravljena v genomu, ne bi bila dovolj, da bi na oddaljenem planetu nekoč lahko neka druga vesoljska civilizacija znova ustvarila živa bitja, katerih genome bi zapisali recimo na DVD-ploščo in jo z vesoljsko Noetovo barko poslali na drug konec galaksije.  

Tako pravi Noble: »Če je genom 'knjiga življenja', je to knjiga z veliko vrzelmi, ki jih ima narava za samoumevne, saj nikoli ni razvila sistema, kako tudi te naravne pojave zapisati. Ni genov za lastnosti vode ali za lipide, ki tvorijo celične membrane. Še huje je, da ni niti genov, ki bi kodirali interakcije. Vse te 'manjkajoče informacije' so implicitno navzoče v lastnostih okolja, v katerem delujejo geni. /…/ Če se vprašamo, kako uspe organizmu rasti, je eden od odgovorov: ker se lipidi obnašajo tako, kot se.«   (str. 35)

Noble poudarja predvsem, da je treba prispodobo genov kot absolutnih gospodarjev življenja nadgraditi: »Še posebej okolje odločilno določa, kateri geni se bodo izražali in v kakšni meri. Pretok informacij ni zgolj preprosto enosmeren od genov k funkcijam, ampak gre za dvostransko interakcijo.« (str. 35)

Biološke in medicinske znanosti so danes gotovo področje znanosti, na katerem se dogaja največ zanimivega. Ker se področje hitro razvija, se morajo novim spoznanjem prilagajati tudi prispodobe, s pomočjo katerih ga poskušamo razumeti. To novo stanje znanosti o življenju je v podnaslovu svojega bloga z imenom Nove biologije lepo povzel biokemik dr. Marko Dolinar: »Biologija je za večino tista stara dobra biologija. A biologija ni ena, biologij je več. Nove biologije imajo različna imena: sintezna biologija, biologija izvornih celic, biologija sistemov ... Nič več tista stara biologija. Čas gre naprej.«  

Sašo Dolenc

LJUDOŽERCI, NESPEČNOST IN NORE KRAVE

Kmalu po drugi svetovni vojni so avstralski kolonialni upravniki na odmaknjenih planotah Papue Nove Gvineje med pripadniki maloštevilnega plemena Fore opazili nenavadno bolezen. Domačini so jo imenovali kuru, kar v lokalnem jeziku pomeni tresenje. Oboleli namreč postopoma niso bili več zmožni koordinirati svojih mišic, zato so se začeli tresti, občasno pa so se tudi povsem nekontrolirano smejali ali jokali. Ko so se enkrat pokazali prvi simptomi bolezni, je bila smrt obolelega samo še vprašanje mesecev.

Nenavadne prehranjevalne navade domačinov

Ko je leta 1957 na Novo Gvinejo prispel takrat triintridesetletni ameriški zdravnik Carleton Gajdusek, so ga pripovedi kolonialnih oficirjev o skrivnostni bolezni takoj pritegnile. Odpravil se je k plemenu in se lotil natančne analize, da bi odkril pravi vzrok bolezni. Da je lahko Gajdusek raziskoval bolezen, je moral pridobiti vzorce tkiva obolelih domačinov. Največkrat mu je to uspelo tako, da je nekako odkupil truplo umrlega in naredil obdukcijo, včasih kar na kuhinjski mizi svoje koče, vzorce tkiva pa shranil kar v skupnem hladilniku.

Ko je z različnimi testi izločil možnost, da bolezen povzročajo okužbe z virusi ali bakterijami, je preučil še vse okoljske dejavnike, ki bi lahko botrovali izbruhu bolezni. Analiziral je hrano, ki so jo jedli prebivalci plemena, prav tako pa tudi okolico njihovih prebivališč. Vendar mu vzroka bolezni ni in ni uspelo ugotoviti. Še huje: bolezni mu ni uspelo umestiti v nobeno od najbolj splošnih medicinskih kategorij, po katerih razvrščajo obolenja. Videti je bilo, da kuru ni ne genetsko obolenje, ne infekcija, pa tudi ne posledica vpliva okolja ali psihosomatska motnja.

Po dolgem raziskovanju, ki ga je nadaljeval tudi v ZDA, mu je uspelo pokazati, da se bolezen prenaša preko možganskega tkiva. Ko je z vzorcem možganov obolelega okužil možgane zdrave opice, je ta zbolela. Leta 1976 je za svoje raziskave "povsem nove oblike infekcije" dobil Nobelovo nagrado za medicino.

Kmalu je postalo tudi jasno, zakaj se bolezen tako hitro širi predvsem med ženskami in otroki tega plemena. Izkazalo se je, da je za epidemijo bolezni kuru kriv ritualni kanibalizem, ki ga je pleme prevzelo od svojih sosedov. Zanje je bilo namreč značilno, da niso skuhali in pojedli svojih sovražnikov, ampak kar lastne mrtve. Kulinarični obred je bil del njihove kulture poslavljanja od umrlega. Pogreb so simbolno enačili s prebavljanjem in različne dele kuhanega telesa pokojnega so si delili po hierarhični strukturi, prepovedano je bilo le hranjenje z ožjimi člani družine. Če je bila pokojna ženska, so, recimo, njene snahe dobile roke in noge, svakinje pa zadnjico in črevesje. Če je bil pokojni moški, so njegova moda dobile žene stricev.

Zdaj že štiri desetletja na Novi Gvineji kanibalizma ni več, saj so ga kmalu po prihodu uspešno pregnali misijonarji. Vendar še vedno vsako leto za to boleznijo umre nekaj starejših pripadnic plemena Fore, kar pomeni, da je inkubacijska doba lahko tudi zelo dolga. Ocenjujejo, da je za to boleznijo skupaj umrlo skoraj tri tisoč domačinov.

Je kršena centralna dogma molekularne biologije?

Vendar Gajdusek ni bil edini, ki je za raziskovanje tega zanimivega področja medicine prejel Nobelovo nagrado. Leta 1997 je to prestižno znanstveno nagrado dobil še Stanley Prusiner, ki mu je uspelo bistveno nadgraditi Gajduskova spoznanja in razkriti mehanizem, kaj se pri tej in podobnih boleznih resnično dogaja na ravni molekul. (Gajdusek je postal znan tudi kot eden redkih nobelovcev, ki je moral na stara leta v zapor. Leta 1997 so ga v ZDA obsodili na osemnajst mesecev zapora zaradi pedofilije. Tako je za Prusinerjevo Nobelovo nagrado izvedel ravno med prestajanjem kazni.)

Leta 1972 je Prusinerju, takrat še mlademu nevrologu v San Franciscu, za creutzfeldt-jakobovo boleznijo, ki jo danes zaradi norih krav vsi zelo dobro poznamo, umrl pacient. Ker bolezni takrat ni dobro poznal, se je zakopal v literaturo in ugotovil, da so s poskusi na živalih dokazali, da se creutzfeldt-jakobova bolezen, praskavec pri ovcah in eksotični kuru iz Papue Nove Gvineje vsi prenašajo z inficiranjem zdravih z vzorcem bolnih možganov.

Ker je bilo za raziskave dovolj le materiala okuženih ovac, se je odločil, da bo izoliral povzročitelja praskavca, bolezni centralnega živčnega sistema, za katero oboleva drobnica. Metoda takšne izolacije je bila zahtevna, saj je bilo treba iz kužnega tkiva postopoma odstranjevati posamezne tipe molekul in preizkušati, ali povzročijo obolenje. Bolj natančno je šel postopek takole: oboleli živali so vzeli del tkiva možganov ter ga dali v centrifugo, da so se posamezne molekule med seboj ločile. Nato so posamezne ločene vzorce vsakega posebej vbrizgali v miško in preverili, kateri del je še zmeraj kužen. Tega so nato še naprej delili na faze in opazovali, katera še povzroča bolezen.

Prve hipoteze so govorile o nekakšnih počasnih virusih, a se je izkazalo, da ekstrakt obolelih možganov še vedno povzroči okužbo, tudi če s sevanjem v njem uničijo vse nukleinske kisline, v katerih je zapisan dedni material virusov. Prav tako so ugotovili, da z dodatkom encimov, ki deformirajo proteine, vzorec ni več tako kužen, kar pomeni, da so zelo verjetno glavni povzročitelji bolezni proteini.

Proteini so zelo pomembne molekule našega telesa, ki jim pravijo tudi roboti narave. Proteini so namreč tisti, ki v celicah izvajajo najrazličnejša opravila. Zgrajeni so iz dolgih verig aminokislin, ki pa se ne plazijo po celici kot dolge kače, ampak se takoj po nastanku oblikujejo v zapletene strukture. Šele v tej obliki postanejo namreč aktivni in lahko opravljajo najrazličnejše naloge. Protein z imenom hemoglobin, recimo, po krvi nosi kisik.

Vendar pa nikomur ni bilo jasno, kako se lahko proteini razmnožujejo, če ni zraven tudi zapisa DNK ali RNK, v katerem bi bila spravljena navodila za njihovo izdelavo. Po klasični teoriji, na kateri temelji vsa moderna biologija, je dedni material spravljen v molekulah DNK, in na osnovi teh podatkov se v celicah proizvajajo proteini, ki nato za telo opravljajo najrazličnejše naloge. Po tej teoriji, ki ji pravijo tudi centralna dogma molekularne biologije, poteka prenos informacije le v smeri od DNK k proteinom in nikakor ne obratno. Protein ne more proizvesti navodil za svojo izgradnjo in jih zapisati v genom celice. Česa takega gotovo ni sposoben. Nasprotno pa celica lahko proizvaja proteine, katerih načrte za izgradnjo ima shranjene v svojem dednem zapisu.

Slabi zgledi vlečejo tudi med molekulami

Postavljenih je bilo kar nekaj hipotez, ki so poskušale najti odgovor na to uganko skrivnostnih kužnih proteinov, a nazadnje se je za pravilno izkazala morda najbolj nenavadna hipoteza, ki je Prusinerju prinesla tudi Nobelovo nagrado. Ker se je zavedal, da je promocija pomembna tudi znotraj znanosti, je za svojo inovativno idejo potreboval še atraktivno ime. Hotel je nekaj preprostega, kar bi šlo hitro v ušesa in bi zvenelo podobno kot že uveljavljena znanstvena poimenovanja, kot so kvark, proton, nevtron, elektron… Tako se je rodil prion.

Po navadi je stabilna samo ena oblika proteina. Prioni so med proteini posebnost, saj imajo dve stabilni obliki. Običajna naravna oblika se nahaja v zdravih organizmih, medtem ko druga oblika povzroča bolezen. Najbolj nenavadno pa je, da ima "slab" prion zelo veliko moč novačenja. Če se sreča z "dobrim" prionom, ga bo ob njunem stiku zelo verjetno spremenil v "slabega". Takšna misija spreobračanja pa ima za posledico, da se lahko ob prisotnosti le peščice "slabih" prionov postopoma večina prionov pretvori v "slabe". In ravno to se zgodi pri prionskih boleznih. V primeru prionov gre tako za proteine, ki se lahko množijo, ne da bi bili pri tem udeleženi geni.

Pri spontani creutzfeldt-jakobovi bolezni pride do nastanka prvih "slabih" prionov po naključju in ti potem začnejo svojo misijo spreobračanja. Približno v letu dni od prvih simptomov pacient podleže bolezni. Nekatere družine, na srečo jih je le nekaj sto na vsem svetu, so genetsko nagnjene k temu, da so zaradi malo spremenjenega genetskega zapisa prionskega proteina bolj podvržene tej bolezni. S "slabimi" prioni pa se lahko tudi okužimo. Največ primerov je bilo, ko so se ljudje okužili med preiskavami možganov, saj so zdravniki večkrat uporabili recimo iste elektrode, preko katerih so se z obolelega pacienta "slabi" prioni prenesli na zdrave in začeli svojo morilsko misijo.

Mutacija v zapisu gena za prionski protein pa lahko povzroči tudi nenavadno bolezen, ki so jo poimenovali fatalna družinska nespečnost. Prvič so jo opisali v osemdesetih letih pri neki ugledni italijanski družini, kjer so že več stoletij predniki umirali v srednjih letih zaradi nenavadnih simptomov, ki jih je vedno spremljala nespečnost. Nekje med petintridesetim in šestdesetim letom nekateri člani družine nenadoma niso mogli več normalno zaspati. Težav se ni dalo odpraviti niti z močnimi uspavalnimi tabletami in so se le še stopnjevale iz meseca v mesec, dokler ni pacient zaradi izčrpanosti padel v komo, in še preden je preteklo leto od prvih simptomov, je tudi umrl.

Zdravila proti prionskim boleznim še ni. Zelo težko je namreč preprečiti, da "slab" prion ne bi spreobračal drugih prionov na kriva pota, ko je enkrat v telesu. Običajna zdravila, s katerimi se uspešno spopadamo z virusi in bakterijami, tu odpovedo. Priona v živem telesu se skorajda ne da "ubiti".

Sašo Dolenc

BI ŽELELI PREBRATI LASTNI GENOM?

Prihaja čas, ko si bomo lahko brez težav naročili izpis lastnega genoma. Pravkar se je za ta namen rodila celo nova industrijska zvrst, ki so jo poimenovali osebna genomika (personal genomics). Prva podjetja so že začela ponujati storitev določanja zaporedja črk genskega koda posameznikov, a si to za zdaj lahko privoščijo le dovolj bogati. Cene branja posameznega genoma se po trenutnih cenikih začenjajo nekje pri tretjini milijona dolarjev, kar je za običajnega zemljana še vedno zelo velik znesek, a menda je povpraševanje kar veliko.

Človek in gorila

Zadnja leta so nas navduševale novice, da je znanstvenikom uspelo prebrati genome naših evolucijsko najbližjih sorodnikov iz živalskega sveta. To je pomenilo, da smo lahko tudi na molekularni ravni vedno bolj natančno določili, v čem se ljudje razlikujemo od drugih živih bitij, oziroma kaj natanko v našem zapisu DNK nas dela ljudi. Napredek na tem področju znanosti je resnično bliskovit in pravkar je tehnika stopila še za en pomemben korak naprej. Znanstveniki lahko neposredno preučujejo tudi, kaj v genetskem zapisu nam določa povsem individualne lastnosti in ne več le lastnosti biološke vrste.

Pri reviji Science vsako leto izberejo nekaj največjih dosežkov, ki so zaznamovali znanost tekočega leta. Uredništvo revije je letos na prvo mesto uvrstilo raziskave genetskih variacij med ljudmi. Ocenjujejo namreč, da je v človeškem genomu približno 15 milijonov mest, kjer se lahko genetski zapis pri enem človeku razlikuje od zapisa pri drugem. Do sredine leta 2007 jim je uspela določiti že 3 milijone takšnih mest. Tako znanstvenike ne zanima več le, kateri deli posameznikovega genoma so odgovorni za to, da je človek človek in ne na primer gorila, ampak tudi, kaj ga dela drugačnega od drugih pripadnikov človeške vrste.

Kaj je genom?

Genom si lahko predstavljamo kot zelo debelo knjigo, ki je napisana s pomočjo preproste abecede. Doslej znanstveniki še niso odkrili živega bitja, ki ne bi uporabljal tehnike zapisovanja genetske informacije, ki temelji na zgolj štirih "črkah" genetske abecede. To so slavne štiri nukleotidne baze A, T, C in G, ki gradijo verigo DNK, in so enake pri vseh živih bitjih.

Podobno kot zaporedja črk v knjigi sestavljajo besede in stavke, tudi zaporedje nukleotidov v molekuli DNK zapisuje informacije, ki jih živa bitja potrebujejo za izgradnjo celičnih "robotov" - proteinov, ki v celicah in organizmih opravljajo najrazličnejša dela.

Seveda si znanstveniki, že odkar so pred dobrimi petdesetimi leti odkrili strukturo molekule DNK in način shranjevanja genetske informacije s pomočjo molekularne abecede, želijo tudi sami prebrati genetski zapis posameznih genov, pa tudi celotnih organizmov. Vendar branje molekularnih genetskih knjig nikakor ni preprosto. Štiri molekularne črke A, T, C in G so namreč tako majhne, da jih niti z najboljšimi mikroskopi ne moremo razbrati, kaj šele, da bi z mikroskopi prebirali cele romane. Zato so morali znanstveniki iznajti zelo zvite načine, kako prebirati te miniaturne zapise.

Do bistvenih spoznanj, ki so okoli leta 1975 omogočila vzpostaviti učinkovite načine branja genetskih informacij, je prišel Anglež Frederick Sanger, ki je hkrati tudi eden redkih znanstvenikov, ki je kar dvakrat prejel Nobelovo nagrado (leta 1958 in 1980). Z dvema Nobelovima se lahko pohvalijo le še Marie Curie, John Bardeen in Linus Pauling, pri čemer je Pauling prejel svojo drugo Nobelovo nagrado za mir in ne za znanstvene dosežke.

Sanger je med drugim razvil metodo, kako lahko s pomočjo nekakšnega molekularnega rezanja, lepljenja in barvanja genetsko knjigo razseka na male delčke, ki jih lahko nato uredi po velikosti in iz dolžine teh odsekov razbere zaporedje nukleotidov oziroma črk, ne da bi neposredno pogledal posamezno črko zaporedja.

Kako beremo genski zapis?

Za molekularne črke genetske abecede velja posebnost, da so medsebojno lepljive. Črka A se rada lepi s črko T, C pa z G. Če zmešamo skupaj posamezne črke in kos zaporedja DNK, bodo celični roboti začeli postopoma lepiti prosto lebdeče črke k zaporedju DNK. Vendar se ta proces ne začne kar sam od sebe, ampak se mora najprej na razprto molekulo DNK vezati vsaj ena že zgrajena kratka beseda iz črk molekularne abecede, ki natančno ustreza odseku molekule DNK. Recimo, da je na molekuli DNK nekje zaporedje, ki se začenja z nizom GGCTCAC... Če k takšni molekuli dodamo kratko "besedo" CCGA, se bo prilepila na molekulo DNK prav na opisanem mestu, saj se zaporedje CCGA neposredno ujema in zato "lepi" z zaporedjem GGCT. Ko pa je enkrat takšna beseda že prilepljena na molekulo DNK, celični roboti sami začnejo proces nadaljnjega dodajanja ustreznih črk.

Sangerjeva ideja je bila, da je v mešanico črk poleg pravih A-jev, T-jev, C-jev in G-jev uvedel še nekaj spremenjenih črk. Bistvena značilnost teh črk je, da se ne obnašajo povsem enako kot običajne črke genetske abecede. Ko se vežejo na zaporedje, ne pustijo več, da bi se zraven pripenjale nove črke. Ko se veže takšna, malo spremenjena črka, se pisanje zaporedja ustavi. Prav tako so te spremenjene črke obarvane. Vsaka namreč "sveti" z drugačno barvo.

Poskusimo si celotno metodo predstaviti še z malo drugačno prispodobo. Recimo, da je genetski zapis spravljen v dolgi verigi, ki je zgrajena iz štirih vrst členov. Naša želja je, da bi ugotovili, v kakšnem zaporedju si sledijo členi verige, a žal naš mikroskop ni dovolj močan, da bi lahko pogledali vsak člen verige posebej in prebrali na njem zapisano črko. Kaj lahko naredimo? Ker vemo, da se členi verige s pomočjo celičnih robotov sami gradijo po vzorcu že zgrajene verige, dodamo najprej že izdelan mali košček verige (ang. primer), nato pa prepustimo robotom, da ga dograjujejo s pomočjo novih členov, ki prosto lebdijo v okolici.

Če bi robotom pustili povsem proste roke, bi izdelali veliko kopij iste molekule, ki ne bi bila nič drugačna od izvorne, a to nam pri samem branju zaporedja črk na členih nič ne pomaga. Zato robotom podtaknemo še malo spremenjene člene, ki jih lahko uporabijo in vgradijo v verigo, vendar za njimi verige ne morejo več graditi naprej. Ko se tak spremenjeni člen vgradi v verigo, se na tem mestu veriga konča.

Sedaj moramo verige le še urediti po velikosti. To storimo tako, da zanje priredimo nekakšno tekmovanje v teku čez ovire. Verige damo v gel in vse skupaj postavimo v električno polje. Krajše verige se bodo v gelu zaradi električnega polja premikale hitreje kot večje. Čez čas se tako razporedijo po velikosti in iz barve posameznih verig lahko razberemo zaporedje črk genetskega zapisa.

Sodobne naprave so to metodo seveda še bistveno bolj izpopolnile in avtomatizirale, tako da znajo moderne naprave za sekveniranje povsem avtomatsko že zelo hitro brati genski zapis v molekulah DNK.

Pomen varovanja genetskih podatkov

Seveda se ob vse bolj množični in cenovno vedno bolj dostopni tehniki prebiranja celotnih človeških genomov hitro zastavijo tudi povsem praktična vprašanja. Težko sicer rečemo, da javno objavljen genom posameznika povsem razgali in postavi vsem na ogled njegove najbolj intimne značilnosti, a vseeno je mogoče iz zapisa DNK razbrati marsikaj.

Znanih je že zelo veliko malih genetskih napak, ki bistveno povečajo verjetnost, da bo posameznik nekoč zbolel za kako neozdravljivo boleznijo. Gotovo je, da se bo odnos okolice do osebe, za katero postane javno znano, da lahko vsak trenutek zboli, bistveno spremenil. Najhuje pa je, da posameznik z javno objavo svojega genoma ne razkrije le svojih bioloških skrivnosti, ampak hkrati razgali tudi skrivnosti svojih bližnjih sorodnikov. Genomi "krvnih" sorodnikov so seveda zelo podobni, tako da je, če ima en član družine dedno bolezen, zelo verjetno, da jo bo imel tudi kdo drug v družini, tudi če tega sam (še) ne ve.

Sašo Dolenc

BIOUMETNIK, BIOZNANSTVENIK ALI BIOTERORIST?

Ko se je 11. maja 2004 Steve Kurtz, profesor na SUNY Buffalo University v ZDA, zjutraj prebudil, je takoj začutil, da z ženo Hope, ki je ležala v postelji negibno ob njem, nekaj ni v redu. Poskušal jo je nekako zbuditi, a mu nikakor ni uspelo, hitro pa je ugotovil tudi, da ne diha. Poklical je reševalce in jo hkrati oživljal, vendar ni bil uspešen. Ko so reševalci prispeli, so lahko le še razglasili, da je Hope mrtva. Za Steva je bila ženina nenadna smrt hud šok, saj Hope ni bila bolna, prav tako pa je bila komaj v srednjih letih. Seveda je bil povsem iz sebe, a takrat ni še niti slutil, da bo ženina smrt zanj pomenila začetek skrajno nenavadnega sodnega zapleta, ki traja še danes.

Speča teroristična celica v umetnikovem stanovanju?

Kmalu po odhodu reševalcev so na Stevova vrata potrkali specialci v zaščitnih oblekah, posebej izurjeni za boj proti bioterorizmu. Reševalci so namreč medtem, ko so poskušali oživiti Hope, v Stevovem stanovanju opazili predmete, ki so se jim zdeli sumljivi. Steve je imel po policah namreč kar nekaj potrebščin, ki jih sicer najdemo v običajnem mikrobiološkem laboratoriju. Prav tako je bilo po mizah veliko petrijevk, v katerih so rasle bakterije. Ker se je reševalcem zdelo sumljivo, da ima nekdo kar doma nekakšen mikrobiološki laboratorij, so o tem obvestili FBI.

FBI se mora ob vsaki pridobljeni informaciji seveda ustrezno odzvati. Ker so zvezni preiskovalci na osnovi prijave pričakovali, da se v Kurtzevem stanovanju skriva pravi bioteroristični laboratorij za izdelavo orožja za množično uničevanje, so zavarovali okolico in na lokacijo napotili najprej posebne enote. Steve, ki je bil še povsem v šoku zaradi nenadne ženine smrti, ni prav dobro razumel, kaj se dogaja, ko je bilo njegovo stanovanje nenadoma polno preiskovalcev. Ko so mu povedali, da ga sumijo bioterorizma, je zgolj polizal eno od petrijevk, da bi tako dokazal neškodljivost bakterij, a so ga pri tem specialci skoraj vklenili.

Steve Kurtz se je sicer preživljal kot profesor zgodovine umetnosti (nekaj časa je predaval tudi na ugledni Carnegie Mellon University), a po duši je bil predvsem umetnik. S kolegi je v okviru skupine Critical Arts Ensemble pripravljal politično angažirane predstave in razstave. Predvsem so ga zanimala razmerja med sodobnim načinom življenja, umetnostjo in znanostjo. Še posebej ga je navduševala sodobna biotehnologija, zato je začasno tudi doma gojil bakterije. Pripravljal je namreč večjo razstavo tako imenovane bio-umetnosti, v okviru katere je poskušal z raznimi umetniškimi inštalacijami ljudi opozoriti na problematiko gensko spremenjenih organizmov v okolju in prehrani ljudi.

Oprema iz mikrobiološkega laboratorija je bila za Kurtza zgolj orodje, ki ga je uporabljal pri svojem umetniškem delu. Tako kot potrebuje slikar barve in platno, kipar dleto in glasbenik svoj inštrument, je Steve pri umetniškem ustvarjanju med drugim uporabljal tudi gojišča za bakterije. Seveda so bile vse bakterije zdravju neškodljive, saj se nahajajo v skoraj vsakem mikrobiološkem laboratoriju, lahko pa jih brez kakršnih koli težav naročite tudi po internetu. Vendar mu tega FBI sprva ni verjel.

Nekaj ur po ženini smrti so mu premetali stanovanje, pregledali vse knjige in zapiske, vendar niso odkrili nič obremenjujočega. Še najbolj nenavaden in zato sumljiv se jim je zdel barvast papir, na katerem je bil tudi krajši zapis v arabščini. Šlo je sicer le za vstopnico na otvoritev neke razstave, a preiskovalci so tako preprosto pojasnilo težko sprejeli.

Čeprav so vsi indici kazali na to, da Steve Kurtz ni bioterorist in ne predstavlja nikakršne grožnje za okolico, so ga vseeno za 22 ur pridržali v priporu. Prav tako so zasegli tudi truplo njegove žene in ga poslali v nadaljnje preiskave. Okolica njegovega prebivališča je bila evakuirana več dni, medtem ko so strokovnjaki za preiskovanje krajev zločina analizirali vse, kar je bilo v njegovem stanovanju. Tudi smeti. Našli niso ničesar.

Kriv, ker je umetnik?

Steve se je lahko v svoje stanovanje vrnil šele 17. maja. Bilo je povsem razmetano, saj FBI-jevci za seboj niso odnesli niti svojih smeti. Naokoli je ležala prazna embalaža za pice, skupaj z uporabljenimi laboratorijskimi rokavicami in izrabljenimi kosi opreme preiskovalcev. Stevu se za zmedo in nered ni nihče opravičil. Prav nasprotno. Ker so morali priznati, da niso našli speče teroristične celice, ampak le malo ekscentričnega, a povsem neškodljivega umetnika, so spremenili svojo strategijo. Zdaj so na vsak način želeli pred javnostjo in svojimi nadrejenimi pokazati, da množice dolarjev, ki so jih porabili za vse povsem nepotrebne teste v Kurtzevem stanovanju, niso zapravili zaman.

Ker ni bilo v Stevovem življenju nič takega, za kar bi ga lahko sodno preganjali, so se domislili neverjetne ideje. Po posebnih zakonih, ki so jih sprejeli po 11. septembru (Patriot Act), so ga obtožili pisemske goljufije (mail and wire fraud). Zločin naj bi zagrešil preprosto s tem, ko je prijatelj mikrobiolog dr. Robert Ferrell zanj s službenega naslova na University of Pittsburgh kupil dva vzorca bakterij in mu jih poslal po pošti. To sta bili bakteriji Bacillus subtilis in Serratia marcescens, ki se pogosto uporabljata pri šolskih eksperimentih.

Po nekakšnih čudnih ameriških sodnih labirintih pa ga sodišče lahko za tako benigno zadevo obtoži tudi na večletno zaporno kazen. V skrajnem primeru gre lahko za zapahe celo za celi dve desetletji. (Več aktualnih novic in dokumentov o samem sodnem postopku, ki še ni končan, si lahko ogledate na spletni strani umetniške skupine Critical Arts Ensemble.)

Ker je šlo za medijsko zelo odmeven primer in verjetno tudi zato, ker imajo Steve in njegovi umetniški kolegi domnevno skrajno leva politična stališča, so se v pisarni lokalnega tožilca zelo zagreli za primer in nič ne popuščajo. Steve živi tako že nekaj let v strahu, da gre lahko zaradi povsem banalne zadeve za dolgo časa v zapor, prav tako pa je za svojo obrambo porabil že ogromno denarja.

O tem absurdnem dogodku so lani posneli tudi igrani dokumentarni film Strange Culture, ki ga je režirala Lynn Hershman Leeson, prikazan pa je bil med drugim tudi na berlinskem filmskem festivalu. Stevovo ženo Hope igra Tilda Swinton, nastopa pa tudi še nekaj drugih znanih igralskih imen.

Kriv, ker je znanstvenik?

Žal pa ne gre le za osamljen primer, ko se aparat, ki ga država razvija in krepi za boj proti zunanjemu sovražniku, ob pomanjkanju dela obrne navznoter in začne preganjati nedolžne ljudi. Še bistveno slabše kot dr. Kurtz jo je odnesel dr. Thomas C. Butler s Texas Tech University. Januarja 2003 je dr. Butler ugotovil, da v njegovem laboratoriju za preučevanje nalezljivih bolezni manjka nekaj vzorcev bakterije, ki povzroča kugo. Svojo ugotovitev je kot zaveden državljan javil na policijo, a bo to dejanje verjetno obžaloval do konca življenja. Kmalu po klicu je v okolico njegovega laboratorija prihitelo šestdeset policistov, ki so ga začeli zasliševati in ga nato tudi aretirali.

Seveda so hitro ugotovili, da ni nikakršen bioterorist, temveč povsem običajen znanstvenik. A ko postopek enkrat steče, poti nazaj ni več. Obtožili so ga, da ni dovolj dobro poskrbel za varnost, da je pošiljal nevarne vzorce po pošti in zagrešil še druge podobne prekrške, ki pa so v luči protiteroristične zakonodaje postali huda kazniva dejanja. Ker se je vse skupaj dogajalo v psihozi iskanja teroristov in sovražnikov, je bil dr. Butler za svoja dejanja, ki verjetno nič ne odstopajo od dejanj katerega koli drugega znanstvenika na tem področju, obsojen na zaporno kazen in je v zaporu presedel dve leti, plačati pa je moral tudi petdeset tisoč dolarjev kazni (več informacij o primeru najdete tu). Peticije v njegovo podporo so oblastem pošiljali mnogi ugledni znanstveniki, tudi nobelovci, a ni pomagalo. Med procesom mu je tožilstvo v zameno za priznanje krivde ponujalo le polletno zaporno kazen, a je predlog dogovora odklonil. Iz zapora je prišel decembra 2005.

Sašo Dolenc

RAZISKOVANJE PREBAVE SKOZI LUKNJO V TREBUHU

6. junija 1822 se je na otoku Mackinac ob kanadsko-ameriški meji zgodila lovska nesreča. V tamkajšnji postojanki American Fur Company se je nepričakovano sprožila puška za lov na gosi in šibre so od blizu v prsi zadele mladega uslužbenca podjetja. Alexisa St. Martina, kakor je bilo žrtvi nesreče ime, je strel podrl na tla, šibre pa so se mu zarile v prsni kož, poleg tega se mu je vnela še srajca, ki jo je imel takrat oblečeno. Vsi navzoči so bili ob pogledu na ranjenega Alexisa takoj prepričani, da mu ni več pomoči.

Nesreča trgovca s kožami

A sreča v nesreči je bila, da je strel slišal tudi vojaški zdravnik dr. William Beaumont, ki je bil takrat ravno v bližini. Že v nekaj minutah je bil ob ranjencu in mu dal prvo pomoč. Očistil je rano in ustavil krvavitev, a tudi on ni kazal velikega optimizma, da bo ponesrečeni preživel. Poškodbe so bile namreč prehude. Rana na levi strani prsi je bila velika za pest, poškodovana so bila rebra, pljuča in trebuh, šibre pa so mu odnesle tudi del mesa in kože. Zdravnik je takoj po nesreči izrazil mnenje, da St. Martin ne bo preživel več kot šestintrideset ur. A se je na svojo veliko srečo motil.

Prve dni po nesreči je res kazalo, da je usoda St. Martina zapečatena. Poškodovan je imel namreč tudi želodec, tako da je skozi luknjo v trebuhu ven priteklo vse, kar je pojedel. Takšno stanje je trajajo dolgih sedemnajst dni, nato se je mlademu trgovcu s krznom stanje toliko popravilo, da je spet lahko normalno jedel in prebavil zaužito hrano. Po dobrem mesecu dni se je St. Martinu zdravje stabiliziralo, a dr. Beaumont je moral še vedno skrbno paziti nanj in mu sproti čistiti rano. Nekajkrat ga je moral tudi še operirati, da je odstranil kose obleke, ki so jo šibre potisnile v notranjost telesa.

Luknja v trebuhu ostane odprta

Sama zgodba o nesreči ne bi bila nič posebnega, če St. Martin ne bi zaradi nje postal eden najbolj slavnih »poskusnih zajčkov« v zgodovini medicinske znanosti. Rana v prsih se mu je počasi povsem zacelila, a ne tako kot pri zdravih ljudeh. Nesreča je namreč povzročila, da so se mu tkiva zarasla tako, da se je med njegovim želodcem in zunanjostjo ustvarila neposredna povezava. Tej »luknji v trebuhu« se strokovno reče »trajna želodčna fistula« in po njej je St. Martin postal slaven po vsem svetu. (Danes podobne želodčne fistule za potrebe raziskovanja prebave kirurško vgrajujejo predvsem v nekatere večje domače živali.)

Po desetih mesecih zdravljenja so se odgovorni odločili, da ga bodo poslali domov, saj mu niso znali več kot toliko pomagati. A težava je bila, da je bil njegov dom oddaljen več kot dva tisoč kilometrov, kar je bila za oslabljenega pacienta prevelika razdalja, da bi jo brez težav premagal. Zato se je dr. Beaumont ponudil, da lahko St. Martin začasno biva kar na njegovem domu. Tam je počasi povsem okreval in aprila 1824, skoraj dve leti po nesreči, ga je dr. Beaumont zaposlil kot hišnega pomočnika, ki je sekal drva in skrbel za moška opravila pri hiši.

Čeprav zdravstvenih težav ni imel več, je moral luknjo v trebuhu vseeno ves čas prekrivati oziroma povijati, drugače je iz nje pritekel zadnji obrok, ki ga je pojedel. Zakaj dr. Beaumont ni nikoli kirurško zaprl luknje v trebuhu, ni povsem jasno. Morda na začetku ni mogel, potem pa je kmalu začutil priložnost, da lahko zaradi odprtine v »realnem času«, kot bi rekli danes, proučuje, kaj se dogaja v človeškem želodcu med prebavljanjem hrane. In res je v naslednjih nekaj letih s pomočjo St. Martinove želodčne fistule rešil mnoga do tedaj odprta vprašanja o tem, kako deluje človeška prebava.

Kako deluje prebava?

Dr. Beaumont se je raziskovanja dogajanja v želodcu St. Martina lotil zelo sistematično. Skozi fistulo je v želodec poskusnega zajčka, ki mu je za te neprijetne poskuse posebej plačeval, vtikal najrazličnejša živila in postopoma vsakih nekaj ur spremljal, koliko jih je želodec že prebavil. Preizkusil je vse mogoče tipe mesa, zelenjave in sadja. Ugotavljal je tudi, kako se prebavlja kuhana hrana v primerjavi s surovo. Ubogi St. Martin je seveda zaradi vseh teh nenaravnih dogajanj v svojem želodcu pogosto dobil prebavne motnje in kmalu ni bil več navdušen nad novimi poskusi, kljub vsem denarnim nagradam, ki jih je prejel.

Ko se je naveličal igrati poskusnega zajčka znanosti, je pobegnil nazaj v Kanado, se poročil in imel šest otrok. A ga je dr. Beaumont čez nekaj let s pomočjo podjetja, za katerega je spet začel preprodajati krzno, našel in ga prepričal, da se je z družino preselil nazaj v bližino poskusov željnega zdravnika. Z novimi poskusi je Beaumont zbral že dovolj podatkov, da je lahko o prebavi leta 1833 napisal knjigo »Experiments and Observations on the Gastric Juice and the Physiology of Digestion«, s katero je zaslovel po vsem svetu in si pridobil ugledno mesto v zgodovini medicine.

V knjigi je opisal več kot dvesto poskusov, ki jih je izvedel v istem slavnem želodcu svojega pacienta. Neizpodbitno je dokazal, da je prebava kemijski proces, s čimer je končal zelo dolgo polemiko, ki se je vlekla vse od začetkov medicinske znanosti. Njegove prehranske tabele, objavljene v knjigi, so bile skoraj vse stoletje glavna referenca za zdravo prehrano. Med drugim je dokazal tudi, da se meso hitreje prebavi kot zelenjava, kar ni bilo všeč skupini zdravnikov, ki je že takrat propagirala vegetarijanstvo. Da bi ovrgli njegove trditve, so poskušali tudi sami najeti St. Martina ali bolje rečeno njegov želodec, da bi še sami »znanstveno« preizkušali svoja vegetarijanska načela prehrane, a se St. Martin ni več dal pregovoriti, da bi z njim eksperimentirali.

Etika znanstvenih raziskav

Razprava o etičnih vprašanjih takšnih poskusov na živem človeku se je odprla šele leta 1834, ko je Beaumont zaprosil državo za sofinanciranje novih raziskav. Da pa so sprejemljivost njegovih raziskovalnih metod že takrat postavljali pod vprašaj, priča tudi zgodba o sojenju morilcu, v katero je bil vpleten tudi takrat že slavni zdravnik. Ko je leta 1840 opravljal službo v St. Luisu, je zdravil urednika lokalnega časopisa, ki ga je z železno palico po glavi udaril neki politik, ker mu ni bil všeč objavljeni časopisni uvodnik.

Dr. Beaumont je poskušal življenje uredniku rešiti tako, da mu je v lobanjo izvrtal manjšo luknjo in tako sprostil pritisk na možgane. Pozneje so ta medicinski prijem izrabili odvetniki politika na sodišču, ko so poskušali dokazati, da je bila smrt urednika posledica nepravilnega zdravljenja in ne udarca s palico. Odvetnik je pred poroto izjavil, da naj bi bil dr. Beaumont poznan po tem, da je iz čiste znanstvene radovednosti pustil pacientu odprto luknjo v trebuhu, zdaj pa naj bi poskušal skozi luknjo v pacientovi lobanji opazovati, kaj se dogaja v njegovi glavi. Taktika zagovora je bila, kot kaže, pravilna, saj je moral po odločitvi porote politik za umor plačati le petsto dolarjev kazni.

Kljub vsem nenavadnim dogodivščinam, ki so se mu pripetile v življenju, je St. Martin 24. junija 1880 v Quebecu umrl v visoki starosti 86 let. Po njegovi smrti so sorodniki zavrnili vse prošnje zdravnikov, da bi naredili avtopsijo slavnega pacienta. Pokopali so ga v zelo globok grob in ga prekrili z obilo kamenja, da bi imelo njegovo telo vsaj po smrti mir pred nadležnimi raziskovalci.

Sašo Dolenc

ZAKAJ JEMO SLADICO NA KONCU?

Za marsikatero opravilo si kar težko predstavljamo, da bi ga lahko izvajali drugače, kot ga. Občutek imamo, da so naše najbolj zakoreninjene navade nekaj od narave danega in vnaprej določenega. To velja tudi za pripravljanje in uživanje hrane. Marsikoga bo presenetil podatek, da izvira današnji vrstni red jedi in ustaljene kombinacije okusov, ki sestavljajo posamezen obrok povprečnega evropskega jedilnika, iz sredine sedemnajstega stoletja. Takrat so namreč bogatejši Evropejci močno spremenili svoje prehranjevalne navade, ki jih imamo večinoma še danes in tudi za povsem samoumevne. Vzrok za spremembo jedilnika je bila nova znanstvena teorija o tem, kako deluje prebava in kakšno je zdravo prehranjevanje.

Narava kot velikanska kuhinja

Že od pradavnine so ljudje vedeli, da je njihovo zdravje zelo odvisno od hrane, ki jo uživajo. V obdobju visokega srednjega veka in renesanse je veljalo pravilo, da je zdravje posameznika stanje, ko so njegove telesne tekočine v pravem medsebojnem razmerju. Prehrana je bila pomemben element vzdrževanja ravnotežja v telesu, saj takratni zdravniki niso imeli na voljo prav veliko metod, s katerimi bi lahko urejali medsebojna razmerja telesnih tekočin. Če je bil kdo res zelo bolan, so praviloma poskušali ustvariti vnovično ravnovesje v telesu s kontroliranim izpuščanjem krvi. Zato so dovolj bogati, ki so lahko izbirali, katero hrano bodo zaužili, praviloma upoštevali načela zdrave prehrane.

Po stari antični medicinski tradiciji, ki je temeljila predvsem na medicinskih knjigah hipokratskega korpusa, Aristotelovih spisih in Galenovih razpravah, so prebavo dojemali kot nekakšno kuhanje hrane znotraj človekovega telesa. Podobno kot v naravi sonce greje zemljo, da iz nje zrasejo rastline in obrodijo plodove, tudi notranji plameni v človeškem telesu zaužito hrano še bolj skuhajo, da se lahko pretvori v telesne tekočine, ostanek pa se izloči z iztrebki in pognoji zemljo, da se cikel kroženja v naravi lahko ponavlja.

Viziji kozmosa kot velikanske kuhinje, v kateri naravni plameni poganjajo rast žive narave in kroženje snovi, je ustrezala podoba človekovega telesa kot pomanjšane različice takšne kozmične kuhinje, kjer notranji plameni prekuhavajo zaužito hrano. Znotraj takšnega modela delovanja narave in človeka je bil najbolj pogost nasvet zdravnikov pacientom, naj uživajo čim bolj prekuhano hrano, saj bodo tako manj obremenjevali svoj notranji mehanizem prebave, prav tako mora biti prehrana uravnotežena. Vendar moramo razumeti to uravnoteženost skozi takratni sistem razvrščanja živil.

Teorija štirih elementov

Različne vrste hrane so razvrstili po ustaljeni Aristotelovi teoriji štirih elementov, iz katerih je bil po takratnem prepričanju zgrajen svet. Posameznim elementom so ustrezale posebne lastnosti. Ogenj je bil vroč in suh, voda vlažna in hladna, zrak vroč in vlažen, zemlja pa suha in hladna. Hrano so razločevali po teh štirih lastnostih; tako je bil poper recimo močno na strani ognja, melone, gobe in ribe pa na strani vode. Ker je veljalo prepričanje, da je za človeško telo idealno, če je zmerno toplo in zmerno vlažno, so tej zahtevi priredili tudi jedilnike. Zdrava prehrana je pomenila, da so jedli takšno hrano, ki je telo čim bolj približala idealnemu razmerju elementov v telesu.

Idealni obrok je bila nekakšna zmerno topla in zmerno tekoča kaša, saj je poosebljala lastnosti, ki naj bi bile za telo najboljše. Zanimivo je tudi, da je bila surova zelenjava po takratnih načelih nezdrava in mišljena predvsem kot hrana za reveže. Po drugi strani pa so imeli recimo sladkor za zelo zdravo hranilo oziroma celo za idealen dodatek k hrani, ki so ga prodajali tudi po lekarnah. Ker je bil dokaj drag, so ga imeli v kuhinjah ponavadi varno spravljenega ali celo zaklenjenega.

Nova znanost spremeni jedilnik

V sedemnajstem stoletju pa se je jedilnik pri bogatejših Evropejcih nenadoma močno spremenil. Ideali prehranjevanja so postali drugačni, prav tako tudi nasveti o zdravi prehrani. Zgodovinarka znanosti Rachel Laudan, ki raziskuje zgodovino odnosov med znanostjo, medicino in prehranjevanjem, je v svojih knjigah in člankih prepričljivo pokazala, da so povzročila spremembo prehranjevalnih navad bogatejših slojev okoli leta 1650 predvsem nova znanstvena odkritja. Glavni vzrok za spremembe je bila nova znanstvena teorija o tem, kako deluje človeška prebava in kako se sploh v naravi ena snov pretvarja v drugo. Če so prej učenjaki povsod v naravi in človeškem telesu videli predvsem proces kuhanja, ki je povzročal spreminjanje snovi, je postal naenkrat nov osrednji naravni proces fermentacija.

Fermentacija je v najbolj splošnem pomenu kemijski proces, v katerem se ogljikovi hidrati, npr. sladkorji, pretvorijo v alkohole in kisline. S fermentacijo, ki poteka v kvasovkah, dobimo recimo vino, pivo in kis. S fermentacijo v mlečnokislinskih bakterijah pa iz mleka naredimo jogurt in druge mlečne izdelke. Ta proces ima prste vmes tudi pri vzhajanju kruha, saj povzroča sproščanje ogljikovega dioksida, ki testo zrahlja tako, da v njem naredi značilne mehurčke, ki jih vidimo kot luknjice v strukturi kruha.

Kemija okusov

Učenjaki, ki so se pred nekaj stoletji ukvarjali s področjem, ki mu danes pravimo kemija, so lahko s fermentacijo in destilacijo izolirali posamezne ključne sestavine rastlin in tako iskali nove zdravilne učinkovine. Ker so fermentacijo opazili tudi povsod v naravi, se je hitro prijela teorija, da bistvo človeške presnove ni dodatno kuhanje hrane v želodcu, ampak da poteka tudi v človeškem telesu proces fermentacije.

Novi teoriji o delovanju prebave se je hitro priredil tudi sistem razvrščanja hrane. Štiri aristotelske elemente in njihove klasične lastnosti je zamenjala klasifikacija glede na tri nove ideale čistih snovi, ki so jo najprej uvedli v kemijskih krogih. Tri idealne snovi so postale sol, olje in živo srebro. Vendar jih ne smemo razumeti v današnjem pomenu teh besed, ampak v takratnem (al)kemijskem pomenu, ki so ga imele te snovi pri procesu fermentacije in destilacije. Takratni kemiki so namreč opazili, da se snovi ob destilaciji praviloma razcepijo na tri dele: na hlapljivo tekočino, na »oljno« substanco in na trden preostanek.

Sladkor postane skoraj strup

Olja so imenovali snovi, ki ob vretju niso izparela, v nasprotju z bolj hlapljivimi tekočinami, kot je bil recimo alkohol, ki je spadal med »živosrebrne substance«. Med živili, ki so jih uporabljali v kuhinji, so bili elementu »olje« še najbližji maslo, svinjska mast in oljčno olje. Med »soli« je poleg običajne soli spadala tudi moka in podobna hrana v obliki trdne snovi. Ključni predstavniki elementa »živo srebro« so bili kis, vino in druge alkoholne pijače, pa tudi določene arome mesa in rib. Z novo razdelitvijo hrane so velik pomen dobila predvsem olja, ki so postala temeljna sestavina najrazličnejših omak. Nasploh je spremenjena delitev živil povzročila pomembno spremembo prehranjevalnih navad.

Zdravniki so za sladkor čedalje bolj ugotavljali, da ni tako idealno živilo, kot so tedaj menili. Spoznali so recimo, da uničuje zobe, našli so ga tudi v urinu nekaterih bolnikov, kar so pozneje diagnosticirali kot posledico sladkorne bolezni. Sladkor po novi delitvi živil tudi ni veljal več za idealno vrsto hrane, nekateri zdravniki pa so ga začeli opisovati skoraj kot strup za telo, zato zadnjih nekaj stoletij naše glavne jedi praviloma niso bile več sladkane, sladice pa uživamo v majhnih količinah ob koncu obroka.

Sašo Dolenc

MOŽ, KI IMA KRI ŽENSKEGA SPOLA, IŠČE ČLOVEKA, KI MU JE UKRADEL IDENTITETO

Ko se je Eric Drew udeležil krvodajalske akcije, še slutil ni, da se mu bo v naslednjih dneh življenje postavilo na glavo. Čeprav je imel šele nekaj čez trideset let, je imel vse, kar si je kdaj želel. Imel je dobro službo v računalniškem podjetju, kar nekaj denarja pod palcem, prelepo zaročenko, pravkar pa mu je banka odobrila še milijonsko posojilo za nakup hiše v domačem kraju. Bil je navdušen športnik, za seboj je imel tudi manekensko kariero. A zadnje tedne se ni prav dobro počutil.


Medicinska sestra na krvodajalski akciji ga je opozorila, da je na meji slabokrvnosti, in mu svetovala, naj se oglasi pri svojem zdravniku. Verjetno ni nič resnega, a za vsak slučaj naj vseeno preveri. Njegovo kri so tako poslali v analizo in kmalu zatem so ga poklicali iz ambulante, češ da z izvidi nekaj ni v redu. Nemudoma se je moral zglasiti pri specialistu za krvne bolezni. Ta ga je najprej vprašal, ali se je morda pred kratkim mudil v Afriki, saj je sumil na pozni stadij malarije. A Eric je tovrstna eksotična potovanja zanikal. Dogovorila sta se, da bodo testirali še kostni mozeg, na rezultate teh preiskav pa je bilo treba čakati nekaj dni.

Imate samo še pet dni življenja

Eric med mučnim čakanjem na izvide skorajda ni spal. Zdelo se mu je, da bi lahko bile novice iz laboratorija zelo slabe, a ko se je vračal na kliniko, vseeno ni pričakoval, da ga bo zdravnik pričakal s solznimi očmi. Imel je hudo obliko levkemije. Rakaste spremembe so se mu razširile že po vsem kostnem mozgu, tako da je bilo skorajda neverjetno, da je lahko še normalno hodil. Glede na stanje bolezni mu je zdravnik napovedal, da mu, če ga ne začnejo takoj zdraviti, preostane še največ pet dni življenja.

Eric je še isti dan sorodnikom in prijateljem poslal e-poštna sporočila s svojo diagnozo in slabimi obeti za ozdravitev. Edina rešitev zanj je bila, da mu presadijo zdrav kostni mozeg ustreznega darovalca, še pred tem pa s sevanjem uničijo njegovega, ki ga je napadel rak. Naslednjih nekaj let je tako prebil po bolnišnicah, prestal več napornih terapij, med katerimi so ga sorodniki že večkrat odpisali, a njegova zgodba ne bi bila bistveno drugačna od veliko podobnih pretresljivih zgodb bolnikov z rakom, če mu ne bi nekdo med zdravljenjem, ko je bil komaj še živ, ukradel identitete.

Med zdravljenjem, ko je bil psihično in fizično zelo oslabljen, je nenadoma po pošti začel dobivati račune za najrazličnejše nakupe s kreditnimi karticami, ki jih ni nikoli imel. Nekdo je, kot kaže, ocenil, da so Ericu dnevi šteti, zato je izrabil njegove osebne podatke in odprl nekaj novih bančnih računov in kreditnih kartic ter z njimi veselo nakupoval v upanju, da je Eric že tako izmučen in neprišteven, da nekaj dodatnih stroškov ne bo niti opazil, če jih slučajno bo, pa iz bolniške postelje ne bo mogel ustrezno ukrepati.

Na smrt bolnemu ukradejo še ime

In res je imel hude težave, saj mu banke, ki so neznani osebi odprle račun z njegovo identiteto, po telefonu niso hotele preklicati lažnega računa. Pri njih bi se moral zglasiti osebno, oborožen s kupom dokumentacije. V stanju, v kakršnem je bil, so mu zdravniki seveda močno odsvetovali, da zapusti bolnišnico.

Eric je zadevo prijavil tudi policiji, kjer so mu svetovali, naj kartice čim prej prekliče in pozabi na vse skupaj. To je tudi storil, dokler se niso začeli vrstiti klici iz bank, ki so zahtevale plačilo računov najrazličnejših nakupov, čeprav je bilo jasno, da jih Eric iz svoje bolniške sobe nikakor ni mogel opraviti. Ko so bančni izterjevalci začeli prihajati tudi v bolnišnico, je Eric sklenil, da bo ne glede na svoje zdravstveno stanje nastalo težavo razrešil kar sam. V obupu si je zadal nalogo, da bo odkril tatu svoje identitete, pa če je to zadnje, kar stori, preden ga bolezen dokončno premaga.

Imel je nekaj izkušenj z bančništvom, tako da je najprej pri bankah naročil vse izpiske o uporabi dotičnih bančnih kartic. Iz izpiskov mu je uspelo ugotoviti, na kateri naslov tisti, ki mu je ukradel ime, dobiva pošto. Kljub opozorilom zdravnikov je odšel na omenjeni naslov, pozvonil na vratih, a mu ni nihče odprl. Takrat je bil že skorajda brez imunskega sistema, zato se je na pot odpravil s polnim nahrbtnikom najrazličnejših zdravil, ki vzpostavijo nekakšen začasen umetni imunski sistem. Na pošti je nato uredil, da so mu vse pošiljke, ki prihajajo na njegovo ime in ta naslov, preusmerili v bolnišnico. Tako si je iz prestrežene pošte lahko ustvaril sliko, kje njegov "lažni jaz" nakupuje.
Zatem se je obrnil na medije. Poslal je nekaj sporočil na lokalne televizijske postaje z opisom svoje zgodbe in zapleta s krajo identitete in res ga je neka televizijska ekipa posnela. Ker v bolnišnici snemanje ni bilo dovoljeno, so ga posadili na invalidski voziček in reportažo posneli pred vhodom, kjer je v solzah pojasnil svojo zgodbo in prosil za pomoč pri iskanju osumljenca. (Televizijske posnetke si lahko ogledate na Ericovi spletni strani.) Po predvajanju posnetka je prejel veliko klicev, a večinoma informacije niso bile prave.

Iskanje tatu ga ohranja pri življenju

Še najbolj so mu pomagali novinarji, ki so obiskali eno od prodajaln, kjer je kupoval tat Ericove identitete. S pomočjo posnetkov varnostnih kamer in podatkov o času nakupa so prišli do slike osumljenca. Na poročilih je Eric tako zagledal sliko temnopoltega moža srednjih let v plašču, izpod katerega je kukala bolnišnična uniforma, kako se podpisuje z njegovim imenom. Ko so posnetek prikazali še na televiziji, je bila prava identiteta prevaranta kmalu razkrita. Šlo je za Richarda Gibsona, laboratorijskega tehnika v bolnišnici, ki je Ericu odvzel kri in je, kot kaže, iz izvida ugotovil, da je na smrt bolni pacient z levkemijo primerna tarča.

Eric bi sicer lahko tožil bolnišnico za veliko odškodnino, a ker mu je pri vsej zadevi šlo bolj za princip, je primer predal zveznim preiskovalcem, ki so laboratorijskega tehnika obtožili po zakonu o varstvu pacientovih pravic. Postal je prvi v državi, ki so ga tudi obsodili na 16 mesecev zapora in ustrezno povračilo stroškov.

Kraja identitete je bila po svoje sreča v nesreči za Erica, saj ga je motivirala, da se je še naprej boril z boleznijo. Kot sam pravi, bi že zdavnaj obupal, če mu ne bi jeza vsak dan znova dala nekaj novih moči. Zdravljenje namreč ni potekalo tako dobro kot detektivska akcija iskanja tatu. Njegovo telo je zavrnilo kostni mozeg njegove polsestre, zaradi česar je skoraj padel v komo in je komaj preživel.

Kljub vsemu se Eric ni vdal. Njegova zaročenka je na spletni strani ClinicalTrials.gov, kjer so zbrani podatki o najnovejših oblikah zdravljenja bolezni, našla informacijo o eksperimentalnem viru matičnih celic, ki bi lahko pomagale Ericu. Šlo je za popkovnično kri, ki jo odvzamejo ter shranijo takoj po rojstvu otroka in ki vsebuje veliko matičnih celic.

Poleti 2004 so Ericu s sevanjem še enkrat povsem uničili imunski sistem ter mu vbrizgali matične celice iz dveh virov: novorojenke iz Italije in nekega dojenčka iz Ohia. Eric je na celice močno odreagiral, dobil je visoko temperaturo, krvavel je iz oči in ušes. Da bi preživel, so mu dali največji možni odmerek morfija, a tudi tako je komaj prestal neznosne bolečine.

Na srečo je bila tokrat transplantacija uspešna. Pol leta kasneje mu je hematolog končno lahko povedal veselo novico. Ne le da mu je uspelo premagati hudo bolezen, zdaj ima tudi novo krvno identiteto. Če slučajno stori kako kaznivo dejanje in pusti na kraju zločina krvno sled, bodo preiskovalci prepričani, da je storilka nekajletna deklica. Ericova kri je namreč v celoti ženskega spola, saj jo je povzel po darovalki matičnih celic iz krvi popkovine.

Na srečo se Ericu bolezen ni ponovila. Danes vlaga veliko energije v svojo fundacijo, ki opozarja na nevarnosti kraje identitete in skrbi za pravice hudo bolnih pacientov. Čeprav je sam star že blizu štirideset, šteje njegova kri komaj nekaj let, prav toliko kot njena mala darovalka.

Sašo Dolenc

KO IZBRUHNE NEZNANA NOVA BOLEZEN

Osemindvajsetega februarja 2003 so iz manjše zasebne bolnišnice v vietnamskem Hanoju, ki je imela vsega 60 bolniških postelj, poklicali lokalni urad Svetovne zdravstvene organizacije (WHO). Dva dni pred tem so namreč na zdravljenje sprejeli pacienta, ki je kazal simptome netipične gripe, zato so za vsak slučaj, da bi izključili morebitni primer "ptičje gripe", prosili WHO, naj njihovi strokovnjaki preverijo, za katero bolezen gre.

Na klic se je odzval dr. Carlo Urbani, specialist za nalezljive bolezni, po rodu Italijan in veteran organizacije Zdravniki brez meja, ki je bil leta 1999 kot predsednik italijanske podružnice tega pomembnega zdravniškega združenja celo v delegaciji, ki je prevzela Nobelovo nagrado za mir.

"Ne vemo, za katero bolezen gre, a ni gripa"

Ko si je Urbani kot uradni predstavnik WHO ogledal pacienta z imenom Johnny Chen, sicer ameriško-kitajskega poslovneža, mu je bilo hitro jasno, da so zadeve zelo resne. Posumil je namreč, da se je nesrečni poslovnež okužil z neko povsem neznano boleznijo, ki je zdravniki do tedaj še niso poznali, zato tudi ne morejo vedeti, kako nevarna in nalezljiva je. Naslednje dni je dr. Urbani skupaj z medicinskim osebjem te male bolnišnice zbiral najrazličnejše vzorce in druge informacije, ki so jih lahko pridobili od pacienta, ter koordiniral njihovo pošiljanje odgovornim na WHO, da bi kar se da hitro določili vzrok bolezni.

Poskrbel je tudi, da so v bolnišnici vzpostavili poseben varovani oddelek za karanteno, kar se je kmalu izkazalo za zelo pomembno, saj je bilo eno od prvih spoznanj zdravnikov, da imajo opraviti z zelo nalezljivo boleznijo. Kasneje se je izkazalo, da je bila med prvimi 60 obolelimi kar polovica članov medicinskega osebja. Ko so prvi zdravniki začeli kazati simptome bolezni, so se soočili s težko odločitvijo, da morajo izolirati tudi sebe, če ne želijo okužiti svojcev in bolezni raznesti po mestu. Tako so med raziskovanjem bolezni ves čas bivali v bolnišnici. Dr. Urbani je takole poročal kolegu: "Sem v bolnišnici, ki je polna jokajočih sester. Ljudje begajo, kričijo in so povsem preplašeni. Ne vemo, za katero bolezen gre, a ni gripa."

Nobeden od ukrepov, ki jih je sprejelo zdravstveno osebje v bolnišnici, se ni izkazal za pretiranega. Pokazalo se je namreč, da gre za novo virusno bolezen, ki ni bila le zelo nalezljiva, ampak tudi zelo nevarna. Tega prve tedne sicer še niso vedeli, a je kasneje statistika pokazala, da umre kar vsak deseti oboleli. Devetega marca so imeli pri WHO že dovolj informacij, da so se sestali z najvišjimi predstavniki vietnamskih oblasti in jim predstavili vso resnost situacije. V bolnišnico so prispele tudi strokovne okrepitve iz tujine. Ti strokovnjaki so imeli s seboj že vso opremo, ki so jo sicer uporabljali za študij najbolj nevarnih in nalezljivih bolezni, kot je na primer virus ebola. Zasebno bolnišnico so zaprli, bolnike pa preselili na poseben oddelek javne bolnišnice Bach Mai, kjer so lokalnim zdravnikom pomagali podobnih situacij vajeni člani Zdravnikov brez meja.

Ko so sprejeli vse ključne ukrepe iz navodil za boj proti epidemijam, se je število na novo obolelih umirilo, izbruh te nove bolezni v Vietnamu pa je postal dober primer, kako je treba ukrepati pri sumu na tovrstne bolezni. Če dr. Urbani ne bi bil dovolj prepričljiv, ko je odgovorne pregovarjal, naj se odzovejo čim hitreje in čim bolj transparentno, bi bili lahko priča velikanski katastrofi.

Kmalu zatem, ko so se razmere v Hanoju za silo uredile, je 11. marca dr. Urbani z letalom odletel v Bangkok na znanstveno konferenco. Že na letalu je opazil, da se slabo počuti in začenja tudi sam dobivati značilne simptome obolenja s to novo boleznijo. Ko ga je sodelavec pričakal na letališču, ga ni spustil v svojo bližino, saj je bilo očitno, da je novi virus napadel tudi njega. S kolegom sta tako tiho sedela v čakalnici letališča vsak na svojem koncu in dobro uro čakala, da reševalno vozilo pripelje vso opremo, ki jo zdravniki potrebujejo za zaščito pred nevarnimi okužbami.

Dr. Urbanija so z letališča odpeljali naravnost v karanteno lokalne bolnišnice, kjer se je nato 18 dni boril za življenje. Z ženo in tremi otroki se je lahko pogovarjal le po telefonu, saj se z njim zaradi nevarnosti okužbe neposredno brez ustrezne varovalne oprave ni smel srečati nihče. Kljub vsemu znanju, ki ga je imel o nalezljivih boleznih, in pomoči kolegov zdravnikov, ki so prileteli iz Nemčije in Avstralije ter pripeljali nekaj novih protivirusnih zdravil, bitke z novo nevarno boleznijo ni dobil. Osemindvajsetega marca 2003, mesec dni zatem, ko so ga kot strokovnjaka WHO poklicali na konzultacijo v hanojsko bolnišnico, mu je pljuča zalila tekočina. Tkivo svojih obolelih pljuč je zapustil znanosti.

Veliki hongkonški raznašalec virusa

Vendar pa Johnny Chen, ki je bolezen prinesel v Vietnam, ni bil prvi oboleli. Tudi z drugih koncev sveta so na WHO začele prihajati informacije o novi, zelo nalezljivi hudi pljučnici, ki se je je kmalu prijelo ime SARS. V zgolj nekaj tednih se je obolenje razneslo že na tri celine in vse je kazalo, da človeštvu grozi pandemija nepredvidljivih razsežnosti. Petnajstega marca je zato generalni direktor WHO izdal alarmantno opozorilo, da je treba izvajati najstrožje ukrepe, da bi pandemijo zajezili.

Kasneje so raziskovalci ugotovili, da se je prvi primer SARS-a najverjetneje pojavil že novembra 2002 pri kitajskem dečku iz mesta Fošan. Šestnajstega novembra 2002 so ga namreč sprejeli v tamkajšnji ljudski bolnišnici zaradi netipičnega obolenja dihal. Kako je bolezen staknil, ni znano, vemo pa, da je okreval, a še pred tem okužil nekaj drugih, ki so bolezen hitro raznesli po Kitajski in v Hongkong, nato pa naprej po svetu.

Na Kitajskem je bil prvi "veliki raznašalec" bolezni, kot epidemiologi imenujejo posameznike, ki zaradi stila življenja ali delovnega mesta okužijo zelo veliko ljudi, neki trgovec z ribami po imenu Zhau Zuofeng, ki se je okužil januarja 2003 v mestu Guangzhou. Ta obolenja ni prenesel le na osebje treh bolnišnic (ob koncu epidemije so ugotovili, da je medicinsko osebje sestavljalo kar 20 odstotkov vseh obolelih), ampak je okužil tudi profesorja nefrologije, ki je prav takrat odpotoval v Hongkong, kjer je prebival v devetem nadstropju hotela Metropol v sobi 911. Po vsega desetih dneh je ostareli profesor podlegel bolezni, a je pred tem okužil kar nekaj drugih gostov hotela, ki so prav tako prebivali v devetem nadstropju. Ti so nato bolezen prenesli v Toronto, Singapur in Vietnam. Že omenjeni Johnny Chen, ki je bolezen prenesel v Vietnam, se je na poslovni poti iz Šanghaja v Hanoj ustavil v Hongkongu, kjer je prenočil prav v devetem nadstropju hotela Metropol.

Ko je WHO 15. marca izdal opozorilo vsem potnikom, naj bodo zelo pazljivi, nihče še prav dobro ni vedel, za kakšno bolezen pravzaprav gre, razen tega, da gre za zelo nalezljivo netipično pljučnico. Strokovnjaki so najprej sumili, da gre za spremenjeni virus gripe, na kar so kazali tudi simptomi bolezni, a testi te domneve niso potrdili. Ker so bila pljuča umrlih zelo poškodovana, so se pojavljale tudi domneve, da gre morda celo za pljučno kugo, a ker zdravljenje z antibiotiki ni delovalo, so opustili tudi to hipotezo. Kmalu so si bili znanstveniki enotni, da je SARS prva resna nova bolezen, ki so jo odkrili v enaindvajsetem stoletju.

Odkritje vzroka bolezni v rekordnem času

Sedemnajstega marca je WHO zbral ekipo najboljših mikrobiologov, virologov, epidemiologov in klinikov z vsega sveta, ki so se pognali v boj z novo boleznijo. S pomočjo vsakodnevnih telekonferenc in izmenjevanjem podatkov po internetu so že v začetku aprila ugotovili, da bolezen povzroča nov virus iz družine koronavirusov, ki ga prej še nikoli niso opazili ne pri ljudeh in ne pri živalih. Koronavirusi so precej neškodljivi in povzročajo navadne prehlade, virus SARS pa, kot vse kaže, ni bil tipični koronavirus. Dvanajstega aprila so znanstveniki že poznali celotni genom virusa in 1. maja so na spletni strani revije Science že objavili članek s podrobnim opisom virusa.

Na vrhuncu epidemije sredi maja, ko so vsak dan poročali o dvesto na novo obolelih, znanstveniki še niso imeli na voljo nobenega zdravila ali cepiva, ki bi lahko preprečilo pandemijo, tako da so se oblasti zatekle h klasičnim ukrepom, ki jih človeštvo uporablja že tisočletja. Vse obolele so takoj osamili in tako preprečili nadaljnje širjenje bolezni. V Singapurju so karanteno potencialno obolelih nadzorovali kar preko internetnih kamer, ki so jih namestili v njihove domove. Kazni za kršitev karantene so bile zelo visoke. V Hongkongu so zgradbo, v kateri je prebivalo največ obolelih, evakuirali in prebivalce za deset dni preselili v posebno taborišče.

Na Kitajskem je trajalo dlje časa, da so se oblasti zavedele resnosti problema. Na koncu je bila prav zaradi tega kar četrtina vseh obolelih na svetu iz Pekinga. Seveda bi bilo lahko še bistveno huje, če v nekem trenutku kitajske oblasti ne bi ukrepale zelo odločno. Zaprli so vse šole, gledališča, kinodvorane in prepovedali vse javne prireditve. Konec aprila so se odločili, da bodo za zdravljenje SARS-a zgradili novo bolnišnico v predmestju Pekinga. Sedem tisoč delavcev je postavilo rekord, saj so jo zgradili v vsega osmih dneh, stala pa je 170 milijonov dolarjev.

Tako nenadno in skrivnostno, kot se je bolezen pojavila, je poleti 2003 tudi pojenjala. Sreča v nesreči je bila, da je za SARS-om zbolelo le 8096 ljudi, saj je bilo smrtnih žrtev kar 774.

USODA, ZAPISANA V GENIH

Ko je triindvajsetletna Katharine Moser vstopila v kliniko na Manhattnu, se je dobro zavedala, da od tistega dne naprej nič več ne bo tako, kot je bilo, čeprav je vedela, da je ne čaka noben resen medicinski poseg. Bolnišnico je zgolj zaprosila, naj zdravniki pregledajo njen dedni material in ugotovijo, ali lahko zboli za Huntingtonovo boleznijo. Šlo je za dokaj preprosto testiranje, ki pa lahko življenje posameznika postavi povsem na glavo.

Huntingtonova bolezen je namreč ena hujših bolezni, saj je vsakdo, ki zboli, obsojen na dolgotrajno umiranje na obroke, ki traja tudi do dvajset let. Najprej se pojavijo prvi znaki izgubljanja ravnotežja, ki jih spremljajo nenadzorovani gibi mišic, kasneje pa začnejo slabeti tudi mentalne sposobnosti obolelega. Bolnik postopoma izgublja nadzor tako nad telesom kot tudi na umom.

Bolezen, ki ni ozdravljiva

Najhuje pri vsem pa je, da je bolezen povsem neozdravljiva. Ko zdravniki enkrat postavijo diagnozo, je pacient obsojen na počasno umiranje, ki se mu ni mogoče izogniti. Medicina lahko le blaži simptome bolezni, pozdraviti pa je ne more. Oboleli običajno končajo v domovih za ostarele, kjer se zadnja leta svojega življenja komaj še zavedajo, da so živi.

Katharine Moser je že od svoje mladosti, ko je za Huntingtonovo boleznijo umiral njen ded, razmišljala o tem, da bi se testirala in preverila, ali tudi ona nosi bolezenski gen. Vendar so jo sorodniki vedno znova prepričali, naj se ne testira, saj s tem ničesar ne pridobi. Če ima gen, bo zbolela ne glede na to, kako zdravo živi, kolikokrat na teden telovadi, ne kadi in se nasploh izogiba škodljivim navadam.

V takih primerih, ko nobena terapija ne pomaga, se večina ljudi z dedno boleznijo v družini ne odloči za testiranje, ampak živi v upanju, da imajo srečo in se nanje okvarjeni gen ni prenesel. Če je kateri od staršev nosilec okvarjenega gena, ima otrok petdeset odstotkov možnosti, da se bo gen prenesel tudi nanj.

Epidemija bolezni ob jezeru v Venezueli

Huntingtonova bolezen predstavlja danes najbolj dramatičen primer genskega determinizma. Bolezen povzroči preveliko število ponovitev zapisa CAG v molekularni abecedi DNK na četrtem kromosomu. Pri zdravih ljudeh je teh ponovitev, ki bi jih lahko poimenovali tudi jecljanje genov, manj kot 35. Večje število ponovitev pa povzroči, da oseba zboli. Več kot je ponovitev, hitreje se bolezen pojavi. Če je ponovitev več kot 60, se bolezen razvije že v mladosti, sicer pa kasneje v življenju.

Novica, ki jo je Katharine o svoji usodi izvedela tistega dne v bolnišnici, je bila slaba. Zdravniki so pri analizi njenega dednega materiala našteli 45 ponovitev zaporedja CAG, kar pomeni, da ima celo več ponovitev kot njen ded, ki je dobil prve simptome bolezni pri svojih petdesetih. Pri Katharine se bodo simptomi zelo verjetno pojavili že sredi tridesetih, tako da ima pred seboj le še dobro desetletje normalnega življenja.

Žalostno zgodbo mlade Katharine so v sklopu člankov o vplivu novih znanstvenih spoznanj s področja genetike na življenja običajnih ljudi podrobno predstavili v časopisu New York Times. Serija sestavkov ima pomenljiv naslov "Doba DNK - odločiti se vedeti" (The DNA Age - Choosing to Know). Sodobna znanost zna namreč v nekaterih primerih že tako natančno napovedati prihodnost, da je lahko tovrstno poznavanje lastne usode v resničnem življenju prej v breme kot v korist.

V podobnem položaju, kot je bila pred nekaj leti Katharine, je bila leta 1968 Nancy Wexler (na sliki zgoraj z obolelim dečkom). Takrat je pri svojih triindvajsetih izvedela, da ima njena mati Huntingtonovo bolezen, kar pomeni, da ima tudi sama petdeset odstotkov možnosti, da zboli za to neozdravljivo boleznijo. A v tistem času še ni bilo na voljo testov, s katerimi bi lahko preverili, ali ima tudi potomec oboleli bolezenski gen. V bistvu so takrat o sami bolezni vedeli zelo malo.

Ko je Nancy doktorirala iz psihologije, se je odločila, da svojo znanstveno kariero posveti preučevanju svoje družinske bolezni. Izvedela je, da je v Venezueli ob jezeru Maracaibo zelo veliko primerov te bolezni, ki so ji domačini pravili el mal de San Vito. Pravzaprav bi lahko rekli, da se je v tamkajšnjih ribiških vaseh Huntingtonova bolezen pojavila kot nekakšna epidemija.

Nancy Wexler je s pomočjo kolegov izvedla velikansko populacijsko študijo lokalnega prebivalstva. V njeno raziskavo je bilo zajetih več tisoč prebivalcev revnih vasi, ki so imeli to smolo, da je neki njihov skupni prednik v skupnost prinesel oboleli gen, ki se je nato dedoval iz generacije v generacijo.

Po natančni analizi rodovnikov in sorodstvenih povezav obolelih je prišla do ugotovitve, da vodijo vse sledi nazaj v preteklost do neke ženske z imenom Maria Concepcion Sota, ki je ob venezuelskem jezeru živela na začetku devetnajstega stoletja.

Izdelava natančnih rodovnikov v zelo revnih vaseh, kjer je imelo veliko oseb enaka imena, nikakor ni bila preprosto delo. Wexlerjeva je ljudem jemala tudi vzorce dednega materiala, ki so jih nato analizirali v laboratorijih v ZDA. Končni cilj odprave je bil namreč najti gen, ki povzroča Huntingtonovo bolezen.

Sreča pri iskanju igle v kopici sena

Iskanje gena, katerega okvara povzroča neko bolezen, je seveda zelo zahtevno opravilo. Kanadski genetik Jim Gusella je imel v začetku osemdesetih let zelo veliko srečo, saj je odkril, da je eden od vsega dvanajstih genskih označevalcev, ki so jih takrat poznali pri človeku, v bližini gena, ki v okvarjenem stanju povzroča Huntingtonovo bolezen.

Genski označevalec je neka lastnost, ki jo pri posamezni osebi zlahka opazimo in katere genski zapis ter lego na kromosomu poznamo. Če na primer vemo, kje je zapisana informacija za modro barvo oči, je to lahko genski označevalec. Če nato slučajno opazimo, da imajo vsi, ki zbolijo za Huntingtonovo boleznijo, tudi modre oči, lahko z veliko verjetnostjo sklepamo, da je okvarjeni gen, ki povzroča bolezen, nekje v bližini gena za modre oči. Iskanje gena za Huntingtonovo bolezen je bilo v začetku osemdesetih let, ko je bilo znanih tako malo označevalcev, podobno iskanju igle v kopici sena. Gusella je imel neverjetno srečo, da se je eden od te peščice znanih označevalcev, imenovan G8, nahajal v bližini mesta na četrtem kromosomu, kjer je lociran tudi gen za Huntingtonovo bolezen.

A to srečno naključje še ni pomenilo konca zapletenih raziskav, saj je bilo področje četrtega kromosoma, kjer se je nahajal iskani gen, še vedno zelo veliko. Dolgo je bilo kar štiri milijone baznih parov DNK oziroma črk v genetski abecedi. Zato so raziskovalci spremenili taktiko in začeli na tem področju kromosoma iskati zaporedja črk, ki so podobna pri vseh osebah, ki so zbolele za boleznijo. S tem postopkom so območje zmanjšali na pol milijona baznih parov. Na enem koncu tega območja so odkrili tri gene, vendar bolniki na nobenem od treh niso imeli nepravilnosti. Ko so se lotili še drugega konca, so tam odkrili te nenavadne ponovitve črk CAG, ki pri več kot 35 ponovitvah povzročijo bolezen.

Čeprav danes še ne vedo prav dobro, kakšna je povezava med ponavljajočim se zaporedjem sklopa črk CAG in izbruhom bolezni, je skoraj gotovo, da se protein, ki nastaja na podlagi tega zaporedja črk, z leti nabira v celicah in povzroča težave. Daljše kot je zaporedje ponovitev CAG, bolj aktivno se bo nabiral in prej se bo to nabiranje poznalo na zdravju posameznika.

Čeprav Katharine Moser pravi, da ne obžaluje svoje odločitve, da vnaprej izve svojo usodo, je soočenje z neizpodbitnim dejstvom, da jo zaradi 45 ponovitev zaporedja CAG na njenem četrtem kromosomu že kmalu čaka počasno pešanje zdravja, vsekakor informacija, ki bo bistveno vplivala na njeno nadaljnje življenje. Čeprav je za zdaj ravno tako zdrava, kot je bila pred testom, je hkrati tudi zelo spremenjena. In glede tega ne more storiti prav ničesar.

Sašo Dolenc

SKRIVNOST ČIRA NA ŽELODCU

Dolgo je veljalo prepričanje, da čir na želodcu povzroča prekomerno izločanje kisline. Vzrok za to naj bi bil stres, preveč pikantna prehrana ali pretirano pitje alkohola. Terapija se je tako osredotočala predvsem na lajšanje simptomov, saj so tovrstna obolenja običajno zelo boleča, dokončne ozdravitve pa se ni bilo nadejati, saj je bila narava bolezni po takrat veljavni razlagi takšna, da se kaj veliko ni dalo narediti.


A v začetku osemdesetih let sta dva avstralska zdravnika postavila hipotezo, ki ji sprva skoraj nihče ni verjel. Po njunem naj bi čir na želodcu povzročala posebna vrsta bakterij z imenom Helicobacter pylori. Če bi se domneva obeh raziskovalcev potrdila, bi to predstavljalo pravo revolucijo na področju zdravljenja želodčnih bolezni, saj je čir na želodcu zelo pogosto obolenje, ki za časa življenja prizadene približno enega od desetih ljudi. Če čir povzročajo bakterije, ga lahko preprosto pozdravimo z antibiotiki.

Čeprav je bila ideja obeh znanstvenikov vsekakor zanimiva, sta imela s prepričevanjem kolegov in nasploh znanstvene skupnosti velike težave. Hipoteza je namreč postavila na glavo ustaljeno prepričanje, da v želodcu zaradi kislega okolja bakterije ne morejo preživeti. Če je želodčna kislina dovolj močna, da lahko razgradi recimo noht, kako lahko v njej preživijo bakterije? Večini znanstvenikov se je zdela to povsem nora hipoteza.

Težava je bila tudi v tem, da omenjena znanstvenika nista bila kakšni ugledni imeni v svetu znanosti, njuna teorija pa je bila v nasprotju s stališči mnogih avtoritet in s splošno sprejeto doktrino zdravljenja. Robin Warren je bil takrat patolog bolnišnice v avstralskem mestu Perth, Barry Marshall pa le tamkajšnji stažist. Malo nenavadno bi bilo, da bi dva tako osamljena in obrobna raziskovalca sama razrešila zdravstveni problem številnih ljudi po vsem svetu. Običajno se tako prelomnih teorij domislijo ugledna imena z uglednih inštitucij, ne pa dva čudaka iz neke skorajda neznane avstralske bolnišnice.

Warren in Marshall sta imela težave že s samo objavo svojih rezultatov v znanstvenih revijah. Tudi na znanstvenih konferencah ju niso jemali resno. Deloma so imeli za to tudi argumente. Znanstvenika namreč sprva nista dokazala, da je med okužbo z omenjeno bakterijo in čirom neposredna vzročna povezava. Našla sta namreč tudi primere, ko so bili ljudje z bakterijo okuženi, a se jim okužba ni razvila v čir.

Leta 1984 je bilo Marshallu vsega dovolj, zato je sklenil, da bo izvedel eksperiment, s katerim bo dokončno prepričal skeptike. Ženi seveda tega ni povedal vnaprej, a nekega dne je v službi iz gojišča vzel bakterije H. pylori, jih razredčil v kozarcu vode in vse skupaj pogoltnil. Ker je bila doza bakterij kar velika, je že kmalu začutil, da se v želodcu nekaj dogaja. Naslednje dni je imel vedno hujše želodčne težave, čutil je bolečino, slabost, nato je začel tudi bruhati. Vse to so bili jasni znaki nastajajočega čira. Po nekaj dneh mu je Warren naredil endoskopijo in jasno videl, da je njegov prej zdravo vijoličasti želodec postal rdeč. Po dobrem tednu gojenja laboratorijskih bakterij v lastnem želodcu je Marshall tako začel jemati antibiotike, ki so ga po pričakovanjih povsem pozdravili.

Oba raziskovalca sta bila tako dokončno prepričana, da njuna hipoteza o bakterijskem povzročitelju čira na želodcu neizpodbitno drži. Vendar pa z zgodbo o popitem kozarcu bakterij takrat še nista šla v javnost, saj so ju imeli vsi za čudaka, s to zgodbo pa bi si tak sloves le še utrdila, česar seveda nista želela. Vse skupaj sta tako skupaj z drugimi rezultati objavila šele po dobrem letu. A trajalo je vse do leta 1994, da je nacionalni inštitut za zdravje potrdil metodo zdravljenja želodčnega čira z antibiotiki. Največje priznanje za oba znanstvenika pa je prišlo leta 2005, ko sta za svoje odkritje prejela Nobelovo nagrado za medicino.

Čeprav zvenijo nekatere hipoteze na prvi pogled zelo nenavadno, to še ne pomeni, da niso resnične. Pravkar je marsikoga presenetila ugotovitev raziskovalcev z univerz Cambridge in Yale, ki so preučevali statične podatke o epidemiji tuberkuloze v vzhodnoevropskih državah v zadnjih desetletjih. Presenetljivo, ali pa tudi ne, so našli korelacijo med posojili Mednarodnega denarnega sklada (IMF) in povečanjem primerov tuberkuloze v posamezni državi, kar je dobra indikacija za oceno zdravstvene oskrbe prebivalstva (PLoS Medicine).

Analizirali so podatke iz več kot dvajsetih držav in ugotovili, da tuberkuloza poraste, če država vzame posojilo IMF, ter nato spet upade, ko posojila ne koristi več. Posojilo naj bi vplivalo na porast primerov tuberkuloze zaradi striktnih pogojev koriščenja posojila, ki jih državam postavlja IMF. Država mora omejiti javne izdatke in to običajno stori prav na račun javnega zdravstva. Raziskovalci so namreč ugotovili, da se je zaradi manjših izdatkov za zdravstvo zmanjšalo na primer število zdravnikov na enoto prebivalstva.

Med enaindvajsetimi obravnavanimi državami po podatkih raziskovalcev le Slovenija ni vzela posojila IMF, zato ni presenetljivo, da ima tudi najboljše rezultate boja proti tej zoprni bolezni, ki po mnenju Svetovne znanstvene organizacije (WHO) predstavlja enega od večjih zdravstvenih problemov enaindvajsetega stoletja. Bistvo za uspešno zdravljenje tuberkuloze, ki traja več mesecev, je hospitalizacija pacientov in strog nadzor nad doslednim jemanjem zdravil. Slovenija to politiko zdravljenja, ki jo predpisuje tudi WHO, prakticira za vse obolele, medtem ko na primer Rusija v bolnišnici zdravi le četrtino obolelih. Če v raziskavi obravnavane države ne bi sprejele posojil IMF, bi po oceni raziskovalcev v zadnjem desetletju dvajsetega stoletja za posledicami tuberkuloze v vzhodni Evropi umrlo približno sto tisoč ljudi manj.

IMF se je na rezultate raziskave ostro odzval in znanstvenike obtožil, da problema niso obravnavali dovolj celostno, prav tako pa so kritizirali tudi njihovo metodologijo. Mednarodni denarni sklad izhaja namreč iz predpostavke, da boljši makroekonomski kazalci neke države sami po sebi posledično povzročijo tudi boljše razmere za življenje v tej državi, med drugim tudi boljšo zdravstveno oskrbo prebivalstva. A ob nadaljnjih raziskavah se prav lahko izkaže, da je to le mit, kot je bilo dolgo časa prepričanje, da bakterije ne morejo živeti v kislem okolju želodca.

Sašo Dolenc

STROJI

MEHANIZEM IZ ANTIKITERE

Malo pred veliko nočjo leta 1900 se je skupina grških potapljačev, ki so po morskem dnu nabirali spužve, pred nevihto zatekla na otok Antikitera, ki leži med Kreto in Peloponezom. Ko je vihar ponehal, se je Elias Stadiatos odločil, da se bo potopil in si ogledal morsko dno ob otoku, kjer so se skrili pred slabim vremenom. Vendar je namesto spužev našel nekaj še veliko bolj dragocenega. V globini štiridesetih metrov je odkril razbitine rimske tovorne ladje.

Razbitine antične trgovske ladje

S sodelavci so na površje prinesli veliko dragocenih starin, ki jih je pred več kot dvema tisočletjema prevažala antična trgovska ladja. Med najdbami so bili bronasti in marmornati kipi, lončevina, steklovina, dragulji in kovanci. Najdbe so sproti skrbno pregledovali in sortirali strokovnjaki iz arheološkega muzeja in jih poskušali sestaviti, če so se v stoletjih razbile na več kosov.

A najpomembnejšega predmeta s te potopljene ladje najprej sploh niso opazili. Za brezobličen manjši kos bakrene in lesene škatle, ki je bila močno korodirana in prekrita s kamnitimi usedlinami, se najprej nihče ni zmenil. Šele ko se je dovolj osušila, da je zaradi tega razpokala, se je pokazalo, da znotraj skriva bakreno kolesje. Zanimiv kamniti kos je 17. maja 1902 vzbudil pozornost arheologa Valeriosa Staisa, direktorja narodnega arheološkega muzeja iz Aten. Hitro je ugotovil, da gre v resnici za z usedlinami močno obložen star bakreni mehanizem, podoben današnjim uram. Najdbo, ki je bila izvorno shranjena v lesenem zaboju velikosti škatle za čevlje, so arheologi poimenovali mehanizem iz Antikitere.

Raziskovanje bakrenega kolesja

Vendar dolgo časa o zgradbi in delovanju bakrenega kolesja iz Antikitere niso vedeli prav veliko, saj ga niso mogli preprosto odpreti in proučiti. Šele leta 1971 sta britanski zgodovinar znanosti Derek de Solla Price in grški jedrski fizik Charalampos Karakalos preslikala najdbo z rentgenom in poskušala prešteti zobce na posameznih kolescih znotraj mehanizma. Leta 1974 je Price objavil obsežno študijo najdbe z opisom svoje rekonstrukcije mehanizma. Pravilno je določil, čemu je bil mehanizem bakrenih kolesij namenjen: bil je astronomski analogni računalnik za izračunavanje leg nebesnih teles.

Sredi osemdesetih let se je za mehanizem začel zanimati Michael Wright iz Muzeja znanosti v Londonu. Hitro je ugotovil, da je Price uporabil pri svoji rekonstrukciji mehanizma veliko domišljije, saj njegove fotografije notranjosti mehanizma niso bile dovolj natančne za podrobno analizo. Wright se je zavedal, da za kakršno koli nadaljnje delo na mehanizmu nujno potrebuje nove fotografije, ki bi bolj natančno pojasnile, kako so zgrajena in razporejena kolesa, ki sestavljajo mehanizem. Težava pa je bila, da antičnih najdb niso smeli odpeljati iz atenskega muzeja, hkrati pa je bila moderna naprava za slikanje prevelika, da bi jo lahko prepeljali v muzej.

Nove fotografije notranjosti mehanizma

A Wright je bil mehanično zelo spreten in iznajdljiv, tako da mu je uspelo kar v muzeju sestaviti preprost tomograf, s katerim je naredil okoli sedemsto slik notranjosti mehanizma. A med tem je tehnika slikanja z rentgensko svetlobo oziroma z žarki visokih energij močno napredovala. Poleti leta 2005 je v muzej v Atenah prispelo dvanajst ton opreme, namenjene prav za slikanje mehanizma z računalniško tomografijo, ki je lahko ustvarila tridimenzionalno sliko notranjosti mehanizma.

Že prve analize novih fotografij notranjosti so bile zelo pomembne. Z analizo enega od kosov mehanizma, ki mu prej niso posvečali velike pozornosti, so ugotovili, da so mehanizem uporabljali tudi za napovedovanje sončnih in luninih mrkov. Prav tako je bilo prelomno spoznanje, da je bil del mehanizma namenjen zelo naprednemu načinu napovedovanja gibanja Lune, ki je znal upoštevati tudi, da se Luna giblje po nebu navidezno hitreje, ko je bliže Zemlji.

Z velikimi težavami jim je uspelo prebrati tudi del grškega zapisa na ohišju mehanizma. Črke so merile le dva milimetra, besede pa so pisali drugo zraven druge brez presledka, tako da je bilo branje zelo težavno. Vseeno so ugotovili, da gre pri napisih predvsem za navodila, kako astronomski računalnik uporabljati.

Rojstvo grške znanosti

Da bomo lahko razumeli, čemu je bil mehanizem iz Antikitere namenjen v času svojega nastanka, se moramo najprej vrniti več kot dva tisoč let v preteklost. V stari Grčiji so prvič v zgodovini človeštva ljudje poskušali naravne pojave in delovanje sveta pojasniti z zakonitostmi same narave in ne s sklicevanjem na kaprice božanstev in drugih nadnaravnih sil. Njihovi prvi poskusi razlage pojavov se nam zdijo danes sicer zelo za lase privlečeni, a veliko bolj pomemben kot posamezna razlaga je bil sam okvir razmišljanja in pristopa k poskusom razumevanja delovanja sveta. Tu se je zgodila pomembna revolucija, ki je postavila temelje evropski znanstveni tradiciji.

Če danes povzemamo le sklepe teh prvih grških mislecev narave in se potem nasmihamo, kako naivno so gledali na svet, jim delamo veliko krivico. Svoje trditve so se namreč trudili argumentirati in jih racionalno utemeljiti. Prepričani so bili, da je svet urejen in racionalen; da je torej kozmos. V svoja razmišljanja so prav tako vpeljali nekatere temeljne pojme, za katere danes kar težko pomislimo, da jih nekoč niso uporabljali. Njihova je recimo delitev na naravo (gr. physis), ki označuje tisto, kar nastaja spontano iz notranjih vzgibov, v nasprotju z umetnim (gr. techne), kar nastane zaradi naše zunanje vsiljene dejavnosti. Njihovo idejo, da je v svetu neka notranja naravna logika, ki ni odvisna ne od nas ljudi ne od kapric bogov ali višjih bitij, bi lahko postavili celo za temelj vse znanstvene tradicije. Želeli so si tudi, da naj bo ta notranja logika delovanja sveta čim bolj preprosta, po možnosti eno samo jasno načelo.

Grška astronomija

Za razcvet grške astronomije so bila zelo pomembna osvajanja Aleksandra Makedonskega, ki so grške učenjake seznanila z več stoletji trajajočimi natančnimi zapisi nebesnih pojavov, ki so jih skrbno dokumentirali Babilonci. Ti so namreč verovali, da znamenja na nebu opozarjajo vladarja na prihajajoče nevarnosti, zato so se jih trudili napovedati. Ker se nekateri nebesni pojavi ponavljajo v periodah, so jih lahko s skrbnim opazovanjem tudi predvideli, čeprav niso razvili nobene teorije, kako se nebesna telesa resnično gibljejo, le v svojih zapisih so našli ponavljajoče se vzorce.

Grški naravoslovci so nasprotno razvili veliko idej in modelov, kako deluje nebo, a pred pridobitvijo babilonskih tabel s podatki recimo o preteklih sončnih mrkih in podobnih nebesnih pojavih niso mogli postaviti natančnih matematičnih modelov gibanja Sonca, Lune in planetov po nebu.

Antični računalnik, ki simulira nebo

Za mehanizem iz Antikitere so ocenili, da je bil zgrajen v obdobju med 150 do 100 pr. n. š. Je nekakšen mehanični model delovanja neba, kot so ga razvili takratni astronomi. Lahko ga razumemo tudi kot mehanski nebesni koledar. S premikanjem kazalcev si lahko nastavil datum in mehanizem ti je pokazal, kako bodo takrat na nebu razporejena nebesna telesa. Kolesje mehanizma je dokaj zapleteno, saj so pri njegovi gradnji upoštevali najbolj natančne modele gibanja nebesnih teles, ki so jih takrat poznali.

Čas nastanka mehanizma iz Antikitere se približno pokriva z obdobjem, v katerem je deloval največji antični astronom Hiparh, tako da so nekateri zgodovinarji postavili hipotezo, da naj bi bil prav on tudi avtor mehanizma za napovedovanje lege nebesnih teles, a za to ni nobenega dokaza. Gotovo pa je, da je graditelj mehanizma natančno poznal Hiparhovo delo in njegov izvirni astronomski model gibanja nebesnih teles. To so raziskovalci potrdili prav z zadnjimi fotografijami notranjosti dva tisoč let starega mehanizma.

Sašo Dolenc

ARHIMEDOV KODEKS

V trinajstem stoletju je neznani menih v Konstantinoplu potreboval za izdelavo molitvenika podlago, na katero bi lahko pisal. Ker mu je primanjkovalo praznega pergamenta, se je ozrl kar po knjižnici in izbral knjigo, ki se mu je na prvi pogled zdela najmanj pomembna. Najprej jo je razstavil na posamezne liste, nato je z njih začel spirati črnilo. Ne da bi se sploh zavedal, kaj počne, je pobrisal edino še ohranjeno kopijo nekaterih Arhimedovih razprav. Na sveže oprane liste je menih zapisal besedila, ki so se mu takrat zdela veliko bolj pomembna kot nerazumljivi grški geometrijski izračuni in izpeljave. Matematične in filozofske razprave velikega grškega genija so tako na pergamentu nadomestile molitve v obliki hvalnic veliki noči, družini, cerkvi in umrlim.

»Ne uničuj mojih krogov!«

Po eni najbolj slavnih, a skoraj gotovo izmišljenih zgodb o antični znanosti naj bi se matematiku Arhimedu ravno med kopanjem posvetilo, kakšen je zakon vzgona, kar ga je tako navdušilo, da je kar gol tekel po mestu in vpil »Eureka!«. Prav tako slavna je tudi zgodba o Arhimedovi junaški smrti leta 212 pred Kristusom. Legenda pravi, da je umrl pod mečem neznanega rimskega vojaka, ki je prišel po zavzetju Sirakuz med drugo punsko vojno do matematikove hiše in mu ukazal, naj odide z njim.

Arhimed, ki je bil takrat ravno sredi izrisovanja matematične izpeljave nekega dokaza na pesku svojega dvorišča, mu je odvrnil le: »Ne uničuj mojih krogov!« Vojak mu je namreč nevede pobrisal del matematične izpeljave v pesku. To je vojaka tako razjezilo, da je nad največjega matematika antike dvignil meč in ga ubil. A uničenje krogov, ki ga je zagrešil te neznani rimski vojak, ni bilo najhujše, kar se je Arhimedovemu delu zgodilo v dobrih dveh tisočletjih, ki sta pretekli od tistega usodnega dneva v Sirakuzah.

Kako zapisane ideje potujejo skozi čas

Starogrški učenjaki so svoje razprave praviloma pisali na papirusove zvitke. Ker takrat ni bilo veliko ljudi, ki bi sploh razumeli posamezne matematične razprave, so si učenjaki ideje izmenjavali kar v obliki pisem. Arhimed je tako svojo razpravo, ki se je ohranila do današnjih dni le prek carigrajskega rokopisa, prepisal na dolg zvitek papirusa in ga odnesel v pristanišče. Od tod je papirusov zvitek trgovska ladja odnesla do Aleksandrije, ki je bila takrat intelektualno središče sveta. Naslovnik pisma je bil Arhimedov kolega matematik Eratosten, ki je takrat vodil veliko knjižnico v Aleksandriji na severu Egipta.

Eratostena, ki mu je Arhimed naslovil svoje pismo, poznamo danes predvsem po izvirni ideji, kako izmeriti velikost Zemlje. Vedel je, da na najdaljši dan leta točno opoldne v Asuanu, ki leži v južnem delu Egipta, sonce posveti tudi na dno najbolj globokih vodnjakov. Prav tako tudi ljudje in stavbe tisti dan opoldne nimajo nobene sence, saj je sonce povsem navpično na nebu. A na isti dan zgradbe v Aleksandriji, ki leži bolj severno od Asuana, vseeno mečejo senco, sonce pa nikoli ne posveti povsem do dna vodnjakov. Iz teh podatkov je Eratosten sklepal, da je Zemlja okrogla, saj bi bile sicer sence na isti dan povsod enako velike. A ne samo to. Iz dolžine sence, ki jo na najdaljši dan mečejo zgradbe v Aleksandriji, je lahko izračunal, kakšen del obsega Zemlje predstavlja razdalja med Aleksandrijo in Asuanom.

Nova tehnologija, manj podatkov

Za prenos zapisanega znanja skozi zgodovino je najbolj kritično obdobje, ko se spremeni tehnologija zapisovanja in hranjenja dokumentov. Pomembna tehnološka posodobitev na področju zapisovanja besedil se je zgodila prav nekaj stoletij po Arhimedovi smrti. Takrat so papirusove zvitke počasi začeli zamenjevati kodeksi, kot so imenovali predhodnike današnjih knjig. V kodeksih je bilo skupaj vezanih veliko število enako velikih listov. Kmalu se je namreč izkazalo, da so zapisi v kodeksih, ki se jih da preprosto listati, veliko bolj priročni za branje in v njih zapisane informacije hitreje dostopne kot v papirusovih zvitkih, pri katerih je bilo treba previti ves zvitek, da si lahko prebral nekaj na začetku in na koncu.

Prehod na novo tehnologijo je trajal več stoletij in v obdobju med prvim in četrtim stoletjem po Kristusu se je na žalost veliko starih rokopisov tudi izgubilo. Na tiste zapise, ki so ostali zgolj na zvitkih, so v naslednjih stoletjih najprej pozabili, potem pa so večinoma kar sami ostareli in propadli. Praviloma so preživele le ideje, ki so jih iz papirusovih zvitkov skrbno prenesli v novo knjižno obliko kodeksov.

Od velikih tiskanih do malih pisanih

Matematičnim razpravam je na splošno pri tej posodobitvi tehnologije slabo kazalo. Razprave, ki so bile za povprečnega bralca pretežke, so le redko prepisovali, saj zapisanih argumentov niso razumeli. Na srečo pa se je vseeno našel učenjak, ki ga je zanimala zapletena matematika in je okoli leta 480 po Kristusu prepisal večino takrat še dostopnih Arhimedovih papirusovih zvitkov v moderno knjižno obliko kodeksa ter jih opremil s svojimi komentarji.

V devetem stoletju po Kristusu se je zgodila še ena pomembna sprememba tehnologije izdelave knjig. Tokrat se je spremenila pisava. Prej so knjige pisali samo z velikimi tiskanimi črkami (majuskula), takrat pa so za potrebe uradništva razvili veliko bolj priročno, berljivo in zgoščeno pisavo iz malih pisanih črk (minuskula), ki se je hitro prijela. Kodekse so od takrat pisarji prepisovali v tem novem, bolj zgoščenem zapisu. In v tej pisavi je zapisan tudi Arhimedov kodeks iz desetega stoletja, ki se je ohranil do danes. Arhimed tega kodeksa ne bi znal več brati, zelo verjetno ga niti prepoznal ne bi, čeprav so bile v njem zbrane prav njegove razprave.

Naključje vrne knjigo

Kot smo povedali že v uvodu, je prepis Arhimedovega kodeksa iz desetega stoletja v trinajstem stoletju neznani menih razstavil in pobrisal pisavo ter posamezne liste uporabil za zapis molitev. Molitvenik so menihi nato več stoletij uporabljali v samostanu, dokler ni prišel iz mode in zdelan obležal na polici v knjižnici. Na srečo pa je neki učenjak, ki je konec devetnajstega stoletja popisoval stare knjige v samostanski knjižnici, med pregledovanjem polic spet vzel v roke ta srednjeveški molitvenik in opazil, da je na pergamentu pod zapisom molitev še drugo komaj vidno starejše besedilo. Nekaj tega besedila je lahko prebral, zato ga je kar prepisal tudi v katalog knjig kot opombo pri opisu knjige.

Seznam z opisom knjig v tej carigrajski knjižnici je nato dobil v roke tudi danski strokovnjak za starogrške rokopise, ki je v kratki opombi ob opisu molitvenika takoj prepoznal, ga gre pri izbrisanem besedilu na pergamentu za Arhimedovo razpravo. Seveda ga je ideja, da je morda našel še neznano razpravo največjega grškega matematika, takoj prevzela in po dolgih zapletih mu je končno uspelo knjigo poleti leta 1906 tudi fotografirati.

S pomočjo fotografij je nato mukoma poskušal izpod zapisa molitve prebrati tisto, kar se je še ohranilo od prvotnega grškega zapisa Arhimedovih razprav. Ker je bil klasični filolog, ga je zanimalo predvsem besedilo, z risbami in diagrami, ki so pri matematičnih razpravah velikokrat ključni, pa se ni ukvarjal.

Težava je bila tudi, da je posamezne strani v knjigi lahko le fotografiral, ni pa smel knjige razstaviti na posamezne liste, zato ni mogel prebrati vsega besedila. Skriti so ostali predvsem deli prvotnega besedila, ki so se ob novi vezavi knjige kot molitvenika znašli na hrbtu knjige, kjer so bili posamezni listi povezani v knjigo. A vseeno mu je uspelo razbrati do takrat povem neznano Arhimedovo razpravo, ki jo je grški matematik napisal kot pismo svojemu sodobniku Eratostenu v Aleksandrijo.

Zradirana skrivnost

Vendar nenavadnih peripetij s potovanjem Arhimedove knjige skozi čas tu še zdaleč ni konec. Med obema svetovnima vojnama je knjiga iz samostanske knjižnice nenadoma izginila in nihče ni več vedel, kje je. Učenjaki so bili že prepričani, da je za vedno izgubljena, nato pa se je leta 1998 presenetljivo pojavila na dražbi starin pri slavni dražbeni hiši Christie's.

Izkazalo se je, da je srednjeveško knjigo v dvajsetih letih prejšnjega stoletja v Carigradu kot spominek kupil neki francoski vojak in jo prinesel s seboj domov. Knjiga, v kateri je bila zapisana edina ohranjena različica nekaterih razprav največjega antičnega matematika, je nato veliko let preprosto ležala na polici nekega pariškega stanovanja. Šele potomci tega vojaka so se nekoč vprašali, ali je morda kaj vredna. Seveda pa si niso niti mislili, da bo njena končna vrednost na dražbi dosegla skoraj dva milijona dolarjev.

Zdaj je kodeks z Arhimedovimi razpravami pri znanstvenikih, ki poskušajo z uporabo sodobnih tehnologij prebrati čim več grškega besedila s pergamenta, ki ga je neznani menih nespametno pobrisal pred mnogimi stoletji. A po drugi strani se pergamenti z zapisom Arhimedovih razprav zelo verjetno sploh ne bi ohranili do danes, če čez izvorno besedilo ne bi bilo zapisano drugo besedilo, ki so ga redno prebirali ob molitvah.

Sašo Dolenc

ISKANJE POPOLNEGA STROJA

V prvi polovici devetnajstega stoletja je bil zahodni svet že sredi industrijske dobe. Odpiralo se je vse več tovarn, ki so si prizadevale, da bi s čim manj stroški proizvedle čim več izdelkov. V želji, da bi čim bolj povečali produktivnost, so si tovarnarji kmalu postavili vprašanje, ali obstajajo morda kakšne naravne meje pri tem, koliko dela je mogoče opraviti v danih okoliščinah. Ljudje se ob pretiranem garanju seveda utrudimo in moramo počivati, drugače lahko zbolimo. Kaj pa stroji?

Kako deluje parni stroj?

Eden prvih raziskovalcev, ki se je resno lotil študija načel delovanja parnih strojev, je bil francoski fizik in vojaški inženir Sadi Carnot (1796–1832). Čeprav je že dokaj mlad umrl za kolero in so zaradi narave njegove bolezni večino njegovih zapiskov preventivno sežgali, se je kljub temu ohranilo kar nekaj njegovih spoznanj, ki jih imamo še danes za temeljne na področju študijev strojev. Carnota je zanimalo predvsem delovanje parnih strojev. Z opazovanjem njihovega delovanja je poskušal odkriti univerzalna načela, po katerih delujejo toplotni stroji.  

Toplotni stroj je, zelo splošno rečeno, naprava, ki zna pretvarjati toplotno energijo v mehansko delo. Prvi toplotni stroji, ki so ob odkritju povzročili pravo tehnološko revolucijo, so delovali na podlagi spoznanja, da se voda ob izparevanju oziroma prehajanju iz tekočega v plinasto stanje, ko jo segrevamo, volumsko močno razširi. Pojav je seveda nekaj vsakdanjega in ga srečujemo dan za dnem v kuhinji, ko nam začne recimo dvigovati pokrovko na loncu vrele vode. To silo, ki dviguje pokrovko med kuhanjem, zna parni stroj s posebnim mehanizmom pretvoriti v vrtenje kolesa. Parni stroj lahko tako poganja parno lokomotivo ali pa opravlja katero koli drugo mehansko delo.

Carnot je poskušal delovanje parnega stroja razumeti po analogiji z vodnim mlinom, pri čemer je vodo nadomestil kalorik. S to besedo so poimenovali domnevni materialni nosilec toplote, a v resnici ni nihče prav dobro vedel, kaj naj bi ta beseda označevala. Kalorik naj bi se, podobno kot voda pri vodnem mlinu, pretakal skozi različne stopnje delovanja parnega stroja, posledica pretakanja pa je bilo opravljanje mehanskega dela.

Romantika in fizika

V začetku devetnajstega stoletja se je veliko takratnih učenjakov začelo zanimati tudi za medsebojne odnose med različnimi naravnimi silami in močmi, ki so jih takrat že poznali. Z raziskavami na področju elektrike in magnetizma so namreč prišli do spoznanja, da kalorik ni edina naravna sila, ki lahko opravlja delo. Tako se je odprlo pomembno vprašanje, kako lahko ena vrsta sile povzroči nastanek druge.

Zanimivo je, da je imela na iskanje povezave med delovanjem različnih naravnih sil pomemben vpliv tudi romantična filozofija, ki je verjela v nekakšno globinsko povezanost in enotnost vse narave. Misleci, ki so izhajali iz romantičnega kroga, so bili trdno prepričani, da so različne naravne sile nekako povezane, samo še odkriti je bilo treba, kakšna je njihova povezava.  

Eden prvih, ki je dobil idejo o univerzalnem pretvarjanju ene oblike energije v drugo, je bil Julius Robert von Mayer (1814–78), ko je kot ladijski zdravnik potoval po tropskih krajih. V tistem času je bilo še vedno zelo priljubljeno zdravljenje s puščanjem krvi, ki naj bi nekako uravnalo medsebojno razmerje telesnih tekočin in pregnalo bolezen. Ko je nekoč več članov posadke na ladji hkrati zbolelo in jim je Mayer po takratni doktrini izpustil nekaj krvi, je presenečen ugotovil, da je v tropih tudi venozna kri zelo živo rdeča oziroma zelo podobna arterijski. Ta pojav so verjetno že prej opazili tudi drugi ladijski zdravniki, ki so pluli po tropskih morjih, a mu nihče ni posvečal pretirane pozornosti. Mayer je bil prvi, ki se je kot naravoslovec vprašal, kje je vzrok za tako živo barvo venozne krvi. Kmalu je našel tudi prepričljiv odgovor: ker človeško telo v toplih krajih ne porabi toliko kisika za ohranjanje stalne telesne temperature kot v hladnejših, ostane v venozni krvi več kisika, kar ji da značilno živo barvo.  

Na podlagi te ugotovitve je postavil hipotezo, da se v človeškem telesu kot tudi drugje v naravi različne energije le medsebojno pretvarjajo iz ene oblike v drugo, vsa količina energije pa se ohranja. Mayer sicer ni imel formalne fizikalne in matematične izobrazbe, saj je bil le zdravnik, zato svojih ugotovitev ni opisal na način, ki je bil takrat ustaljen v znanstvenih krogih. To je verjetno tudi razlog, zakaj ga najprej nihče ni jemal resno. Šele proti koncu življenja, ko je že skoraj obupal, da ga bodo kdaj zares priznali za resnega znanstvenika, so njegove spise odkrili drugi ugledni fiziki in mu izrekli priznanje.

Bog in stroji

Razprave, povezane s pojmom energije, so se na začetku močno naslanjale tudi na ekonomsko teorijo. V ospredju je bila vzporednica med učinkovitostjo delovanja narave in delovanja družbe oziroma nastajajočega kapitalističnega sistema. V okviru ekonomije je imelo velik pomen raziskovanje tega, kako neki sistem pripraviti do tega, da bo deloval čim učinkoviteje. Povsem na mestu je bilo torej tudi vprašanje, kako pripraviti naravo do tega, da bo čim učinkoviteje opravljala delo za ljudi.  

Poleg ekonomskega motiva za raziskovanje delovanja naravnih in umetnih strojev je bil pomemben tudi teološki motiv. Veliko intelektualcev je bilo namreč prepričanih, da je Bog ustvaril naravo tako, da deluje kar se da popolno. Iskanje popolnega stroja je bilo hkrati tudi približevanje Bogu in popolnosti, ki jo je ta zapisal v samo naravo.  

Zametek zakona o ohranitvi energije, ki ga je postavil raziskovalec energetike strojev James Prescott Joule (1818–89), izhaja prav iz prepričanja, da se tistega, kar je Bog ustvaril, ne da uničiti oziroma izničiti z naravnim procesom. Tako je zapisal: »Pojavi v naravi, naj bodo mehanski, kemični ali življenjski, temeljijo skoraj povsem na neprestanem medsebojnem pretvarjanju privlaka na daljavo, živih sil in toplote.«  

Joule je bil sin bogatega lastnika pivovarne, tako da z denarjem ni imel težav in se je lahko v miru ukvarjal s poskusi na področju delovanja strojev. Njegov morda najpomembnejši prispevek k znanosti o energiji je bila točna meritev pretvorbenega količnika med opravljenim delom in toplotno energijo. Joule je prvi natančno izmeril, za koliko se segreje določena količina vode, če recimo z mešanjem na njej opravimo neko mehansko delo. To je bila ključna meritev, ki je omogočila natančno obravnavanje in preračunavanje pretvarjanja ene vrste energije v drugo energijo oziroma v opravljeno mehansko delo.

Tudi stroji imajo omejitve

Tudi za Williama Thomsona (1824–1907), ki ga bolje poznamo kot lorda Kelvina, je bila narava velikanski parni stroj. Iskanje čim učinkovitejšega stroja je hkrati razumel tudi kot iskanje načel, po katerih deluje sama narava. Želel je odkriti, kako narava izvaja procese, da bi enake rešitve lahko uporabil tudi pri umetno ustvarjenih strojih.  

Thomson je v seriji člankov, ki jih je objavil v sredini devetnajstega stoletja, postavil temelje sodobne termodinamike, kot strokovno pravimo področju znanosti, ki se ukvarja z zakonitostmi delovanja toplotnih strojev. Zapisal je oba temeljna zakona termodinamike: zakon o ohranitvi energije in entropijski zakon. Thomson je bil tudi prvi, ki je začel uporabljati pojem energija v pomenu, kot ga poznamo danes v fiziki. Pred tem je beseda energija lahko pomenila tako silo kot tudi moč.  

Zelo pomembna je bila tudi njegova formulacija entropijskega zakona, ki je vplivala na takratno dojemanje narave oziroma sveta kot celote. Bistvo tega zakona je namreč, da zaloga dela, ki ga lahko opravi narava, ni neskončna. Pri pretvarjanju toplote v delo se v delo nikoli ne more pretvoriti prav vsa toplota, ampak je del ostane v obliki toplote. V idealnem primeru toplotnega stroja je razmerje med oddano in sprejeto toploto kar enako razmerju med obema absolutnima temperaturama, pri katerih se to zgodi.  

Ugotovitev, da je delež toplote, ki se lahko pretvori v delo, odvisen od temperaturne razlike, je pomenila, da se lahko nekoč, ko ne bi bilo več nobenih temperaturnih razlik, pojavi tako imenovana toplotna smrt vesolja. Zaloge energije, ki je v naravi na voljo za opravljanje mehanskega dela, torej niso neskončne. Količina energije, ki se lahko uporabi za opravljanje dela, se torej s časom zmanjšuje. Sklep iz entropijskega zakona je bil torej pesimističen: količina za človeka koristne energije v naravi se s časom nepovratno zmanjšuje.

Sašo Dolenc

NEBEŠKA ARTILERIJA IN HERETIČNI DROG

Desetega maja 1752 se je nad francosko vasico Marly-la-Ville razbesnela nevihta, ki se je zapisala v zgodovino znanosti. Pomočniku francoskega naravoslovca Thomasa-Françoisa Dalibarda je uspelo s pomočjo dolgega železnega droga ujeti nekaj "elektrike" iz oblaka. Med približevanjem nevihte - neposredno v železni drog na srečo strela takrat ni udarila - je na spodnjem koncu eksperimentalne palice opazil iskrice, kar je bilo dokaz, da so z nevihto povezani tudi električni pojavi.

V naravoslovnih krogih sredine osemnajstega stoletja je veljalo spoznanje, da je z nevihto povezana elektrika, za pomemben znanstveni dosežek. Senzacionalna novica o uspešno izvedenem eksperimentu je hitro zakrožila po Evropi. Poskus so že v naslednjih tednih ponovili tudi drugi naravoslovci in dognanja potrdili, Dalibard pa je že takoj po poskusu poslal poročilo o svojih ugotovitvah na Académie des Sciences v Parizu in v njem prijazno omenil, da je eksperiment zasnoval na osnovi raziskav, ki jih je pred tem opisal Američan Benjamin Franklin.

Z zmajem nad nevihto

Franklin tako, v nasprotju z informacijami v večini knjig o zgodovini znanosti, ni bil prvi, ki je eksperimentalno dokazal, da potekajo v nevihtnem oblaku električni pojavi. Svoj slavni poskus z zmajem, ki je vsem dobro znan, saj je kasneje postal podobno mitičen kot Galilejevi domnevni poskusi z metanjem krogel z visečega stolpa v Pisi, je Franklin izvedel šele junija 1752, pri čemer za eksperiment v Franciji takrat še ni vedel. Na svileni zmaj je pritrdil dobro izoliran ključ in ga spustil pod nevihtni oblak. Ko je zmaja nekaj minut kasneje potegnil nazaj k tlom, je s preskokom iskre pokazal, da se je ključ pod oblakom naelektril, kar je bilo ponovno dokaz, da potekajo v oblaku električni pojavi.

Čeprav Franklinov poskus z zmajem ni bil prvi, je bil pa toliko bolj spektakularen in tudi sam Franklin je kasneje postal slaven politik, tako da lahko danes v preprostejših povzetkih zgodovine znanosti preberemo le zgodbo z zmajem. Pomemben razlog, zakaj je prav Franklin postal prvi znanstveni heroj raziskav atmosferske elektrike, je tudi njegova iznajdba strelovoda. Leta 1811 je drug predsednik ZDA John Adams o Franklinu zapisal kar presenetljiv hvalospev, v katerem je postavil iznajdbo strelovoda med najbolj priljubljene dosežke takratne znanosti: "Njegov ugled je bil bolj univerzalen kot Leibnizov ali Newtonov, Frederickov ali Voltairov in njegova osebnost bolj priljubljena in cenjena kot katera koli omenjena ali kar vse skupaj. Newton je osupil morda štirideset ali petdeset mož v Evropi, saj njegovih odkritij in dokazov nikoli ni bralo in razumelo večje število ljudi. (…) Vendar pa je bila Franklinova slava univerzalna. Njegovo ime so poznali tako državni uradniki kot običajni ljudje, ob tem pa tudi kralji, dvorjani, plemstvo, duhovščina in filozofi, ne nazadnje pa tudi preprosti ljudje, in to celo do te mere, da ni bilo kmeta, meščana, služabnika, sobarice ali kuharja, ki ga ne bi poznal in ga ne bi imel za prijatelja človeštva."

Najbolj so nastradali cerkveni zvonarji

Odkar so ljudje začeli graditi cerkve na izpostavljenih gričih, na osamljenih krajih sredi polj ali vsaj z najvišjimi zvoniki v okolici, so se med nevihtami srečevali s težavami, ki jih ni bilo lahko pojasniti. Ko se je v bližini cerkve razbesnela nevihta, je strela praviloma za svoj cilj izbrala cerkveni zvonik, kar je bilo lahko za vernike, ki so bili ravno takrat v zgradbi, smrtno nevarno. Seveda pa v tem primeru ni šlo le za tehničen, ampak tudi za teološki problem.

Veljalo je namreč prepričanje, da strele pošilja in usmerja "višja sila" od zgoraj, tako da ni bilo lahko pojasniti, zakaj si za cilje izbira ravno prostore, kjer se ljudje zbirajo z namenom, da bi častili Boga. Mnogi so bili celo prepričani, da so strele znak božjega nezadovoljstva z grešnim svetom. Goreči pridigarji so za obrambo pred strelami praviloma prisegali predvsem na moč molitve in na zvonjenje, ki naj bi pregnalo nevihto. A rezultati niso bili prav vzpodbudni, najbolj pa so po navadi nastradali zvonarji, ki so pogosto postali žrtve udara strele v zvonove.

Franklina so nekateri takratni ameriški verski voditelji obtožili, da poskuša s strelovodi posegati v božje pristojnosti in si prilašča kontrolo nad pojavi, ki presegajo območje človeka. Ko je leta 1755 Massachusetts stresel potres, je pastor Thomas Prince pridigal, da je pogostost potresov povezana s postavitvijo "železnih konic, ki jih je iznašel bistroumni g. Franklin". Trdil je, da "jih je v Bostonu postavljenih največ v vsej Novi Angliji in prav Boston je potres najbolj stresel. Oh! Mogočni roki Boga ni mogoče uiti."

Bitka za avtoriteto

Z vpeljavo strelovodov za zaščito cerkva, velikih zgradb in ladij pa Franklin ni le prihranil denarja njihovim lastnikom, ampak je imela ta nova tehnologija obrambe pred naravnimi katastrofami tudi velik simbolni pomen. Franklin je naredil pomemben korak pri prenosu avtoritete s tradicionalnih cerkvenih na novonastale znanstvene inštitucije.

Aprila 1753 je takole miril strasti nasprotnikov postavljanja strelovodov: "Gotovo grmenje neba ni nič bolj nadnaravno kot dež, toča ali sončna svetloba, pred katerimi se brez pomislekov branimo s strehami in senčniki. Vendar lahko zdaj pomirim gospode, ki jih je strah; z nekaj zadnjimi eksperimenti sem pokazal, da ni strela iz oblaka tista, ki udari na zemljo, ampak strela z zemlje udari v oblake."

Franklinu je uspelo s somišljeniki, kljub nasprotovanju nekaterih pridigarjev, v nekaj letih opremiti izpostavljene ameriške hiše, cerkve in ladje s strelovodi, medtem ko je ideja po Evropi naletela na večje neodobravanje. Čeprav je Vatikan priporočil takšno tehnologijo varovanja cerkva pred udari strel, so se lokalni župniki pogosto bali postavljanja strelovodov, ker se je začelo širiti mnenje, da strelovodi pravzaprav privabljajo strele. Sčasoma pa so se tudi najbolj fanatični nasprotniki "heretičnih drogov" premislili in spoznali, da strelovodi le niso hudičeva ukana, ki bi med ljudi širila brezbožne ideje.

Strele so še vedno nevarne

Učinkovite načine, kako se ubraniti pred nevarnostjo strele, pozna človeštvo zdaj že dobrih 250 let. Vendar marsikatera hiša predvsem v tretjem svetu še vedno nima dobrega strelovoda. Pogostost udara strele je največja prav v tropskih krajih, kjer je revščina tudi danes še vedno zelo velika. Leta 1988 so prebivalci Cibinonga na Zahodni Javi v Indoneziji poročali, da so opazili udar strele kar v 322 dneh v letu.

Letošnjega julija je odročno vasico Ušari Dara v severozahodnem Pakistanu zajela huda nevihta. Ko je v vas kasneje prišla policija, je ugotovila, da so strele poškodovale veliko hiš, pri čemer je umrlo kar 30 vaščanov. Tudi drugje v manj razvitem svetu zahtevajo strele še vedno zelo veliko življenj. V letu 2006 pa je bilo na Kitajskem kar 19.982 naravnih nesreč, ki so bile povezane z udarom strele, v katerih je življenje izgubilo 717 ljudi, ranjenih pa je bilo 640. Samo v letošnjem avgustu je na Kitajskem za posledicami udara strele umrlo 109 ljudi, 43 pa jih je bilo ranjenih, je sporočila kitajska meteorološka agencija.

Povprečna temperatura na Kitajskem je avgusta znašala 21,6 stopinje Celzija, kar je drugi najtoplejši avgust po letu 1951. Višje temperature seveda povzročijo tudi bolj pestro vremensko dogajanje. Da bi državljane opozorili na nevarnosti, ki jih povzročajo močne nevihte, je kitajsko ministrstvo za izobraževanje po 420.000 šolah začelo deliti navodila, kako se obvarovati udara strele. Med materiali so tako izobraževalni DVD-ji kot tudi stripi, zgodbice in zgibanke o tem, kako nastanejo strele in kako moramo reagirati, če nas ujame nevihta.

V zelo revnih predelih sveta uporabljajo ljudje pogosto za kritje svojih hiš kovinsko kritino, kar posledično pomeni, da so takšne zgradbe odlična tarča za udar strele. Tudi v Bangladešu so spoznali, da morajo ljudi po vaseh bolje informirati o nevarnostih električnega udara z neba. Ker pa je nepismenost tam še zelo velika, so se odločili, da bodo ljudi izobraževali kar prek uličnih gledaliških predstav in s skladanjem novih popularnih pesmi, ki gredo hitro v uho in poleg zabave nosijo še poučno sporočilo.

Sašo Dolenc

LONDON V ČASU KOLERE

London je imel v sredini devetnajstega stoletja 2,5 milijona prebivalcev, kar je še danes za mesto zelo velika številka, pred stopetdesetimi leti pa je bila takšna koncentracija ljudi sploh velikanska. Prestolnica Anglije je bila v tistem času največje mesto v vsej dotedanji zgodovini človeštva.

Je mestni smrad vir bolezni?

Prva polovica devetnajstega stoletja je bila obdobje, ko je bilo treba najrazličnejše tehnike življenja v velemestih, ki jih imamo dandanes za povsem samoumevne, šele iznajti. Kopalnic in stranišč, kot jih poznamo zdaj, takratni meščani še niso imeli. Vsa infrastruktura je bila narejena »po starem«, kar nikakor ni bilo primerno za hitro rastoče in gosto naseljeno velemesto. Takratne higienske razmere so bile zelo slabe. Kanalizacija v današnjem pomenu besede še ni obstajala, tako da so odplake običajno zlivali kar v kleti in nekako upali, da se bodo razgradile oziroma odtekle v zemljo. Po stavbah so imeli nekateri celo prave hleve s kravami, ki so jim vsak dan dajale sveže mleko.

Vse večja koncentracija ljudi in predvsem njihova pomanjkljiva skrb za higieno sta povzročili, da je po ulicah močno zaudarjalo. Ker je smrad kmalu postal nevzdržen, so mestni veljaki sklenili, da je treba ukrepati. Po prepričanju takratne zdravstvene stroke naj bi bil prav neznosni smrad vir večine zdravstvenih težav in epidemij, saj naj bi se bolezni širile prek okuženega zraka. Zato so sprejeli navodilo, naj meščani odplake iz greznic in drugih virov smradu v kleteh in z ulic speljejo kar v reko, ki je tekla skozi mesto. Sicer dobri nameni mestnih veljakov pa so se kmalu izkazali za pravo okoljsko katastrofo. Temza je namreč napajala vodne izvire v mestu in odplake, ki so jih zlivali vanjo, so okužile zajetja pitne vode. Kar je bilo na prvi pogled dobra rešitev za zmanjšanje umazanije v mestu, je higienske razmere le še poslabšalo.

Ponavljajoče se epidemije kolere

V tridesetih letih devetnajstega stoletja so se po Londonu kot tudi drugod po Evropi začele širiti epidemije kolere. Vsakih nekaj let je večji izbruh pomoril več deset tisoč meščanov. Kolera je bila sprva endemična v Indiji ob bregovih Gangesa, od tam pa se je po trgovskih poteh širila po svetu in v več zaporednih izbruhih v Evropi in Ameriki vzela veliko življenj. Med najbolj znanimi osebnostmi, ki so umrle zaradi nje, je bil denimo filozof G. W. F. Hegel, ki je zbolel med epidemijo leta 1831 v Berlinu.

Pri okužbi s kolero, ki jo povzroča bakterija Vibrio cholerae, oboleli zelo hitro izgubi večino vode v telesu. Bakterija namreč v črevesju tvori toksin, ki povzroči, da voda dobesedno odteče iz telesa; v zgolj štiriindvajsetih urah lahko zato oboleli izgubi tudi dvajset odstotkov svoje teže. Koža postane vse bolj nagubana oziroma usnjena, oči udrte, pojavi se huda žeja in podobni simptomi, povezani z nenadno izgubo tekočine. Zaradi dehidracije začnejo odpovedovati tudi notranji organi. Najhuje pa je, da so možgani med zadnjimi, ki odpovedo, saj poskuša telo najdlje zadržati tekočino prav v zgornjem delu, tako da je pacient še pri polni zavesti, ko mu telo že odmira. Ljudje so tako še povsem bistri in normalno razmišljajo, a se hkrati zavedajo, da bodo zelo kmalu umrli.

Kdo prenaša bolezen?

Prav zaradi velikega števila žrtev, ki jih je London utrpel zaradi ponavljajočih se epidemij kolere, so v mestu sprejeli ukrepe javne higiene, kot je bilo praznjenje greznic v reko. A kot smo že povedali, je to stanje samo še poslabšalo, saj se kolera, kot vemo danes, ne prenaša po zraku, ampak z okuženo vodo. John Snow, zelo izobražen in razgledan zdravnik iz Soha, ki velja tudi za enega od pionirjev moderne kirurške anestezije, je ob ponavljajočih se epidemijah vseskozi opozarjal, da se kolera prenaša prek okužene vode, ne prek slabega zraka, a ga ni nihče jemal resno.

Konec avgusta 1854 je za kolero zbolela petmesečna deklica, ki je stanovala v delavski četrti Londona, v bližini zajetja pitne vode za veliko okoliških prebivalcev. Zaradi slabih higienskih razmer se je voda, v kateri so prali njene plenice, iz hišne greznice izlila tudi v vodno zajetje in ga okužila. Po zgolj nekaj dneh je v Londonu izbruhnila ena od največjih epidemij kolere v celotni zgodovini Anglije. Deset odstotkov prebivalcev okoliša, kjer je živela deklica, je umrlo v zgolj tednu dni in še več bi jih, če ljudje ne bi zbežali iz mesta. Celotne družine so v samo nekaj dneh zaradi bruhanja in diareje dehidrirale in v mukah popustile tej zelo težki bolezni.

Zdravnik John Snow, ki je stanoval v bližini izbruha epidemije, je hitro dojel, da bi lahko zdravstvena katastrofa takih razsežnosti dokončno prepričala odgovorne, da je pravi vzrok bolezni okužena voda. Sumil je, da je izvor zadnje epidemije en sam okužen vodni vir, saj je bila epidemija zelo intenzivna in omejena le na eno območje. Pri raziskavi vzrokov mu je zelo pomagal lokalni duhovnik Henry Whitehead, ki je zelo dobro poznal vse prebivalce tistega okoliša. Skupaj sta poskušala po pogovorih s tamkajšnjimi domačini rekonstruirati potek epidemije.

Zemljevid duhov

Za ključno se je pokazala odločitev dr. Snowa, da izdela zemljevid ulic, na katerem je s črno črtico označil žrtve epidemije na posameznem naslovu. Tako se je jasno pokazalo, da je število žrtev največje prav v okolici vodnega vira v ulici Broad Street (zdaj Broadwick Street), z oddaljenostjo od zajetja pa se število okuženih manjša. S tako nazornim dokazom o povezavi med okuženo vodo in žrtvami kolere je Snowu hitro uspelo prepričati odgovorne, da so kontaminirano vodno zajetje zaprli.

O tej pretresljivi zgodbi iz zgodovine znanosti in medicine je Steven Johnson pred kratkim napisal knjigo, ki »pripoveduje zgodbo štirih glavnih igralcev: smrtonosne bakterije, velikega mesta in dveh nadarjenih, a zelo različnih mož. Nekega temačnega tedna pred sto petdesetimi leti, v obdobju velikega strahu in hudega trpljenja, so se njihova življenja srečala na ulicah Londona.« Knjiga nosi naslov Zemljevid duhov: zgodba o najstrašnejši londonski epidemiji in o tem, kako je ta dogodek spremenil znanost, mesta in moderni svet (The Ghost Map: The Story of London's Most Terrifying Epidemic – and How it Changed Science, Cities and the Modern World, Riverhead Books, 2006).

Ob naslednji epidemiji leta 1866 so bili, tudi na podlagi t. i. zemljevida duhov, ki ga je izrisal Snow, odgovorni v mestu že prepričani, da je vir bolezni kontaminirana voda, zato so ljudem takoj svetovali, naj pijejo samo prekuhano vodo, kar je bilo ključno za omejitev izbruha bolezni. Od takrat se epidemija kolere v Londonu ni ponovila.

Sašo Dolenc

VOJNA SLIK

Leta 1906 se je prvič zgodilo, da so Nobelovo nagrado podelili dvema znanstvenikoma. Za področje medicine sta si jo delila Španec Santiago Ramón y Cajal in Italijan Camillo Golgi, prislužila pa sta si jo za prelomna odkritja na področju raziskav strukture živčnega sistema. Čeprav sta delovala na istem področju znanosti, sta se prvič srečala šele na podelitvi v Stockholmu.

Po tradiciji pripada vsakemu nagrajencu slovesno predavanje, na katerem lahko podrobno pojasni svoje delo. Golgi je imel predavanje dan pred Cajalom in med nagrajencema je bilo pričakovati kar nekaj polemike. Čeprav sta oba raziskovala anatomijo živcev, sta imela vsak svojo teorijo o tem, kako je zgrajen in kako deluje živčni sistem. Kljub temu, da sta bila oba znanstvenika uglajena profesorja, se je v njunih predstavitvah vseeno močno čutila skepsa do nekaterih ključnih ugotovitev, ki sta jih zagovarjala.

Kot otrok je s topom razstrelil sosedova vrata

Santiago Ramón y Cajal v mladih letih ni kazal, da bo postal eden izmed najbolj cenjenih anatomistov v vsej zgodovini nevroznanosti. Kot otrok je bil namreč zelo navihan, zaradi slabega uspeha in težav z ubogljivostjo so ga izključili iz več šol. Pri enajstih letih je pristal celo v ječi. Med poletnimi počitnicami je s svojo domačo "bando", ki ji je poveljeval, iz odpadnega železja izdelal pravi delujoči top. Seveda ga je tolpa mladcev morala tudi preizkusiti in nova vrata sosedovega vrta so bila idealna tarča za najstniško artilerijo.

Po eksploziji, ki je povzročila pravo razdejanje, se je sosed pritožil pri županu in ta je poslal stražnika, da enajstletnega Santiaga privede v ječo. Oče je bil seveda zelo jezen in je vztrajal, da mora dogodek sina končno izučiti, zato je moral Santiago za kazen prebiti štiri dni v smrdljivi in umazani celici zgolj ob kruhu in vodi. Mati mu je sicer preko paznika pretihotapila nekaj domače hrane, a vseeno je moral noči in dneve preživeti v samoti.

Vendar ga stroga kazen ni izučila. S kolegi so hitro izdelali še en top, a ga je tokrat že med preizkušanjem razneslo. Eksperimentirali so tudi z drugimi metodami balistike, ki bi se lahko z malo manj sreče končale tudi tragično, saj je nekoč cev, napolnjeno s smodnikom, Santiagu razneslo blizu obraza, a je staknil le vnetje oči in trajno brazgotino na šarenici.

Vendar Cajal ni imel le tehnične žilice, ampak ga je vseskozi zanimalo tudi risanje. Želel je namreč postati slikar. Njegov oče, ki je bil univerzitetni profesor anatomije, je sinovo ljubezen do risanja združil s svojim navdušenjem za anatomijo in tako sina navdušil za biologijo. S sinom sta tako menda kar z bližnjega pokopališča kradla kadavre, jih secirala in za risanje nadarjeni mladenič se je tako učil veščine anatomskih ilustracij.

V svojih spominih se je Cajal spominjal tega nenavadnega obdobja svojega odraščanja, ki je bilo verjetno odločilno za to, da je kasneje postal znanstvenik: "Pred mogočno anatomsko desko, ki je prekrivala mizo za seciranje, so se tako možgani kot trebuh najprej uprli. A so se kmalu navadili, tako da me mrliči niso spominjali na žalostne misli, ampak na prečudovite izdelke življenja."

Po končani medicinski fakulteti se je za nekaj let kot zdravnik pridružil španski vojski in leto dni preživel na Kubi. Tu je žal staknil tako malarijo kot tuberkulozo, a mu to ni preprečilo, da se ob vrnitvi ne bi poročil in imel sedem otrok. Leta 1881 je postal profesor v Valencii, že nekaj let prej pa si je iz skromnih prihrankov kupil star mikroskop, s katerim je preučeval strukturo tkiv in podobnih bioloških preparatov.

Metoda, ki je uspešna ravno zato, ker redko deluje

Leta 1887, ko je bil star petintrideset let, se je v Madridu srečal s kolegom psihiatrom, ki se je pravkar vrnil iz Pariza, od koder je prinesel s seboj vzorec možganskega tkiva, pripravljenega po posebni metodi, ki jo je štirinajst let prej iznašel Camillo Golgi. Cajal je namreč pripravljal knjigo o tehnikah histoloških raziskav, ki jo je nameraval opremiti s svojimi ilustracijami. S študijami živčnega tkiva je imel veliko težav, zato je bila zanj seznanitev z novo Golgijevo metodo pravo razodetje.

Ključno pri Golgijevi metodi barvanja nevronov je bilo, da skoraj nikoli ni delovala. Obarvala je le enega na približno tisoč nevronov, kar pa je bilo za opazovanje zgradbe in delovanja živčnega tkiva zelo pomembno. Tako je bilo namreč mogoče v gmoti nevronov videti le enega samega in se tako natančno poučiti o njegovi zgradbi. To je približno tako, kot če bi imeli v skledi s kuhanimi špageti večino testenin prozornih in zato nevidnih, le eden ali dva bi bila obarvana temno, tako da bi si ju lahko natančno ogledali, čeprav bi bila zavita med druge nevidne špagete.

Ob seznanitvi z novo "črno metodo", kot so tehniki Golgijevega barvanja tudi rekli, je Cajal hitro preusmeril težišče svojih raziskav in tako prišel do mnogih ključnih spoznanj o zgradbi in delovanju živčnega sistema. Pred tem je veljalo prepričanje, da so možgani gmota medsebojno prepletenih mrežastih povezav, medtem ko je Cajal s svojimi anatomskimi študijami pokazal, da tudi živčni sistem gradijo medsebojno ločene celice, ki so jih poimenovali nevroni, po katerih se pretakajo živčni signali.

Čeprav sta oba za svoje raziskave uporabljala isto metodo barvanja, ki jo je razvil Golgi, pa so bile njune ugotovitve diametralno nasprotne. Bistveno razhajanje je bilo v tem, ali so nevroni medsebojno ločene celice ali tvorijo nekakšno homogeno mrežo.

Polemika o objektivnosti

Ključnega pomena za interpretacijo njunega spora so bile risbe. Razlika med njima je bila namreč v tem, da sta imela različne poglede na to, kako naj si znanstvenik zagotovi čim bolj zanesljive podatke o delovanju narave. V osnovi je šlo med njima za nekakšno vojno slik. Nad obema je visela obtožba, da kršita objektivnost: Cajal je branil nepopačen vid in obtožil Golgija, da namenoma posega in spreminja opise tako, da se podrejajo njegovim teoretičnim preferencam.

Cajal je bil prepričan, da mora znanstvenik tisto, kar vidi, le čim bolj natančno prerisati in se pri tem truditi, da ne posega v sliko. Znanstvenik naj bi bil kot nekakšen fotografski aparat, ki v risbo prenaša zgolj tisto, kar vidi pod mikroskopom. Golgi pa je menil, da mora znanstvena risba prikazati bistvo pojava, ki ga raziskuje in poskuša razumeti. Dolžnost znanstvenika je, da risbo prilagodi tako, da ta odraža neki idealen primer, čeprav je morda res sestavljen iz več posameznih primerov videnega pod mikroskopom.

Kot v knjigi Objectivity (Zone books, MIT Press, 2007) poudarjata Lorraine Daston, direktorica Inštituta Maxa Plancka za zgodovino znanosti v Berlinu, in Peter Galison, profesor zgodovine znanosti na Univerzi Harvard, je za razumevanje te zanimive epizode iz zgodovine znanosti ključno dejstvo, da sta oba znanstvenika delovala v dobri veri, da s polno osebno integriteto zagovarjata ideal znanstvenosti in pravega znanstvenega pristopa. Oba sta bila namreč prepričana, da so njuni pristopi in posledično tudi ugotovitve skladni z najbolj strogimi načeli znanstvenega dela, zato sta trdno vztrajala vsak pri svojem.

Po trditvi, ki ga oba zgodovinarja natančno razvijeta in podrobno utemeljita v knjigi, ima tudi znanstvena objektivnost svojo zgodovino. Znanstveniki v obdobju razsvetljenstva so na primer čutili dolžnost, da so slike rastlin in živali spotoma izboljševali in tako narisali bistveno boljše in lepše podobe, kot so jih lahko opazili v naravi. Temu razsvetljenskemu idealu je sledil tudi Golgi, ki je v svoje risbe živčnega sistema vnašal tudi že interpretacije videnega in se mu je to zdelo edino smiselno in objektivno.

A kot na množici primerov jasno pokažeta zgodovinarja, so nekateri znanstveniki tako prakso sčasoma razumeli kot greh. Nekje v sredini devetnajstega stoletja se je pojavil nov ideal sledenja objektivnosti, ki ga je zagovarjal tudi Cajal. "Naj narava govori sama zase!" je takrat postal moto razumevanja znanstvene dejavnosti, ključno vprašanje pa je bilo, kako prikazati svet, ne da bi bilo zraven čutiti še prisotnost konkretnega opazovalca. In prav zaradi sledenja različnim idealom tega, kako razumeti objektivnost v znanosti, sta se oba raziskovalca sprla in sprožila že omenjeno vojno slik.

Sašo Dolenc

ŠTEVILA

MATEMATIČNA MELODRAMA

Ko se je 30. maja 1832 v južnem pariškem predmestju šele začenjalo daniti, je mladi mož Évariste Galois, povsem neprespan in s pištolo v roki, že stal nasproti artilerijskemu častniku z imenom Pescheux d'Herbinville. Šlo je za klasični dvoboj, v katerem sta oba nasprotnika z orožjem branila svojo čast in dobro ime. Danes sicer ni povsem natančno znano, za kakšen spor je v resnici šlo, a kot vse kaže, je bila vzrok za spopad obeh mož brhka mademoiselle Stéphanie Félice Poterine du Motel.

Na razdalji petindvajsetih korakov sta nasprotnika pomerila cevi svojih pištol drug proti drugemu in že naslednji trenutek je ranjen na tleh obležal mladi Évariste. Krogla ga je zadela v trebuh, mu predrla črevesje in le takojšnja operacija bi mu morda lahko rešila življenje. Vendar zdravnika ni bilo v bližini, opazovalci dvoboja in nasprotnik pa so takoj, ko je Galois padel, zapustili prizorišče. Šele čez tri ure je prestreljenega Galoisa našel naključni sprehajalec in poskrbel, da so ga odpeljali v bližnjo bolnišnico. Galois je bil takrat še povsem pri zavesti, a se je hkrati zavedal, da so mu ure štete. Ko ga je obiskal mlajši brat, je izrekel še svoje zadnje besede: »Ne joči, Alfred! Potrebujem ves svoj pogum, da umrem že pri dvajsetih.« Naslednje jutro se ni več zbudil.

Že pred usodnim majskim jutrom je Galois dobro vedel, da privolitev v dvoboj zanj skoraj gotovo pomeni tudi smrtno obsodbo. Bil je namreč izvrsten matematik, a orožja ni bil tako vešč kot njegov izzivalec vojak d'Herbinville. Zato je vso noč pred dvobojem prebedel in poskušal na papir spraviti čim več matematičnih idej, ki jih je imel izdelane v glavi, a mu jih še ni uspelo zapisati. Vsi vemo, da smo ponavadi veliko bolj produktivni, če nas preganja rok za oddajo, kot če imamo še obilico časa. A povsem drugače je, če imaš le dvajset let, v glavi vidiš rešitve nekaterih matematičnih problemov, za katere veš, da jih ne pozna še nihče drug, zjutraj pa te čaka dvoboj, ki ga boš skoraj gotovo izgubil.

Tisto noč je Galois z enačbami popisal kar nekaj papirjev in jih poslal dobremu prijatelju s prošnjo, naj jih posreduje slavnima matematikoma Jacobiju in Gaussu. Na njih je poskušal zbrati čim več idej, ki so se mu zdele primerne. Vendar se je, kot kažejo ohranjeni zapiski, težko osredotočil zgolj na matematiko, saj so ob robovih papirji popisani tudi z besedami »une femme«, pa tudi s krikom obupa: »je n'ai pas le temps« (zmanjkuje mi časa).

Évariste Galois je bil nesporno velik matematični genij, a mu v kratkem življenju ni bilo lahko. Čeprav se je rodil v dokaj premožni družini, saj je bil oče župan mesteca blizu Pariza, in je bil deležen dobre izobrazbe, je bila težava predvsem, da mu učitelji, vsaj pri matematiki, nikakor niso bili dorasli. Že pri petnajstih je prebiral vse matematične razprave svojih sodobnikov v izvirniku. Da bi našel primerno študijsko okolje zase, se je poskušal vpisati na ugledno École Polytechnique, a je žal padel pri sprejemnih izpitih. Ko je pozneje že objavil svoj prvi znanstveni članek, je spet poskušal srečo na Politehniki, a mu tudi tokrat ni uspelo prepričati sprejemne komisije.

Svoje matematične ideje je poslal v oceno tudi francoski akademiji (Académie des sciences), ki je bila v tistem času središče znanstvenega dela. Galoisove papirje je dobil v recenzijo sam baron Cauchy, velikan francoske matematične šole, ki je dosežke mladega matematika pohvalil in predlagal, da mu podelijo posebno nagrado akademije. Galois je nato svoje ideje še dopolnil in jih poslal tajniku akademije, vendar je ta kmalu zatem umrl, članek mladega matematika pa se je izgubil neznano kam, tako da žal nagrade ni nikoli prejel, čeprav so se vsi strinjali, da gre za zelo nadarjenega mladeniča.

Po Galoisovi nenadni smrti so se začele širiti govorice, da v resnici sploh ni šlo za dvoboj iz časti, ampak za umor, ker naj bi bil mladi matematik vnet republikanec. Res je bil velikokrat v prvih vrstah protestov in zato večkrat tudi zaprt, a za hipotezo o naročenem umoru ni dokazov. Prav med služenjem zaporne kazni zaradi svojih političnih stališč je spoznal tudi usodno Stéphanie. Bila je namreč hči zdravnika klinike, kamor so zaradi epidemije kolere premestili najmlajše zapornike.

Galoisov prijatelj in brat sta poskušala Évaristove zapiske po njegovi smrti, kot je bilo le mogoče, urediti in jih posredovati uglednim matematikom, da bi jih pripravili za objavo. A trajalo je kar nekaj desetletij, preden je matematična javnost dojela velikanski pomen idej mladega matematika, ki je tako nesrečno sklenil svojo kratko, a plodovito znanstveno kariero.

Vsakdo, ki je šolo obiskoval v zadnjih nekaj desetletjih, se gotovo spomni nenavadne matematične strukture, ki se ji reče grupa. Iz glave povprečnega šolarja takšni podatki sicer uidejo že takoj po zadnjem matematičnem testu, a zavedati se moramo, da si sodobne fizike danes sploh ne znamo zamisliti brez uporabe teorije grup. Ne samo pri opisu osnovnih delcev, iz katerih je zgrajeno vesolje, ampak tudi na drugih področjih naravoslovja so grupe temeljno matematično orodje, s katerim si pomagajo znanstveniki. Grupe kot osnovna matematična struktura, ki so eden od temeljev moderne matematike, so se rodile prav na tisto usodno noč leta 1832, ko je Évariste Galois na papir iz glave raje prepisoval enačbe, kot da bi vadil streljanje.

Sašo Dolenc

KAJ JE NAKLJUČNOST?

Čeprav se morda zdi, da je definicija naključja preprosta, to še zdaleč ni tako. Ne le da je naključne pojave ali zaporedja števil zelo težko ustvarjati, tudi preverjanje, ali je nekaj, kar smo proizvedli, res naključno, ni preprosto. S problemom naključja so se skozi zgodovino ukvarjali mnogi veliki matematiki, a šele pred kratkim, v dobi računalnikov in informacijske tehnologije, so se vprašanja, povezana z naključnostjo, pokazala v vsej svoji zanimivosti in težavnosti.

Paradoks definicije naključja

Najbolj preprosto bi kot naključno lahko definirali zaporedje pojavov, ki se dogajajo povsem brez kakršnega koli pravila oziroma smisla. Naključno je tisto, kar nima ne vzroka ne pomena. A zelo pomembno je, da ne pomešamo našega subjektivnega nepoznavanja pravil z objektivnim neobstojem pomena. Prav lahko se nam namreč samo zdi, da je recimo neko zaporedje števil naključno, ker v njem ne prepoznamo nobenega pravila, a morda vzorca le ne znamo razbrati. Lep primer je recimo število pi, ki pomeni razmerje med obsegom in premerom kroga. Njegova definicija je zelo preprosta, a če bi na papirju videli le dolg seznam decimalk, kjer bi bil prekrit začetek 3,1415 …, bi zelo težko ugotovili, da gre v resnici za zaporedje, ki še zdaleč ni naključno.

Za definicijo naključnosti bi celo lahko dejali, da je nekako protislovna. Po eni strani pravimo, da se za resnično naključnim zaporedjem ne sme skrivati prav nobeno pravilo, s katerim bi zaporedje lahko znova ustvarili, po drugi strani pa je zahteva po odsotnosti kakršnega koli vzorca v zaporedju zelo omejujoča definicija, ki jo je v praksi skoraj nemogoče uresničiti. Da je nekaj naključno, mora torej ustrezati zelo dobro definiranim pogojem. Naključje opredeljuje torej popolna odsotnost kakršne koli forme, kar je po drugi strani tudi zelo natančno določena forma, le da je določilo te forme negativno.

Najkrajše možno navodilo

Sredi šestdesetih let so matematiki Andrej Kolmogorov (na sliki zgoraj), Gregory Chaitin in Ray Solomonoff neodvisno drug od drugega iznašli način, kako v informacijski dobi računalnikov in digitalnega zapisa informacij učinkovito definirati naključnost. Definicijo naključnosti so povezali s pojmom algoritmične kompleksnosti, kar se sliši zelo zapleteno, a temeljna ideja je povsem preprosta.

Po definiciji uglednega ruskega matematika Andreja Kolmogorova je kompleksnost nečesa definirana kot dolžina najkrajšega recepta (algoritma), po katerem lahko to stvar izdelamo. Slaščice so ponavadi bolj kompleksne kot kruh, ker je navodilo, kako jih pripraviti, praviloma bolj obsežno. Prav tako je pomarančni sok preprostejši kot recimo pivo, saj lahko recept za sok skrčimo v zgolj dve besedi: »Stisni pomaranče«, medtem ko je navodilo za izdelavo piva veliko daljše.

Tako je po istem vzorcu tudi kompleksnost števila definirana kot dolžina najbolj preprostega računalniškega programa, ki lahko to število izpiše. Zaporedje 01010101010101010101 lahko na kratko zapišemo tudi kot »desetkrat ponovi 01«. Tu takoj opazimo, da si lahko zaporedje zapomnimo na krajši in bolj jasen način. Pri zaporedju 01000101000011101001 pa pravila ne vidimo takoj, tako da si ga moramo zapomniti v celoti.

Če ima kdo telefonsko številko 01 1111-111, si jo bomo seveda takoj brez težav zapomnili, prav tako tudi številko 01 2345-678. Ideji za obema številkama sta preprosti in zgolj eno informacijo potrebujemo, da se ju spomnimo. Pri bolj zapletenih številkah pa si moramo v spomin vtisniti več informacij. Včasih prepoznamo v delu številk recimo svoj rojstni datum ali kakšno podobno zaporedje, ki si ga z lahkoto prikličemo v spomin, zato nam pomnjenje takih številk povzroča manj težav kot takšnih, pri katerih ne vidimo nobenega vzorca. Te so, vsaj za nas, povsem naključne.

Ni recepta za naključje

S pojmom algoritmične kompleksnosti lahko za naključno definiramo tisto stvar, pri kateri ni krajšega recepta za izvedbo, kot je natančni opis same stvari. Če se omejimo zgolj na zaporedje števil, je naključno tisto zaporedje, pri katerem ne moremo najti nobenega drugega krajšega zapisa oziroma algoritma, kot je dejanski seznam števil v celoti. Ker zadaj za seznamom ni nobenega pravila, si ga lahko zapomnimo le v celoti, kot recimo telefonsko številko, v kateri ne prepoznamo nobenih znanih sklopov števil.

Dvojiško število, se pravi takšno, ki je zapisano v jeziku računalnikov, ki znajo brati le 1 in 0, je naključno, če je njegova kompleksnost enaka številu števk. Program, ki ga računalnik tudi prebere v dvojiškem zapisu, ne sme biti krajši od samega števila. Povedano bolj preprosto to pomeni, da ni krajšega recepta za zapis tega števila, kot da ga zapišemo s števkami v celoti. Noben drug algoritem oziroma program ne sme biti krajši.

Vsi programi za ustvarjanje naključnih števil, ki so vgrajeni v naše računalnike, ustvarjajo tako zares le »psevdo naključna števila«. Algoritmi zanje so namreč krajši, kot so sama števila, ki jih proizvajajo, tako da ne vzdržijo strogega kriterija naključnosti prek algoritmične kompleksnosti. Slavni matematik, fizik in oče računalništva John Von Neumann je v članku leta 1951 ta problem povzel v stavku: »Kdor koli poskuša z aritmetičnimi metodami proizvesti naključno zaporedje števil, greši.«

Računanje »Monte Carlo«

Vendar bi današnja znanost brez generatorjev (psevdo) naključnih števil zelo težko shajala. Naključna števila se danes najbolj pogosto uporabljajo kot pomoč pri simulacijah in zapletenejših računskih nalogah. Metoda uporabe naključnih števil za reševanje matematičnih problemov je zelo podobna raziskavam javnega mnenja. Če določeno vprašanje postavimo le manjši vzorčni skupini ljudi v populaciji in če so v vzorcu res naključno izbrani predstavniki populacije in niso recimo večinoma upokojenci ali študenti, potem lahko iz njihovih odgovorov dokaj dobro sklepamo, kakšno je mnenje o neki temi v vsej populaciji.

Podobno se lahko s pomočjo naključnih števil problema lotimo tudi v znanosti. Denimo, da moramo izračunati površino nekega nepravilnega lika v obliki srca. S postopkom, ki so ga matematiki poimenovali metoda Monte Carlo, lahko ocenimo površino srca tako, da mu orišemo pravokotnik, katerega površine ni težko izračunati. Zdaj moramo samo še oceniti, kakšen del pravokotnika pokriva srce, in že imamo rešitev, ki jo iščemo. A kako najlaže ocenimo razmerje med površino celega pravokotnika in tistega dela, ki ga pokriva srce? Tako da na povsem naključna mesta v pravokotniku postavljamo pike in štejemo, ali smo zadeli srce ali ne. Če so pike resnično postavljene naključno, potem se bo razmerje med številom vseh pik v pravokotniku in številom pik na srcu čedalje bolj približevalo razmerju med površino pravokotnika in površino srca.

Stiskanje podatkov

Preverjanje, ali je neko dolgo zaporedje števil naključno, seveda sploh ni preprosto. Vendar so matematiki razvili veliko metod, s katerimi lahko preizkušajo posamezne generatorje naključnih števil in preverjajo, ali so naključna zaporedja dovolj dobra, da jih lahko uporabijo pri posamezni nalogi.

V vsakdanjem življenju pa smo v stiku z ocenjevanjem količine naključja pri stiskanju podatkov, kar počnemo pravzaprav vsak dan, ko uporabljamo računalnik. Kot vemo, lahko s posebnim programom za stiskanje podatkov močno zmanjšamo velikost posamezne datoteke v računalniku. Ti programi za stiskanje podatkov delujejo tako, da iščejo ponovitve v podatkih in ustvarijo nove slovarje, s katerimi lahko podatke zapišejo v krajši obliki. Recimo, da smo v besedilu velikokrat uporabili besedo »problem«. Dober program za stiskanje podatkov bo to opazil in jo nadomestil z enim samim znakom *. Tako bo besedilo »Problem so problematični pristopi k reševanju problemov.« zapisal šifrirano stisnjeno kot »* so *atični pristopi k reševanju *ov.«. V slovar pa bo dodal, da zvezdica (*) pomeni »problem«.

Velja torej pravilo: bolj ko se s programom za stiskanje podatkov velikost datoteke zmanjša, manj naključne podatke stiskamo. Če stiskamo besedilo, lahko tako zelo preprosto ocenimo, kako bogat besedni zaklad imamo. Bolj ko ponavljamo besede, bolj bo znal program skrčiti datoteko z našim besedilom.

Programi za stiskanje datotek lahko tako tudi dokaj dobro ocenijo, ali je neko zaporedje resnično naključno. Bolj ko se lahko podatki stisnejo, manj naključni so. Povsem naključnega zaporedja s programi za stiskanje podatkov ne moremo več stisniti, ampak je ves računalniški zapis hkrati tudi najkrajši možni zapis tega zaporedja. Datoteke resnično naključnega niza ni mogoče več dodatno stisniti.

Sašo Dolenc

MOŽ, KI JE PREŠTEL NESKONČNOST

»Obstaja pojem, ki druge razkraja in mednje vnaša zmedo. Ne govorim o zlu, ki je omejeno le na področje etike, ampak o neskončnosti.« Čeprav bi morda pričakovali, da je te besede zapisal kak matematik ali znanstvenik, temu ni tako. Njihov avtor je argentinski pisatelj Jorge Luis Borges in z njimi je zadel prav v bistvo problema, ki je pestil že mnoge mislece pred njim. Neskončnost je pojem, ki se vedno znova pojavlja v najrazličnejših filozofskih, matematičnih in fizikalnih razpravah, a ga nenehno obkrožajo same težave in protislovja. Ljudje neskončnosti namreč ne moremo neposredno dojeti, kot je to običaj z drugimi pojmi, ampak si jo lahko predstavljamo le posredno. Običajno neskončnost opišemo s prispodobo zaporedja brez konca ali brezmejnosti, vendar se tako hitro srečamo s težavami, saj vstopimo na področje, kjer svoji intuiciji ne moremo povsem zaupati.

Ni ene same neskončnosti

Skozi zgodovino je veliko učenjakov razmišljalo o pojmu neskončnosti in prišli so do mnogih zanimivih in pomembnih spoznanj, a največji napredek v procesu razumevanja tega težavnega pojma se je zgodil šele v drugi polovici devetnajstega stoletja, ko se je problema neskončnosti na povsem nov način lotil matematik Georg Cantor (1845–1918).

Cantorju je uspelo to zapleteno miselno področje z nekaj preprostimi definicijami jasno opredeliti, tako da je lahko pojem neskončnosti sistematično in podrobno proučil. Na veliko začudenje znanstvene in filozofske javnosti pa je že kmalu ugotovil, da ni ene same neskončnosti, ampak je različnih neskončnosti kar neskončno mnogo. To je ugotovil po skrbnem in natančnem premisleku in vse stopnje svojih ugotovitev tudi natančno formalno dokazal, tako da so danes njegove ideje vgrajene v samo jedro sodobne matematike.

Ena prvih težav, s katerimi se je moral spopasti, je bila že sama opredelitev tega, kaj sploh je neskončnost. Najbolj preprosta je seveda definicija neskončnosti kot brezmejnosti: neskončno je tisto, kar je večje od česar koli končnega. Cantor je tu naredil pomemben korak naprej, saj je neskončno definiral kot tisto, česar del je enako velik kot celota. Morda se sliši protislovno, ker smo vsi intuitivno navajeni na končno velike razsežnosti, pri katerih je del zmeraj manjši kot celota, a kot smo že rekli, pri vprašanjih neskončnosti intuicija ni najboljši vodnik.

Kako primerjati neskončnosti?

Vendar Cantor ni iznašel le novih načinov za obravnavo neskončnosti, ampak je tudi začetnik vsem dobro poznane teorije množic, ki jo otroci že nekaj desetletij spoznajo kar v osnovni šoli. Ko je razmišljal o svoji novi teoriji, se je kmalu soočil z vprašanjem, kako sploh primerjati dve množici po velikosti. Izhajal je iz povsem intuitivnega določila, da sta dve množici enako veliki, če lahko vsakemu elementu prve priredimo natanko en element druge množice. Dve skupini otrok sta tako enako veliki, če se lahko vsak otrok iz prve skupine prime za roko v par z otrokom iz druge skupine.

Cantor je metodo primerjanja velikosti s pomočjo »držanja za roko« posplošil tudi na neskončne množice. Dve neskončni množici sta enako veliki, če lahko vsakemu elementu prve priredimo element druge množice. Po tej definiciji je množica sodih števil enako velika kot množica vseh naravnih števil, saj lahko vsakemu naravnemu številu priredimo sodo število preprosto tako, da ga pomnožimo z dve. Ena se tako drži za roko z dve, dve se drži za roko s štiri, tri s šest in tako naprej v neskončnost. Ker smo vsakemu elementu prve množice priredili element druge, sta obe množici po naši definiciji enako veliki, čeprav bi lahko rekli tudi, da je naravnih števil dvakrat več kot sodih, saj naravna števila sestavljajo skupaj soda in liha števila.

In ravno prek tega čudnega določila, da sta dve množici enako veliki, čeprav je lahko ena dvakrat večja kot druga, je Cantor definiral neskončno množico. Neskončna je tista množica, ki ima enako veliko podmnožico, če enako velikost definiramo prek »držanja za roke«, kot je ona sama. Naravna, soda in liha števila so tako neskončne množice.

Kako prešteti točke na črti?

Takoj se seveda postavi vprašanje, ali so vse neskončne množice enako velike. Je recimo množica vseh točk na črti enako velika kot množica naravnih števil? Z drugimi besedami: ali lahko točke na črti preštejemo? Eden od pomembnih Cantorjevih dosežkov je dokaz, da točk na črti ni mogoče prešteti. Množica vseh točk na črti je večja kot množica vseh naravnih števil, čeprav sta obe neskončno veliki. Poglejmo si njegov dokaz, ki mu pravijo tudi diagonalni argument.

Predpostavimo, da štejemo točke na črti, ki je dolga eno enoto. Vsaki točki priredimo število med nič in ena. Ker točke zapolnjujejo vso črto, saj vmes med njimi ne sme biti nobenih lukenj, sicer ne bi imeli črte, ampak zaporedje pik, lahko prav vse točke na črti označimo s števili šele, če uporabimo števila z neskončno decimalnimi mesti, ki jim pravimo realna števila. Vsaki točki na črti, dolgi eno enoto, ustreza realno število med nič in ena.

Zdaj si zamislimo, da smo vsa realna števila zapisali drugo pod drugim v neskončno dolg seznam, kjer je v vsaki vrstici po eno realno število, vrstice pa so oštevilčene z naravnimi števili. Cantor je pokazal, da lahko za vsak tak seznam števil pokažemo, da na njem manjka vsaj eno realno število. Iz seznama lahko vedno skonstruiramo še eno realno število, ki ga na njem ni. Kako? Preprosto prvemu realnemu številu s seznama vzamemo prvo decimalko in jo spremenimo, drugemu drugo decimalko in jo spet spremenimo. Če tako nadaljujemo do konca seznama, ustvarimo novo realno število, ki ni enako nobenemu od že zapisanih števil.

Če se vrnemo k naši prispodobi dveh skupin otrok, ki jih primerjamo po velikosti tako, da se primejo za roke in sestavijo pare, smo sedaj dokazali, da se tvorjenje parov med naravnimi števili in točkami na črti oziroma realnimi števili nikoli ne izide. Zmeraj lahko pokažemo, da je ostalo vsaj eno realno število oziroma točka na črti brez para.

Pokazali smo, da s seznamom, ki ga lahko oštevilčimo z naravnimi števili, nikoli ne moremo zapisati vseh realnih števil, saj vedno lahko konstruiramo še kakšnega, ki ga še ni na seznamu. Realnih števil je torej več kot naravnih, kar pomeni tudi, da točk na črti ni mogoče prešteti. Poleg neskončne množice števil, s katerimi štejemo, obstaja še večja neskončnost, ki ustreza številu točk na črti.

Neskončnosti je neskončno

Z diagonalnim argumentom lahko pokažemo tudi, da je množica vseh podmnožic dane množice vedno večja od same množice. Najlaže je to z naravnimi števili. Podmnožice naravnih števil zapišemo kot sezname prižganih in ugasnjenih števil v množici naravnih števil. Liha števila so tako zapisana kot {1,0,1,0,1,0 …}, praštevila kot {1,1,1,0,1,0,1 …}. Zdaj vse te zapise uredimo v dolg seznam in spet lahko z enakim argumentom kot prej pokažemo, da lahko zmeraj skonstruiramo še kakšno podmnožico naravnih števil, ki je še ni na seznamu, preprosto tako, da od vsake podmnožice vzamemo eno mesto in mu spremenimo vrednost. Množica vseh podmnožic neskončne množice je večja kot sama množica. Neskončnih množic je torej neskončno veliko.

A manjša težava je že z najmanjšimi neskončnimi množicami. Vemo, da so naravna števila najmanjša že neskončna množica. Odprto vprašanje pa je, katera je druga večja neskončna množica. Je to množica realnih števil oziroma točk na črti? Ali je vmes še kaka druga neskončnost, ki je večja od naravnih števil in manjša od realnih? Domneval je, da takšne množice ni, a tega ni znal dokazati. Čez mnogo let so matematiki to vprašanje sicer rešili, a ne tako, da bi našli odgovor, ampak so pokazali, da to vprašanje sploh nima odgovora.

Veliko knjig o Cantorjevem razreševanju problemov z neskončnostjo omenja tudi njegovo bolezen, zaradi katere je zadnja leta svojega življenja preživel v psihiatrični bolnišnici. Danes bi rekli, da je imel bipolarno motnjo oziroma manično depresijo, a v tistem času so večino takšnih psihiatričnih bolnikov preprosto razglasili za nore. Mnogi pisci so namigovali, da je Cantorja prav ukvarjanje z neskončnostjo pognalo čez prag norosti, kar se sicer zanimivo sliši, a zelo verjetno njegova bolezen in raziskovalno delo nista vzročno povezana.

Sašo Dolenc

"NISEM VEŠČ LINEARNEGA GOVORJENJA"

11. novembra 2002 je Grigorij »Griša« Perelman na internetnem arhivu znanstvenih člankov arXiv.org, kjer si predvsem fiziki in matematiki izmenjujejo rokopise svojih razprav, objavil daljši sestavek, ki je hitro vzbudil pozornost strokovne javnosti. Čeprav je imel njegov članek dokaj splošen naslov, so poznavalci hitro posumili, da gre za pomembno delo. Začele so se širiti govorice, da je Pelermanu uspelo dokazati slavno Poincaréjevo domnevo, ki je bila že od začetka dvajsetega stoletja eno najpomembnejših odprtih vprašanj topologije, če ne celo vse matematike.

Nekaj mesecev po objavi je Pelerman svojo izpeljavo dopolnil še z dvema dodatnima sestavkoma, v katerih je pojasnil še vmesne korake, ki v prvem članku niso bili dovolj natančno opisani. Za kako zapleteno matematiko je šlo v teh razpravah in dokazih, priča podatek, da so matematiki potrebovali kar nekaj let, da so preverili vse Pelermanove izpeljave in jih na koncu potrdili. Kmalu po objavi svojih člankov na internetnem arhivu je Pelerman obiskal ZDA in predaval na nekaj uglednih univerzah. Njegovo predavanje na slavnem bostonskem inštitutu MIT opisuje tudi Donal O'Shea na začetku svoje knjige »The Poincaré conjecture: In Search of the Shape of the Universe« (Allen Lane, 2007).

Pelerman je v predavalnico prišel v pomečkani temni obleki, obut v natikače in predavanje začel s stavkom: »Nisem vešč linearnega govorjenja, zato nameravam žrtvovati jasnost na račun živahnosti.« Nato je na tablo z belo kredo napisal enačbo, ki je bila temelj njegovih raziskav zadnja leta, in prosil poslušalce, da si naše vesolje predstavljajo kot le eno v ogromni množici vseh možnih vesolj. Enačbo s table je nato interpretiral kot opis razvoja takšnih svetov, kot da bi bila vesolja le kapljice vode, ki polzijo po velikanski abstraktni pokrajini.

Med obiskom ZDA je Pelerman dobil veliko ponudb za službo na uglednih ameriških univerzah in inštitutih, a je vse zavrnil. Prav tako tudi ni želel dajati intervjujev. Po nekajtedenskem obisku se je vrnil v Sankt Peterburg, kjer kljub temu, da ima že nekaj čez štirideset let, še vedno živi v stanovanju z mamo. Prijateljem je svojo odločitev utemeljil preprosto s tem, da mu gre v Rusiji delo laže od rok. Kot mnogi matematiki je bil Pelerman posebnež že od otroštva. Vedno je bil odličen matematik in je že leta 1982 zmagal na matematični olimpijadi v Budimpešti. V začetku devetdesetih je nekaj let kot podoktorski študent preživel v ZDA, kjer se je družil z najboljšimi matematiki in objavil veliko pomembnih člankov. Ko so ga s takrat ugledne univerze Stanford prosili, naj jim pošlje svoj življenjepis, je prošnjo komentiral le z besedami: »Če poznajo moje delo, potem življenjepisa ne potrebujejo. Če vseeno želijo moj življenjepis, pa to pomeni le, da mojega dela ne poznajo.«

Leta 2006 je spet postal zanimiv za javnost, ko se je začelo govoriti, da mu bodo za znanstvene dosežke podelili ugledno Fieldsovo medaljo, najvišje priznanje, ki ga lahko prejme kak matematik. Eno od pravil te nagrade je tudi, da nagrajenec 1. januarja leta, ko mu podelijo nagrado, še ne sme dopolniti štirideset let. Za matematike je namreč značilno, da so njihova najbolj plodovita leta v obdobju, ko so še zelo mladi, saj takrat njihovi možgani še niso obremenjeni z množico informacij, ki bi njihovo ustvarjalnost lahko le obremenjevala. 2006 je bilo zadnje leto, ko bi Pelermanu še lahko podelili Fieldsovo medaljo, zato so ga predstavniki organizacije, ki to nagrado podeljuje, obiskali v Sankt Peterburgu in ga več dni prepričevali, naj pride na podelitev poleti v Madrid, a trmasti matematik se ni dal pregovoriti. Vztrajal je, da se z matematiko ne ukvarja zaradi nagrad, zato ga na podelitev ne bo. Nagrado so mu v njegovi odsotnosti vseeno podelili.

Za dokaz Poincaréjeve domneve je razpisana tudi denarna nagrada milijon dolarjev. Ali jo bodo Pelermanu sploh ponudili, še ni povsem jasno, saj v pravilniku za podeljevanje piše, da mora biti dokaz objavljen v recenzirani reviji, Pelerman pa je dal svoje tri članke preprosto le na internet. Seveda pa so po njegovih idejah razprave v uglednih revijah objavili mnogi drugi matematiki. Nekaj mesecev pred podelitvijo Fieldsove medalje ga je v Rusiji obiskala tudi novinarka revije The New Yorker, ki je o njem prav v času kongresa v Madridu, ko so podeljevali nagrado, objavila daljši članek. Pred prihodom mu je poslala nekaj e-pisem, na katera ji ni odgovoril. Vseeno je poiskala njegovo stanovanje v Sankt Peterburgu in mu v nabiralniku pustila knjigo matematičnih razprav Johna Nasha, slavnega matematika, ki se ga spomnimo iz filma Čudoviti um, kjer ga je upodobil Russell Crowe, skupaj s sporočilom, da ga bo naslednji dan čakala na klopci v parku nasproti bloka. Žal se na povabilo novinarke ni odzval, zato se je odločila, da bo vseeno potrkala na vrata stanovanja in izmenjala nekaj besed vsaj z njegovo materjo.

A na veliko presenečenje je bil »Griša« doma, sprejel jo je zelo prijazno in naslednje dni ji je celo razkazal mesto. Povedal ji je, da e-pošte ni pogledal že nekaj mesecev, prav tako tudi ves teden ni šel do poštnega nabiralnika. Med pogovori naslednje dni je novinarki zaupal, da se nima več za profesionalnega matematika. Njegov bližnji prijatelj je pozneje pojasnil Pelermanovo logiko, ki je vplivala na odločitev, da ne bo sprejel prestižne nagrade: »Za velike dosežke morate imeti čisto misel. Razmišljate lahko le o matematiki. Vse drugo je znamenje človeške šibkosti. Če sprejmete nagrado, pokažete svojo šibkost.«

Sašo Dolenc

JE POROKA MATEMATIČNA OPERACIJA?

Neko jesensko nedeljo leta 1934 je takrat še mladega francoskega filozofa Clauda Lévi-Straussa poklical direktor prestižne pariške šole École normale Supérieure (ENS) in ga povprašal, ali bi bil pripravljen kandidirati za mesto profesorja sociologije na univerzi v brazilskem Sao Paulu. Lévi-Strauss, ki ni dopolnil še niti trideset let, je ponudbo za odhod v daljne kraje sprejel predvsem zato, ker se je želel miselno oddaljiti od takratne evropske intelektualne scene, za katero se mu je zdelo, da se ukvarja s preveč abstraktnimi problemi, zelo pa ga je zanimalo tudi terensko delo antropologa.

Žalostni tropi

Kasneje se je Lévi-Strauss spominjal, da je bil direktor ENS, ko mu je ponujal službo v Sao Paulu, prepričan, da živijo Indijanci že v predmestjih te brazilske metropole, tako da bi lahko filozof, ki ga je zelo zanimala takrat še dokaj nova veda terenskega zbiranja informacij o navadah ljudi najrazličnejših kultur, preučeval njihovo kulturo kar ob koncu tedna.

Seveda v bližini univerze, kjer je Lévi-Strauss naslednjih nekaj let predaval, ni bilo Indijancev, se je pa vseeno velikokrat odpravil v bolj odročne kraje deževnega pragozda, kjer je lahko spoznaval običaje in način življenja indijanskih plemen. Čeprav je veliko delal na terenu in velja danes za eno od ključnih imen antropologije in filozofije dvajsetega stoletja, ni bil ne klasični terenski antropolog in tudi ne klasični filozof, ki skoraj nikoli ne zapusti svoje pisalne mize.

Zanimali so ga namreč konkretni podatki o navadah posameznih kultur, v zbranih informacijah pa je želel najti univerzalne strukture, ki ne bi bile značilne le za posamezno pleme, ampak za vse človeške družbe. Svoje ekspedicije na območje Amazonke je kasneje podrobno popisal v knjigi Žalostni tropi, ki je nekakšna mešanica avtobiografije in analiz življenja indijanskih plemen. (Slika zgoraj je bila posneta med terenskim delom v Braziliji.)

Prodajate morda kavbojke?

Po vrnitvi iz Brazilije je hitro spoznal, da je stanje v Evropi še slabše kot takrat, ko je odšel v Južno Ameriko. V zraku je bilo čutiti, da bo kmalu izbruhnila druga svetovna vojna, in ker je bil judovskega rodu, je bilo zanj edino smiselno, da ponovno zapusti Francijo. Odločil se je, da sprejme vabilo ugledne zasebne šole The New School for Social Research iz New Yorka, ki mu je ponujala profesorsko mesto.

Takoj ko je Claude Lévi-Strauss prispel v ZDA, so mu znanci prijazno namignili, naj si čim prej spremeni ime. Če tega ne bo storil, bo namreč vsakdo, ki ga bo srečal, najprej pomislil, da prodaja kavbojke. Čeprav se je sprva zdelo, da gre le za šalo, je hitro spoznal, da je podobnost njegovega priimka z znano blagovno znamko proizvajalca jeansa prej nadloga kot zabavno naključje. Da bi se izognil nesporazumom, se je med bivanjem v ZDA raje podpisoval kot Claude L. Strauss. Vendar tudi ta sprememba ni povsem odpravila tega, da na svoj naslov ne bi vsaj občasno prejel kakega naročila za slavne jeans hlače v značilni modri barvi.

Francozi na Manhattnu

Lévi-Strauss je v New Yorku je spoznal ruskega lingvista Romana Jakobsona, ki je prav tako predaval na The New School. Hitro sta ugotovila, da imata zelo podobne poglede na znanost. Pristop, ki ga je Jakobson razvijal v lingvistiki, je poskušal Lévi-Strauss uvesti tudi v antropologijo. Da bi se kar najbolj natančno seznanila z raziskavami, ki sta jih oba opravila v preteklih letih, sta redno obiskovala tudi predavanja drug drugega.

Medvojna leta je v New Yorku preživelo tudi veliko drugih francoskih intelektualcev. Lévi-Strauss se je tako med tednom družil z Jakobsonom in se ukvarjal s problemi antropologije in jezikoslovja, čez vikende pa je v družbi slikarja Maxa Ernsta in pisatelja Andréja Bretona po tamkajšnjih sejmih iskal umetnine ameriških Indijancev.

Elementarne strukture sorodstva

Jakobsona je zelo navdušil Lévi-Straussov doktorat, zato ga je spodbujal, naj ga izda tudi v knjižni obliki. V svoji disertaciji se je Lévi-Strauss ukvarjal s strukturami sorodstvenih razmerij različnih kultur po svetu. V vsaki kulturi obstajajo namreč natančna pravila, kdo se lahko s kom poroči in katere nove družinske vezi so strogo prepovedane.

Elementarne strukture sorodstva, kakor je bil naslov knjige, ko je po koncu druge svetovne vojne končno tudi izšla, veljajo še danes za eno najpomembnejših knjig s področja antropologije in so imele velikanski vpliv tudi na druga področja znanosti.

A ko je Lévi-Strauss še v New Yorku pripravljal rokopis za oddajo, je spoznal, da mu nekaj ključnega še zmeraj manjka. Imel je veliko podatkov, ki jih je zbral na terenu, a želel jih je še nekako povezati v celoto, in ravno tu se mu je zataknilo. Z enakimi pristopi, kot jih je uporabljal Jakobson v lingvistiki, mu nikakor ni uspelo najti notranje logike v njegovih na terenu pridobljenih podatkih o dovoljenih in prepovedanih načinih tkanja novih sorodstvenih vezi.

Ker je vedel, da gre pri iskanju strukture v podatkih tudi za matematično vprašanje, se je obrnil še na kolege matematike, a mu niso znali kaj dosti pomagati. Eden od pripadnikov starejše generacije mu je celo svetoval, naj preneha iskati zakonitosti, ker jih ne bo našel: "Matematika pozna le štiri operacije in poroke ni med njimi."

Na pomoč priskoči matematik

Sčasoma pa se mu je vseeno nasmehnila sreča. V New Yorku je srečal mladega francoskega matematika Andréja Weila, ki je prav tako predaval na eni od ameriških univerz. Weil je bil matematik povsem novega kova, ki ni imel veliko skupnega s svojimi ostarelimi kolegi. Bil je namreč eden od glavnih organizatorjev koordinacije mladih francoskih matematikov, ki so svoje znanstvene razprave in univerzitetne učbenike izdajali pod izmišljenim kolektivnim psevdonimom Nicolas Bourbaki.

Njihovo osnovno načelo je bilo, da želijo matematiko postaviti na nove temelje, pri čemer jim bo v pomoč predvsem teorija množic. Prav ta skupina je zaslužna tudi za slavno reformo nove matematike, ki je tudi pri nas v sedemdesetih bistveno spremenila pristop k učenju matematike, kjer v ospredju ni bilo več računanje, ampak množice in operacije z njimi.

Lévi-Strauss je v okviru svoje raziskave zbral zelo veliko podatkov o sorodstvenih razmerjih v različnih kulturah z vsega sveta. Ugotovil je na primer, da lahko opazi nekatere podobnosti med sorodstvenimi strukturami tudi tako oddaljenih skupin, kot so indijanska plemena v Braziliji in aborigini v Avstraliji. Vendar mu nikakor ni uspelo razvozlati splošne strukture oziroma sistema vseh dovoljenih novih sorodstvenih razmerij.

"Ko si v dvomih, išči grupe!"

André Weil je takoj, ko mu je Lévi-Strauss pojasnil svoje težave, posumil, da bi bila lahko struktura, ki bi uredila množico antropoloških podatkov v smiselno celoto, matematična grupa. Ta povsem abstraktna algebrska struktura, ki takrat tudi med matematiki še ni bila tako zelo znana, kot je danes, se je izkazala za strukturo, ki jo lahko najdemo tudi na tako nepričakovanih področjih, kot so poroke med pripadniki avstralskih domorodcev.

Weil je bil znan po svojem reku: "Ko si v dvomih, išči grupe!" In res se je tak abstrakten algebrski pristop izkazal tudi na področju antropologije. Bistvena ideja, ki jo je apliciral Weil na Lévi-Straussove podatke, je bila, da je ignoriral dejanske elemente, med katerimi naj bi našel regularnost. Osredotočil se ni na same tipe porok, ampak na razmerja med porokami. Struktura se ni skrivala v porokah samih, ampak v razlikah med posameznimi vrstami porok. Takšen pristop je bil povsem v skladu z idejami skupine Bourbaki, da so relacije in strukture osrednji elementi matematike.

Weil je ugotovil, da opredeljuje strukturo razmerij med poročanjem članov različnih generacij in plemen permutacijska grupa. Svoje ugotovitve je opisal v razpravi, ki je bila natisnjena tudi kot dodatek k Lévi-Straussovi vplivni knjigi. Bolj kot konkretna analiza sorodstvenih razmerij pa je knjiga pomembna zaradi svojega vpliva. V družboslovje je namreč vpeljala pojem strukture kot sistema razlik, kar je povzročilo pravo miselno revolucijo.

Interdisciplinarno sodelovanje Lévi-Straussa, Jakobsona in Weila leta 1943 v New Yorku je postalo legendarno. Vrhunski strokovnjaki za antropologijo, jezikoslovje in matematiko, ki so vsak na svojem področju briljirali, a so si področja njihovih znanosti na prvi pogled tako različna, da si težko zamislimo, da bi se sploh lahko pogovarjali o čem drugem kot o vremenu, so s sodelovanjem prišli do prelomnih rezultatov. Po mnenju zgodovinarjev znanosti se je prav takrat rodilo strukturalistično gibanje, ki je v drugi polovici dvajsetega stoletja močno vplivalo na vse družbene znanosti, še posebno pa na matematiko in filozofijo.

Sašo Dolenc

GENIJ, KI NI OBSTAJAL

Nicolas Bourbaki je gotovo eden najvplivnejših matematikov dvajsetega stoletja. S serijo knjig, v katerih je na nove temelje postavil celotno moderno matematiko, je močno vplival na mnoge generacije matematikov, prav tako pa tudi na poučevanje matematike vse od osnovne šole do univerze. Prav on je zaslužen za razvpito reformo in vpeljavo »nove matematike«, ki je v drugi polovici prejšnjega stoletja povsod po svetu otroke začela spoznavati s svetom števil in enačb skozi teorijo množic. Njegove strokovne knjige, ki znesejo skupaj kar deset tisoč strani, pa niso odmevale zgolj v matematičnih krogih, ampak so skozi strukturalistično gibanje močno vplivale tudi na humanistične in družboslovne znanosti.

Vendar sama zgodba o matematiku Bourbakiju ne bi bila nič posebnega, če bi šlo za resnično osebo iz mesa in krvi. Čeprav težko rečemo, da ni Nicolas Bourbaki nikoli zares obstajal, pa vsekakor ni živel na tak način kot drugi slavni učenjaki. Bil je namreč psevdonim, pod katerim je skupina mladih francoskih matematikov v tridesetih letih dvajsetega stoletja začela izdajati zelo kakovostne univerzitetne učbenike.

Prva svetovna vojna je pustila močan pečat med francoskimi izobraženci. Po nekaterih podatkih naj bi med vojno umrla kar polovica vseh tistih, ki so diplomirali na univerzah od leta 1910 naprej. Profesorske funkcije so tako v naslednjih letih začeli zasedati mladi, ki so študij končali šele po vojni. To je bila generacija, ki je naredila na mnogih področjih znanosti pomembne razvojne korake. Mladi fiziki so prav v tem času odkrivali kvantno teorijo, le malo prej pa je Albert Einstein povsem na novo interpretiral pojme prostora in časa, tako da lahko to obdobje nedvomno označimo za eno najbolj ustvarjalnih v vsej zgodovini znanosti.

Mladi francoski profesorji matematike, ki večinoma še niso dopolnili trideset let, so se najprej zbrali zato, da bi poenotili osnovne univerzitetne tečaje matematike, ki so jih učili po različnih francoskih univerzah. Poučevanje matematike je bilo po njihovem mnenju zrelo za temeljito reformo, saj so bili univerzitetni programi in učbeniki zastareli, učitelji pa so jih morali vsak zase posodabljati, kar je vnašalo v poučevanje matematike zmedo, saj posodobitve med različnimi učitelji niso bile usklajene.

Matematiki so se pod vodstvom Andréja Weila, profesorja z Univerze v Strasbourgu in brata filozofinje Simone Weil, prvič sešli 10. decembra 1934 točno opoldne v neki kavarni v samem središču pariške univerzitetne latinske četrti. Čeprav jih je bilo na prvem sestanku samo šest, pozneje pa je skupina v povprečju štela po dvajset članov, so si že takoj zastavili zelo ambiciozno nalogo. Skupaj bodo napisali univerzitetni učbenik za analizo, kot se strokovno reče področju matematike, ki se ukvarja z integriranjem, odvajanjem in diferencialnimi enačbami, kar so tudi osnovna matematična orodja vseh inženirskih poklicev.

Zelo pomembna je bila tudi odločitev, da bodo pri pisanju učbenika začeli povsem na novo. Izhajali ne bodo iz nobenega že poznanega vira, ampak bodo poučevanje matematike zasnovali na povsem novih temeljih. Če bi jih takrat opazoval kak starejši profesor, bi se verjetno samo nasmehnil in navedel sto razlogov, zakaj takšna reforma ni mogoča. Vendar na srečo skupina mladih učenjakov ni bila kakor koli odvisna od starejše generacije, tako da je lahko vse moči usmerila v svoj neverjetno ambiciozni načrt.

Brez pretiravanja lahko rečemo, da so si mladi profesorji zadali nalogo, ki je po vplivu na matematiko primerljiva z delom, ki ga je pred dva tisoč leti opravil Evklid, ko je v aksiomatski sistem uredil vse grško znanje matematike. Skupina si je že na začetku določila nekaj osnovnih pravil, ki so pozneje več desetletji usmerjala njihovo delo. Dogovorili so se, da bodo vse odločitve sprejemali soglasno in da bodo poskušali pristopati k matematiki čim bolj abstraktno, pri čemer si bodo pomagali predvsem s teorijo množic.

Ko so se poleti 1935 za ves teden sešli na prvem kongresu v majhni vasi na francoskem podeželju, se je porodila tudi ideja, da bi knjige izdajali pod psevdonimom Nicolas Bourbaki, v spomin na zabavno šalo, ki jo je pred nekaj let, ko so bili še študenti, izvedel mlad matematik. Na predavanje pred bruce je namreč prišel z umetno brado in oblečen v generalsko uniformo ter jim začel dokazovati nekakšen »Bourbakijev teorem«. Za razvedrilo ob celodnevnih razpravah o abstraktni matematiki so udeleženci kongresa Nikolasa tudi slovesno krstili in poročilo o tem objavili v časopisu. Čez nekaj let so natisnili celo vabila na poroko njegove hčere Betti in mu postopoma ustvarili popoln rodovnik, tako da je počasi postajal vse bolj resnična oseba.

Kmalu po izidu prvih Bourbakijevih knjig so delovanje skupine francoskih matematikov omenili tudi v Britannici. Vendar je avtor sestavka v enciklopediji, ki je zapisal, da gre pri tem matematiku za kolektivni psevdonim, že kmalu prejel nenavadno razglednico »iz ašrama v Himalaji«. Na njej je pisalo: »Podlež, le kako si upaš trditi, da ne obstajam?«, podpisal pa jo je nihče drug kot Nicolas Bourbaki.

Sašo Dolenc

PUŠČAVNIK S PIRENEJEV

Avgusta leta 1991 je Alexander Grothendieck, ki ga mnogi uvrščajo med najpomembnejše matematike dvajsetega stoletja in ga po vplivu postavljajo ob bok takim velikanom znanosti, kot je bil recimo Albert Einstein, nenadoma zapustil svoj dom v južni Franciji in odšel v Pireneje. Od tedaj živi visoko v gorah med Francijo in Španijo kot puščavnik, povsem odrezan od civilizacije. Sredi devetdesetih let se je nekaj matematikom še uspelo prebiti do njegovega prebivališča v divjini, a zdaj ga menda že nekaj let ni nihče videl. Pošta zanj se še vedno nabira na Univerzi Montpellier, vendar je tudi tisti peščici prijateljev, ki so vsaj na začetku še vedeli, kje v gorah biva, strogo prepovedal, da bi mu jo prinašali. Danes pa niso niti bližnji sorodniki več povsem prepričani, ali je sploh še živ.

Grothendieck je že pred odhodom v popolno divjino živel zelo odmaknjeno asketsko življenje v stari hiši brez elektrike v neki vasici blizu francoskega Montpelliera. Po plodoviti matematični karieri v petdesetih in šestdesetih letih, ko je bil tudi eden glavnih članov razvpite skupine Bourbaki (glej sestavek Genij, ki ni obstajal), so ga v sedemdesetih začela čedalje bolj zanimati okoljevarstvena in protivojna politična gibanja. Zavzemanje za družbeno pravičnost ga je postopoma tako prevzelo, da je v znak protesta proti vojni odpotoval v Vietnam, sodeloval na mnogih demonstracijah in bil celo tako dosleden, da je zavrnil državno raziskovalno štipendijo, ker bi lahko tako taktično podpiral državno politiko, ki ji je močno nasprotoval.

Da bi vsaj približno razumeli Grothendieckovo popolno in dosledno predanost najprej matematiki, nato pa politiki in ekologiji, se moramo vrniti v čase njegovega otroštva. Njegov oče Saša je bil prepričan anarhist in je že na začetku dvajsetega stoletja sodeloval pri več uporih znotraj carske Rusije. Leta 1921 se je iz Rusije preselil v Berlin, kjer je v radikalnih krogih spoznal Hanko, ki je bila sicer iz bogate buržoazne družine, a se je vseeno družila s pripadniki avantgardnih gibanj. Mali Alexander se jima je rodil 28. marca 1928, v mladi družini je tedaj živela tudi Hankina hči Maidi iz njenega prvega zakona.

Ko so leta 1933 oblast prevzeli nacisti, je oče Saša iz Berlina pobegnil v Pariz, kmalu zatem mu je sledila tudi mati. Vendar sina in hčere ni vzela s seboj. Alexandra je dala v rejo družini blizu Hamburga, hčer pa je pustila v zavodu za prizadete otroke v Berlinu, čeprav je bila Maidi povsem zdrav otrok. Alexander je bil tako v reji od svojega petega do enajstega leta. Materina pisma je dobival zelo redko, oče pa se mu sploh nikoli ni oglasil, prav tako tudi ne sorodniki, ki so živeli v bližnjem Hamburgu. To obdobje ločenosti od staršev je na mladem Alexandru seveda pustilo močan pečat.

Leta 1939 so postale politične razmere že preveč napete, da bi rejniška družina še lahko skrbela za vse otroke. Z Alexandrom je bila težava tudi ta, da so ga lahko že na daleč prepoznali kot Žida, kar je bilo nevarno tako zanj kakor za družino. Zato so prek konzulata poiskali Hanko v Franciji in malega Alexandra posadili na vlak ter ga poslali iz Hamburga v Pariz. Oba starša sta bila v letih, ko ju sin ni videl, med drugim tudi v Španiji, kjer sta se borila proti Francu. Ob vrnitvi v Francijo so očeta takratne francoske oblasti kot »nevarnega tujca« aretirale in ga poslale v taborišče. Umrl je čez nekaj let v Auschwitzu.

Hanka in Alexander sta vojno preživela po taboriščih, takoj po vojni pa se je Alexander vpisal na univerzo in začel študirati matematiko. Nad učitelji ni bil navdušen, tako da se je večinoma kar sam učil. Podobno kot mladi Einstein je še pred svojim dvajsetim letom povsem samostojno prišel do nekaj pomembnih matematičnih spoznanj, za katera pa ni vedel, da so jih prej objavili že drugi matematiki.

Ko se je preselil v Pariz, se je začel družiti s takrat najboljšimi francoskimi matematiki ter zahajati v krog bourbakijevcev, kjer je kmalu postal pomembna gonilna sila. Postajal je čedalje bolj poznan po svojem zelo abstraktnem pristopu do matematičnih problemov. Zanj so prijatelji pozneje trdili, da o konkretnih stvareh sploh ne zna razmišljati, saj mu um deluje le na ravni splošnosti.

Po daljšem plodovitem sodelovanju z bourbakijevci je krog protestno zapustil, saj večina ni hotela sprejeti njegovega predloga, da bi za temelj formalizacije matematike namesto teorije množic sprejeli bolj splošno teorijo kategorij, ki jo tudi sam soustvarjal. Teorija množic ima namreč kar nekaj težav s paradoksi, prav tako je postala »pretesna«, da bi z njeno pomočjo lahko opisali vso pestrost sodobne matematike. Matematik Pierre Cartier, eden od pomembnih članov skupine Bourbaki, je tako povzel bistvo težav: »Teorija množic je preveč omejujoča: element je lahko le član množice ali pa ne, ni pa nobene vmesne možnosti.«

Odločitev bourbakijevcev, da ne sprejmejo Grothendieckovega predloga o presedlanju s teorije množic na teorijo kategorij, je bila, kot se je kmalu pokazalo, velika napaka. Prav teorija kategorij je v naslednjih letih postala zelo pomembno področje v matematiki, Grothendieck pa je za svoje dosežke prejel veliko nagrad, med drugim tudi Fieldsovo medaljo, kar je v matematiki enakovredno Nobelovi nagradi.

Sašo Dolenc

"NE MORE BITI MATEMATIK, KDOR NI PO DUŠI POET"

Ni še povsem zbledel spomin na čase, ko so se mlada dekleta lahko le s poroko vsaj deloma osvobodila strogih družbenih pravil, ki so jim prepovedovala potovanja, študij in druge, dandanes povsem samoumevne dejavnosti. Mnoge sposobne mlade ženske so si zato poiskale partnerja, ki je bil pripravljen skleniti nekakšen »poročni dogovor«, da je bilo togim družbenim normam zadovoljeno, dekle pa je postalo bolj svobodno. Mlada Rusinja Sofija Korvin-Krukovska se je z obetavnim študentom geologije in ljubiteljem Darwina Vladimirjem Kovalevskim leta 1868 dogovorila, da skleneta fiktivno poroko in se odpravita na potovanje po Evropi. Sofijin oče, sicer general in ugledni član moskovske elite, je velikodušno dovolil, da se jima na poti pridruži tudi Sofijina starejša sestra Ana, sicer nadarjena pisateljica.

Nad literarnim talentom Sofijine starejše sestre se je nekaj let prej navdušil tudi sam Fjodor Mihajlovič Dostojevski. Leta 1864 je Ana v revijo, ki jo je urejal slavni pisatelj, poslala krajšo zgodbo, in Dostojevski je ni le objavil, ampak ji je napisal tudi navdušujoče pismo, v katerem je zapisal, da je prava umetnica in jo nagovarjal, naj svoj literarni talent še naprej razvija.

Naslednje leto sta se obe sestri med obiskom Sankt Peterburga Dostojevskega tudi osebno spoznali. Srečanje s z mladima, lepima in zelo inteligentnima sestrama slavnega pisatelja seveda ni pustilo brezbrižnega. Še posebej starejša Ana, ga je z zelenimi očmi in svetlimi lasmi povsem prevzela. Kasneje se je mlade pisateljice spominjal s samimi superlativi: »Ana je ena izmed najboljših žensk, ki sem jih srečal v življenju. Je zelo inteligentna, dobro izobražena, literarno nadarjena in dobrosrčna. Gospodična ima zelo visoko moralno zavest, vendar so njena prepričanja diametralno nasprotna mojim, in glede tega ni pripravljena na nikakršne koncesije.«

Kljub razliki v prepričanjih je Dostojevskega Ana tako navdušila, da jo je prosil za roko. Ani je ponudba seveda godila, a se je zavedala, da pisatelj nima v mislih zgolj fiktivne, ampak povsem pravo poroko. Vseeno pa je bila dovolj spretna, da je znala ponudbo dovolj prijazno zavrniti, da pri tem Dostojevskega ni prizadela, zato mu je za vedno ostala v lepem spominu.

Ko se je nekaj let zatem mlajša Sofija poročila z Vladimirjem Kovalevskim in so vsi trije odpotovali v Evropo, niso dolgo ostali skupaj. Ana je odpotovala v Pariz, kjer je postala aktivna v revolucionarnih krogih, ki so privedli do Pariške komune. Kasneje se je poročila z revolucionarjem Victorjem Jaclardom in se je v zgodovino zapisala predvsem kot borka za pravice žensk.

Sofijo pa je poleg literature, vseskozi močno zanimala tudi znanost, še posebej matematika. Že v Moskvi je s pomočjo inštruktorjev spoznala vsa pomembna področja matematike, vendar tam talenta ni mogla razviti, saj v takratni Rusiji ženske niso smele obiskovati univerz. Fiktivna poroka ji je tako omogočila, da je odšla v Heidelberg, kjer so največji znanstveniki tistega časa hitro prepoznali njeno nadarjenost. Na tamkajšnji univerzi je sicer lahko poslušala matematična predavanja, vendar tudi tu ženskam ni bilo dovoljeno diplomirati.

Po dveh letih se je odpravila naprej v Berlin h Karlu Weierstrassu, najuglednejšem matematiku Nemčije tistega časa. Imela je zelo dobra priporočila, a jo je Weierstrass vseeno preizkusil še z nekaj težkimi nalogami, ki jih je z lahkoto rešila. Njena nadarjenost, mladost in pa tudi lepota so uglednega matematika prepričali, da jo je poučeval zasebno, saj je bila Berlinska univerza zelo neprijazna do žensk.

Do leta 1874 je Sofija pod Weierstrassovim mentorstvom prišla do vsaj treh odkritij, med katerimi je bilo že vsako zase vredno doktorata. Ker je bilo Berlinsko univerzo povsem nemogoče prepričati, da bi doktorat podelila ženski, se je mentor odločil, da bo poskušal na Univerzi v Göttingenu. Po dolgih pregovarjanjih je univerza končno popustila in Sofiji podelila doktorat iz matematike z oceno summa cum laude, čeprav pred tem formalno nikoli ni niti diplomirala.

Po doktoratu sta se z možem vrnila v Rusijo, kjer je nekaj let učila v dekliški šoli in pisala o znanosti za lokalni časopis. Sprva fiktivni zakon z Vladimirjem se je z leti spremenil v pravega, saj se jima je rodila hčer. Oba sta bila tudi velika idealista in borca za bolj pravično družbo, zato ju je hitro navdušila ideja, da bi sodelovala pri ustanovitvi prve ženske univerze. Vendar se jima projekti finančno niso izšli, Vladimir pa tudi ni uspel dobiti nobene primerne akademske službe, zato je leta 1883 obupan storil samomor.

Ko je Sofija na znanstvenem kongresu v Sankt Peterburgu leta 1880 predstavila nekaj svojih matematičnih odkritij, je takoj navdušila poslušalce. Švedski matematik, tudi Weierstrassov učenec, je začel na Univerzi v Stockholmu lobirati, da bi jo zaposlili kot profesorico, a je bilo to formalno možno šele leta 1883, ko je postala vdova, saj je takrat veljalo splošno mnenje, da poročene ženske ne potrebujejo službe.

Sofijin prihod na Švedsko predstavlja pomemben mejnik v dolgem boju za enakopravnost žensk v akademskem in znanstvenem svetu. Sofija je postala prva ženska, ki je dobila profesorsko mesto na univerzi. Kasneje je se je njena znanstvena kariera samo še vzpenjala. Prejela je nekaj najvišjih mednarodnih znanstvenih nagrad in postala prva ženska, ki so jo sprejeli v Rusko akademijo znanosti. Na vrhuncu svoje kariere pa je žal leta 1891, stara le 41, let umrla za pljučnico.

V svojih odmevnih spominih je čudovito opisala tudi svoj odnos do matematike, ki ga je prof. France Križanič postavil na začetek predgovora svoje knjige Križem po matematiki: »Mnogi, ki niso nikdar našli priložnosti, da bi se pobliže seznanili z matematiko, jo zamenjujejo z aritmetiko in jo štejejo za suhoparno znanost. V bistvu pa je to znanost, ki zahteva največ fantazije in čisto prav pravi eden največjih matematikov našega stoletja, da ne more biti matematik, kdor ni hkrati po duši poet. Seveda pa se moramo ob tej trditvi odreči predsodku, da ustvarja pot le nerealno, da sta fantazija in izmišljotina eno in isto. Jaz sodim, da mora poet videti to, česar ne vidijo drugi, videti mora globlje od drugih.«

Sašo Dolenc

KO NAS OBČUTEK ZA VERJETNOST ZAVEDE

Vpliva najrazličnejših rubrik v popularnih časopisnih prilogah, kjer nas domnevni "strokovnjaki" zasipajo z nasveti vseh vrst, nikakor ne gre podcenjevati. Ne le, da velikokrat ravno te rubrike krojijo mnenja ljudi in spreminjajo navade celotnih nacij, zgodi se tudi, da lahko takšna besedila sprožijo obsežne polemike tako med širšimi množicami kot tudi v ozki strokovni javnosti. Na področju zdravja in prehrane tako burne odzive seveda pričakujemo, povsem nekaj drugega pa je, če jih sproži preprosto matematično vprašanje.

Dve kozi in avtomobil

V reviji Parade, ki jo kot prilogo vsako nedeljo dodajo več kot štiristo ameriškim časopisom in doseže okoli sedemdeset milijonov bralcev, že dolgo izhaja rubrika z imenom "Vprašajte Marilyn". Ureja jo Marilyn vos Savant, ki je zaslovela, ko jo je sredi osemdesetih Guinnessova knjiga rekordov razglasila za rekorderko z najvišjim inteligenčnim količnikom na planetu. V svoji rubriki zdaj že več kot dvajset let odgovarja na najrazličnejša vprašanja bralcev in rešuje njihove težave.

Med vsemi vprašanji, ki jih je kdaj obravnavala, ima prav posebno mesto na prvi pogled zelo preprost problem, ki ji ga je 9. septembra 1990 zastavil gospod Craig F. Whitaker: "Vzemimo, da sodelujete v nagradni igri, kjer vam ponudijo na izbiro troje vrat. Za enimi se skriva avto, za drugima dvema pa koza. Recimo, da izberete vrata številka 1, voditelj igre, ki ve, kaj se nahaja za posameznimi vrati, pa nato odpre vrata številka 3, za katerimi se pokaže koza. Nato vas vpraša: 'Bi se sedaj raje odločili za vrata številka 2?' Zanima me, ali se tekmovalcu splača zamenjati izbor vrat?"

Vprašanja se je prijelo ime "problem Montyja Halla", po imenu voditelja popularne ameriške televizijske oddaje Pogodimo se (Let's Make a Deal), v kateri je voditelj Monty Hall goste izzival, da so sprejemali ali zavračali najrazličnejše ponudbe, ki jim jih je zastavljal. Marilyn je bralcu v svoji rubriki odgovorila, da se nam vrata vsekakor splača zamenjati, saj se tako verjetnost, da bomo zadeli avto, poveča za dvakrat. Tole je njen odgovor: "Seveda se splača zamenjati vrata. Prva vrata imajo le 1/3 verjetnosti za zmago, medtem ko imajo druga verjetnost 2/3. Najlažje si vse skupaj predstavljate takole. Predpostavimo, da je na voljo milijon vrat in vi izberete prva. Nato voditelj, ki ve, kaj se nahaja za posameznimi vrati, odpre vsa vrata razen vrat številka 777777. V tem primeru bi zelo hitro zamenjali svoj izbor, kajne?"

Se najinteligentnejša ženska na planetu moti?

Vse skupaj bi seveda ostalo neopaženo, če se na odgovor gospe vos Savant ne bi usula prava ploha kritik. Revija Parade je prejela več kot deset tisoč pisem jeznih bralcev, med katerimi je bilo ogromno učiteljev matematike. Skoraj tisoč pisem je bilo podpisanih z imeni, ki so se kitila z doktorskimi nazivi, marsikatero pismo pa je bilo napisano na papirju z glavo katere od ameriških univerz. (Veliko teh pisem si lahko ogledate na Marilynini spletni strani: www.marilynvossavant.com.) Vsi v en glas so trdili, da Marylin zavaja bralce s svojim odgovorom, saj se verjetnost za zadetek nikakor ne more spremeniti, če vmes zamenjamo izbor vrat. Neki profesor matematike je bil zelo neposreden: "Udarili ste mimo! ... Kot profesionalni matematik sem zelo zaskrbljen nad pomanjkanjem matematičnih veščin v širši javnosti. Prosim, da se opravičite in ste v prihodnosti bolj pazljivi." Drugega je jeza tako prevzela, da je Marylin celo obtožil, da je ona sama koza.

Polemika je hitro prerasla okvir nedeljske revije in pristala celo na naslovnici New York Timesa, v razpravo so se vključila tudi nekatera znana imena iz sveta matematike. Neki novinar je takole povzel vzdušje, ki ga je sprožila razlaga vos Savantove: "O njenem odgovoru, da naj tekmovalec zamenja vrata, so razpravljali tako na hodnikih Cie kot v oporiščih vojaških pilotov ob Perzijskem zalivu. Analizirali so ga matematiki z MIT in računalniški programerji laboratorijev Los Alamos v Novi Mehiki." Poleg žaljivih pisem, ki so njen odgovor kritizirala, je Marilyn vseeno prejela tudi nekaj pohval. Med drugim tudi od profesorja s prestižnega MIT: "Seveda imate prav. S kolegi v službi smo se poigrali s problemom in moram priznati, da je bila večina, med njimi sem bil tudi sam, sprva prepričana, da se motite!"

Marilyn se kritik ni ustrašila - navsezadnje je objektivno izmerljivo po inteligenčnem količniku pametnejša od vseh svojih kritikov -, zato je v eni od svojih naslednjih kolumn vsem učiteljem v državi zadala nalogo, da to preprosto igrico igrajo s svojimi učenci v razredu (seveda ne s pravimi kozami in avtomobilom) in ji pošljejo svoje rezultate. Te je nato tudi objavila in seveda so se povsem skladali z njenim nasvetom, da se v tem konkretnem primeru bistveno bolj splača spremeniti izbiro vrat.

Kdo ima prav?

Razprava o problemu Montyja Halla spada na področje, ki mu matematiki pravijo pogojna verjetnost. Najbolj preprosto rečeno je to veda, ki se ukvarja s tem, kako prilagoditi verjetnost za posamezne dogodke, ko se pojavijo novi podatki. Bistvo zapleta, ki je izzval tako obsežno in čustveno nabito reakcijo bralcev, je v tem, da so bralci večinoma spregledali ključni podatek. Zelo pomembno je namreč dejstvo, da voditelj igre vnaprej ve, za katerimi vrati je avtomobil.

Ko v drugem delu odpre vrata, za katerimi se pokaže koza, vnaprej ve, da za temi vrati ni avtomobila. Če voditelj te informacije ne bi imel in bi vrata odpiral povsem naključno tako kot igralec, se verjetnost za zadetek ob spremembi vrat res ne bi povečala. Potem bi držale ugotovitve več tisoč bralcev, ki so poslali jezna pisma na uredništvo revije, da Marilyn ne pozna osnov matematike. Matematična intuicija nam namreč pravi, da je verjetnost, da bo avto za enimi ali za drugimi vrati, ko so dvoja še zaprta, enaka. To je seveda res, če zraven ne bi bilo še voditelja, ki ve več kot mi.

Najlažje nejasnost pojasnimo, če analiziramo dogajanje izza kulis, od koder ves čas vidimo, za katerimi vrati je avto in kje sta kozi. Če tekmovalec že v prvo izbere vrata, za katerimi je avto, bo voditelj odprl katera koli od preostalih dveh vrat in zamenjava bo tekmovalcu v tem primeru le škodila. Ampak to velja le za primer, če v prvo izbere vrata, za katerimi je avto, verjetnost za to pa je 1 proti 3 oziroma 33-odstotna. Če pa v prvo tekmovalec izbere vrata, za katerimi je koza, bo voditelj moral odpreti edina preostala vrata, za katerimi se nahaja koza. V tem primeru se bo tekmovalcu zamenjava vrat v vsakem primeru obrestovala in bo tako z gotovostjo zadel avto.

Če v prvo tekmovalec izbere kozo, se mu vedno splača zamenjati, če pa v prvo izbere avto, se mu zamenjava ne izplača. Verjetnost, da v prvo izbere kozo, je 2 proti 3, medtem ko je verjetnost, da izbere avto, le 1 proti 3. Če se tekmovalec odloči za strategijo zamenjave, je zato verjetnost, da zadane avtomobil, 2 proti 3, če zamenjavo zavrne, pa je verjetnost pol manjša, 1 proti 3.

Če se torej drži strategije zamenjave vrat, ko mu jo voditelj ponudi, bo tako vedno, ko v prvo izbere kozo, ob zamenjavi vrat dobil avto, kar ga do dobitka pripelje v dvakrat večjem številu primerov, kot če zamenjave ne izbere. Verjetnost za zadetek se mu tako s 33 odstotkov poveča na 66 odstotkov.

Če vam ni takoj jasno, se ne sekirajte preveč. Tudi mnogi matematiki so potrebovali kar nekaj časa, da so si razjasnili ta problem.

Za konec pa še sorodna uganka, ki jo poskusite razrešiti sami: za družino z dvema otrokoma vemo, da ima vsaj enega fantka. Kakšna je verjetnost, da ima tudi punčko, če predpostavimo, da se v povprečju rodi enako število fantkov in punčk? Prava rešitev seveda ni 50 odstotkov!

Sašo Dolenc

MATEMATIČNI ZAPLET NA ŠVEDSKEM DVORU

Razpisi visokih denarnih nagrad za razrešitev zapletenih znanstvenih in tehničnih problemov danes niso več v navadi. Natečaji, na katerih komisija strokovnjakov razpiše nagrade za najboljše izdelke, ki do nekega datuma prispejo na njen naslov, so danes običajna oblika iskanja rešitev denimo v arhitekturi pa tudi drugod v umetniško-tehnični sferi, manj pa v znanosti. Tu in tam kaka organizacija ali bogat posameznik še razglasi, da bo obdaroval tistega, ki razreši kak na videz povsem nerešljiv problem, a za širše financiranje znanstvenega dela takšne nagrade danes niso pomembne. Nekoč pa je bilo drugače.


Švedski matematik Gösta Mittag-Leffler je pred nekaj več kot sto leti prepričal švedskega kralja Oskarja II., naj ob svoji šestdesetletnici priredi matematično tekmovanje. Ker je tudi sam kralj študiral matematiko, ga za idejo ni bilo težko navdušiti, še posebno, ker je Mittag-Leffler v komisijo, ki naj bi zastavila probleme in ocenjevala prispele rešitve, pridobil dva zelo ugledna evropska matematika. Povabilu sta se odzvala Karl Weierstrass iz Berlina in Charles Hermite iz Pariza.

Je sončni sistem stabilen?

Razpisali so štiri naloge, ki so se dotikale ključnih problemov takrat aktualnih matematičnih raziskav. Čeprav je bila kraljeva obletnica šele leta 1889, so priprave začeli že leta 1884, tako da so imeli učenjaki iz vse Evrope dovolj časa, da se poglobijo v probleme in najdejo rešitve. Sredi leta 1885 so v reviji Nature natisnili razglas, v katerem so znanstvenike pozvali, naj sodelujejo na matematičnem tekmovanju v čast šestdesetletnici kralja Oskarja II. Zadnji datum, do katerega so morale rešitve prispeti na švedski dvor v roke predsedniku komisije Gösti Mittag-Lefflerju, je bil 1. junij 1888. Esej, v katerem je posamezen avtor opisal svojo rešitev, seveda ni smel biti podpisan, da bi bilo vrednotenje rešitev karseda nepristransko. Vsakdo je moral tako svoji rešitvi priložiti tudi zapečateno kuverto, v kateri je bilo zapisano njegovo ime.

Prvo od štirih vprašanj, ki so bila zastavljena v formalnem matematičnem jeziku, se je nanašalo na problem gibanja treh teles. Povedano drugače, zanimalo jih je vprašanje stabilnosti sončnega sistema. Bolj kot samo vprašanje in odgovori nanj pa je danes, več kot sto let po dogodku, zanimivo dogajanje, do katerega je prišlo nekaj mesecev po razglasitvi zmagovalca. Ko so zmagovalno rešitev pripravljali za objavo, je urednik po naključju opazil, da je komisija nagradila delo, ki ni povsem brez napak. Ena izmed napak se je izkazala celo za ključno.

Zmagovalec ni presenečenje

Zmagovalec tekmovanja ni bil nihče drug kot veliki francoski matematik Henri Poincaré, ki je bil takrat sicer res še dokaj mlad, a je užival že zelo velik ugled. V obdobju od razpisa nagrade do roka za oddajo so ga celo izvolili za člana Francoske akademije znanosti, kar je bila pri njegovih dvaintridesetih letih velika čast.

Osrednji pomen nagrade ni bil v denarju, saj znesek nikakor ni dosegal višine današnje Nobelove nagrade. Zmagovalec je dobil 2500 švedskih kron, kar je bila približno tretjina letne profesorske plače. Nagrada je mlademu matematiku sicer bistveno olajšala znanstveno kariero in mu omogočila pridobitev dobrega položaja na kateri od uglednih univerz, obogatel pa zaradi nje vsekakor ni. Kot bomo videli, je bil zaradi nagrade prvonagrajeni Poincaré celo v izgubi.

Čeprav naj bi bili vsi prispeli eseji anonimni, je Poincaré svoji dolgi rešitvi prvega problema, ki je imela kar 158 strani, priložil še kratko spremno pismo, ki ga je tudi podpisal. Komisija je tako že med ocenjevanjem natančno vedela, kdo je avtor rešitve, ki jo je na koncu tudi soglasno izbrala za najboljšo. Nagrajenca so razglasili v okviru praznovanja kraljevega rojstnega dne 21. januarja 1889. Del nagrade je bila tudi objava rešitve v ugledni matematični reviji Acta mathematica.

In prav tu se je zapletlo. Ko je urednik revije Edvard Phragmén julija 1889 pripravljal Poincaréjev članek za objavo, je opazil nekaj manjših napak v rokopisu. O tem je obvestil Mittag-Lefflerja, ta pa je 16. julija v pismu seznanil Poincaréja, da lahko vse napake z izjemo ene nemudoma popravijo. Preostala napaka namreč ni bila ne tipkarska in tudi ne manjša matematična napaka v izpeljavi, temveč se je izkazala za bistveno. Poincaré je, kot se je kmalu izkazalo, v svojem dokazu spregledal nekaj ključnega, kar so vsi skupaj ugotovili šele, ko je bila nagrada že podeljena in članek skorajda že v tisku.

Kako se izogniti škandalu?

Kaj storiti? Če bi se razvedelo, da so nagradili napačno rešitev, bi bil porušen ugled tako kralja kot tudi vseh vrhunskih matematikov, ki so sodelovali pri ocenjevanju, še posebej pa bi bila takšna sramota v škodo Poincaréju, ki je takrat blestel kot nova zvezda na evropskem znanstvenem nebu.

Poincaré se je zakopal v delo, da bi razrešil težavo, a bolj ko je študiral problem, bolj se je kazalo, da nikakor ne gre za majhno napako, ki bi se jo dalo zlahka razrešiti. Sprva je pošiljal daljše opombe k besedilu, ki naj bi problem razjasnile, a vse bolj je bilo jasno, da zgolj z opombami težave ne bo mogel odpraviti.

Za kakšno napako je pravzaprav šlo? V svoji izvirni rešitvi je Poincaré uporabil povsem novo metodo, ki mu je bistveno olajšala delo in je v reševanju takšnih in podobnih matematičnih problemov povzročila pravo malo revolucijo. Namesto da bi računal celotne tire posameznih teles oziroma planetov, se je Poincaré osredotočil samo na določene trenutke, ko posamezni planet ali asteroid seka posebej izbrano ravnino. To je približno tako, kot če bi sončni sistem osvetlili le takrat, ko naredi opazovano telo en krog okoli Sonca. V primeru Zemlje bi bilo to enkrat na leto.

Poincaréja je tako zanimalo le, ali se planet oziroma asteroid, potem ko obkroži Sonce, vrne na isto mesto oziroma kako se te vsakoletne lege sčasoma spreminjajo. Poenostavljeno rečeno: če izbrano ravnino seka zmeraj na istem mestu, je orbita tega gibanja očitno stabilna, če pa jo vsakokrat seka nekoliko vstran, je treba to spreminjanje opisati in pogledati, ali so odmiki znotraj nekega stabilnega ravnovesja.

Kaotična zvezdna mehanika

Poincaréjeva ugotovitev, ki jo je zagovarjal tudi v svojem izvornem eseju, je bila, da je sončni sistem stabilen, vsaj v tem preprostem modelu sonca z enim večjim planetom in majhnim asteroidom, ki krožijo v isti ravnini. Njegova prvotna ugotovitev je bila, da so orbite gibanja v tem primeru stabilne. Ko se je vnovič poglobil v problem, se je izkazalo, da je pozabil upoštevati celo vrsto rešitev, ki niso stabilne, temveč vodijo v kaos.

Izkazalo se je, da je Poincaré pozabil obravnavati neko geometrijsko konfiguracijo, ki vodi do drugačnega tipa rešitev, kot jih je opisal v izvornem eseju. Za te nove rešitve, ki jih je sprva spregledal, bi danes rekli, da so kaotične. Čeprav jih natančno določajo jasne enačbe, so poti gibanja obravnavanih teles takšne, da je njihovo bodoče gibanje sicer mogoče natančno napovedati, a so te napovedi odvisne od natančnega poznavanja začetnih pogojev. Če so telesa na začetku le malo drugače razporejena, se bodo gibala povsem drugače. Iz tega je Poincaré lahko sklepal le, da niso vse oblike gibanja v poenostavljenem sistemu treh teles stabilne, tako da tudi za sončni sistem velja, da ni absolutno in za vse primere gibanja planetov in asteroidov stabilno.

V nekaj mesecih, ko je Poincaré poskušal popraviti napako, ki jo je zagrešil v izvornem članku, je postavil zametke novi veji matematike, ki se je kasneje razvila v teorijo kaosa. Sto petinosemdeset strani izvornega eseja je naraslo kar na 270. A težava je bila v tem, da so na švedskem prvotni članek že natisnili, revije pa na srečo vseh vpletenih še niso razposlali naročnikom. Da bi se izognil škandalu, je Poincaré plačal 3585 kron za ponovni natis revije, kar je bilo bistveno več od zneska nagrade. Poskrbeli so tudi za uničenje večine prvih verzij revije, nekaj izvodov pa se je kljub temu ohranilo. Leta 1985 je ameriški matematik Richard McGehee med študijskim obiskom Švedske brskal po arhivih in v neki neoznačeni škatli s pismi Göste Mittag-Lefflerja našel nekaj kopij 13. številke revije Acta mathematica. Ko jo je pregledoval, mu je hitro padlo v oči, da je Poincaréjev članek v njej drugačen, kot ga je bil vajen v drugih izvodih te iste revije.

Čeprav je dobil Poincaré nagrado za prvo verzijo članka, ki ni bila brezhibna, je prenovljeni članek, v katerem je naredil pomemben korak v znanost kaosa, z današnjega stališča bistveno bolj pomemben. Morda se sliši protislovno, a nagrado so vsekakor podelili pravi osebi, čeprav za napačno rešitev in za napačen esej.

Sašo Dolenc

GENI

KORUZA, BIOTEHNOLOGIJA, ZNANOST IN DOLARJI

Pred dobrimi pet tisoč leti so prebivalci hribovitega južnega predela današnje Mehike udomačili divjo prednico sodobne koruze in jo začeli pridelovati na poljih. Rastlina je skozi tisočletja postala pomemben vir hrane mnogim ljudem in domačim živalim. Čeprav so kmetijska območja južne Mehike, kjer je prvotno rasla "divja koruza", zelo stara in daleč od visokotehnoloških kmetijskih laboratorijev Evrope in ZDA, pa so se leta 2001 nenadoma znašla v samem središču modernega visokotehnološkega boja.

"Okužena" mehiška koruza

Mikrobiolog Ignacio Chapela s kalifornijske univerze Berkeley je s svojim študentom Davidom Quistom v prestižni reviji Nature objavil članek, ki je mnoge znanstvenike močno razburil. V sestavku sta biologa poročala, da tudi avtohtona koruza na odročnih poljih mehiškega višavja ni več povsem "naravna". S testiranjem koruze na tamkajšnjih poljih sta ugotovila, da se je tudi v te "avtohtone" mehiške sorte že vgradilo nekaj genov, ki so jih ameriški znanstveniki s pomočjo metod sodobne biotehnologije dodali nekaterim sortam koruze, da bi jo lažje pridelovali na ameriških poljih.

V Mehiko prihaja pod okriljem sporazuma o prosti trgovini NAFTA zelo veliko poceni ameriške in kanadske koruze. Ker pa sta Evropa in Japonska zelo strogi glede uvoza gensko spremenjenih organizmov, mehiški Greenpeace domneva, da velika večina te koruze, še posebno tiste ki ni namenjena za prehrano ljudi, izvira iz gensko spremenjenih sort.

Ker v Mehiki od leta 1998 velja moratorij za gojenje gensko spremenjene koruze, so se ti geni, kot vse kaže, prenesli tako, da so kmetje zaradi nevednosti ali zaradi želje po boljšem pridelku na poljih sejali tudi koruzo, ki je v Mehiko prispela iz ZDA in je bila namenjena predelavi v tortilje in podobne na koruzi temelječe prehrambne izdelke. Seveda je je nekaj ušlo nadzoru in je končala na krožnikih kmetov ter včasih tudi na njihovih poljih. In ko enkrat rastejo avtohtone in gensko spremenjene sorte v neposredni bližini, je mešanje genov le še vprašanje časa.

Za večji del sveta je bilo poročilo, ki sta ga Ignacio Chapela in David Quist objavila v reviji Nature, pravi šok, saj je to pomenilo, da je gensko spremenjena koruza okužila sam izvor avtohtone koruze na mehiškem višavju. Šokirani pa so bili tudi v velikih biotehnoloških multinacionalkah, saj so se upravičeno ustrašili, da bi lahko takšne ugotovitve močno zavrle trženje njihovih novih produktov, od katerih so si obetali velike dobičke.

V članku sta znanstvenika dejansko poročala o dveh pomembnih spoznanjih. Najprej sta ugotovila, da lahko v mnogih avtohtonih sortah koruze z mehiškega višavja najdeta gene, ki so bili povsem umetno vstavljeni v gensko spremenjeno obliko koruze za pridelavo v ZDA. V drugi, veliko bolj kontroverzni ugotovitvi, pa sta poročala, da so iz ameriške koruze preneseni geni v drugih sortah koruze zdaj nestabilni in se lahko premikajo po genomu ter naredijo potencialno večjo škodo.

Da je prva ugotovitev obeh raziskovalcev resnična, je dvomil le malokdo, saj so biologi ves čas opozarjali, da se bo kaj takega prej ali slej zgodilo. Ko enkrat gensko spremenjena rastlina prosto raste v naravi, jo je zelo težko nadzorovati, sploh če se goji v velikih količinah in njena semena množično izvažajo v druge države, kot se je to dogodilo z ameriško koruzo. Težje je bilo z drugo ugotovitvijo, saj je trditev o nestabilnih genih posledično pomenila, da je vsa moderna genska tehnologija na šibkih nogah in nezanesljiva, s čimer se seveda mnogo raziskovalcev ni strinjalo, še najmanj velike biotehnološke multinacionalke, ki so v to področje raziskav vlagale velika denarna sredstva.

Biotehnološki imperij vrača udarec

Na oba raziskovalca se je takoj po objavi članka usula prava ploha kritik. Mnogi znanstveniki, ki so z navdušenjem sprejemali novosti, ki jih je prinašala biotehnologija, in so po možnosti živeli od projektov, ki so jih podpirala velika biotehnološka podjetja, so oba raziskovalca zasuli s kritičnimi opazkami. Nekaj podjetij je najelo celo agencijo za stike z javnostmi iz Washingtona, ki je poskušala z internetno protiofenzivo ublažiti kritično ost članka in relativizirati njegov pomen.

Iskati so začeli tudi morebitne napake v postopku analize vzorcev, kar je zelo podobno početju športnikov, ko jih zalotijo pri jemanju dopinga. Pritisk je bil seveda zelo močan, saj se iskanja napak ni lotilo le nekaj posameznikov, ampak cela množica dobrih strokovnjakov s tega področja. Seveda so našli nekaj problematičnih mest, a po mnenju obeh avtorjev tudi morebitni popravki na teh mestih ne bi mogli ovreči njune teze.

Razplamtela se je tudi prava pisemska vojna, v kateri so na oba raziskovalca pritiskali z vseh strani. Za okoljevarstvenike sta hitro postala prava junaka, za biotehnološka podjetja pa le nekompetentna mazača, ki širita lažno paniko. Ker sta Chapela in Quist še naprej vztrajala pri svojih ugotovitvah in nikakor nista hotela popustiti pod težo neusmiljene medijske kampanje, se je pritisk preusmeril drugam. Uredništvo revije Nature je nekaj mesecev po objavi njunega članka storilo nekaj, po čemer ni poseglo še nikoli v 133 letih izhajanja te prestižne znanstvene revije. Čeprav so anonimni recenzenti članek odobrili za objavo, se mu je uredništvo revije kasneje pod pritiski odreklo in zapisalo, da obžalujejo, da je bil sestavek sploh objavljen, in da bi bilo glede na znana dejstva bolje, če ga ne bi objavili.

Marsikateri znanstvenik, ki zna razmišljati s svojo glavo, se je hitro vprašal, koliko je na odločitev uredništva revije vplivalo dejstvo, da večino oglasnega prostora v reviji zapolnjujejo prav oglasi velikih biotehnoloških podjetij. Seveda je uredništvo namigovanja, da so se odločili za tak ukrep pod pritiskom, odločno zavrnilo. Chapela je odločitev revije komentiral z besedami: "Vsem, ki bi si radi na tak način zakrili oči pred realnostjo, lahko ponovim le Galilejeve besede: eppur si muove (in vendar se premika)."

Težav še ni konec

Chapela je v mlajših letih delal za švicarsko biotehnološko podjetje Sandoz-Novartis, ki ga dobro poznamo tudi v Sloveniji. Morda je prav zato, ker je dobro poznal tako akademsko kot tudi industrijsko okolje biotehnoloških raziskav, leta 1997 odločno nasprotoval sporazumu med univerzo Berkeley in Novartisom, po kateri bi Novartis univerzi v obdobju petih let izplačal več deset milijonov dolarjev v zameno za vpogled v raziskave univerzitetnih znanstvenikov, še preden so te objavljene v znanstvenih revijah. Kljub protestom nekaterih profesorjev in študentov pa je vodstvo dogovor vseeno sklenilo, saj so zaradi manjšega državnega financiranja raziskav nujno potrebovali dodatne zasebne vire.

Nasprotovanje sporazumu in kontroverzni članek o koruzi pa sta Chapeli povzročila tudi velike težave s stalno zaposlitvijo na univerzi. Čeprav so ga znanstveni kolegi zelo dobro ocenili in je dobil močno strokovno podporo za izvolitev na položaj rednega profesorja (ang. tenure), so mu to pomembno napredovanje, ki zagotavlja bistveno večjo socialno varnost, v vodstvu univerze zavrnili. Zavrnitev je bila povsem jasno kazen za grehe, saj so ga kolegi soglasno podprli, zelo veliko podporo (32 glasov za in en proti) pa je dobil tudi na glasovanju oddelka. Namesto redne službe so mu ponudili le enoletno podaljšanje pogodbe.

Chapela je bil seveda zelo jezen: "Sem živ primer tega, kaj se zgodi, ko biotehnološko podjetje kupi univerzo. Prva žrtev so neodvisne raziskave. Univerza je občutljiv organizem. Ko je njeno poslanstvo kompromitirano, je konec. Korporativna biotehnologija ubija to univerzo." A se ni vdal. Spustil se je v boj z univerzitetno administracijo in po treh letih, ko se je tudi vodstvo univerze zamenjalo, mu je končno uspelo pridobiti tudi redno profesuro.

Sašo Dolenc

S STATISTIKO NAD REVŠČINO IN BOLEZNI

Malokdo zna brati note tako dobro, da lahko zasliši glasbo v mislih že samo ob pogledu na partituro skladbe, ki je ni še nikoli slišal. Hans Rosling, profesor medicine na Karolinska Institute v Stockholmu, pravi, da velja nekaj podobnega kot za glasbo tudi za statistiko. Goli podatki so kot note na papirju, ki potrebujejo še glasbeni inštrument in interpreta, da jih lahko povprečen človek sploh dojame. V resnici razumemo najrazličnejše podatke šele, ko so nam resnično nazorno predstavljeni s prispodobami, ki si jih znamo dobro predstavljati.

Vizualizacija človeškega razvoja

Ko je Rosling pred dobrim desetletjem prvič pripravljal predavanja iz globalnega javnega zdravstva za švedske študente medicine, je hitro ugotovil, da imajo mladi težave z vizualizacijo množice podatkov o medicinskih in ekonomskih statistikah, ki so osnova za preučevanje razvitosti posameznih predelov sveta. S sinom se je zato lotil pisanja računalniškega programa, s katerim bi lahko čim bolj nazorno prikazal velikansko količino podatkov na način, ki bi te podatke oživil enako, kot glasbenik oživi zvoke iz notnega zapisa skladbe.

Po dobrem tednu dela sta razvila prvo testno verzijo programa Trendalyzer. Na pomoč jima je priskočila še sinova žena, ki je oblikovala privlačen uporabniški vmesnik. S programom, ki sta ga postavila v prosto uporabo na internet, sta lahko animirala časovno spreminjanje ključnih statističnih podatkov za vse države sveta od sredine devetnajstega stoletja pa vse do danes. Po velikem uspehu programa je Rosling leta 2005 ustanovil neprofitno Gapminder Foundation, katere poslanstvo je prav "ustvarjanje prostodostopnih aplikacij za vizualizacijo človeškega razvoja". Marca letos pa je program Trendalyzer v nadaljnji razvoj prevzel Google, pod okriljem katerega bo še naprej prosto dostopen vsem uporabnikom interneta.

O prevzemu programa se je Rosling dogovarjal s slavno Marisso Mayer, ob obeh ustanoviteljih verjetno najpomembnejšo osebo v podjetju Google, ki ima končno besedo pri vseh novih produktih, s katerimi ta internetni velikan neprestano osrečuje uporabnike interneta. Mayerjeva mu je takoj svetovala, naj svojemu čudovitemu programu doda še atraktivne kratke videopredstavitve različnih aplikacij programa. To se je Roslingu sprva zdelo odveč, saj je bil prepričan, da se vsakdo želi najprej sam poigrati z množico informacij, ki jih lahko s pomočjo programa oživi, a je kmalu priznal zmoto. Jasno se je namreč pokazalo, da zgolj podatki in program za njihovo vizualizacijo še niso dovolj, tako kot zgolj note in glasbeni inštrument še ne proizvedejo glasbe. Potreben je še interpret, in ta vloga je vsaj za statistiko Roslingu pisana na kožo. Roslingova kratka predavanja, ki jih je poimenoval GapCasts, so dostopna tudi preko Youtuba in imajo zelo veliko obiskov.

Svet je danes drugačen

Rosling v šali rad pove, da ima njegov program trenutno dve pomembni ciljni skupini, ki ga radi uporabljata: otroke do dvanajstega leta in vplivne politike. Za obe skupini je značilno, da jih mora zadeva navdušiti v nekaj sekundah, sicer izgubijo zanimanje. Visokim državnikom praviloma zmeraj primanjkuje časa, zato jim takšna vizualizacija statističnih podatkov zelo koristi. Po koncu hladne vojne v dobi globalizacije je treba biti na tekočem s podatki, saj klasične delitve med državami ne veljajo več.

Bistveno sporočilo Roslinga, ki ga poskuša prenesti študentom, zadnja leta pa tudi širši javnosti, je, da se današnjega sveta nikakor ne da več opisati s pomočjo tradicionalnih pojmov, kakršna je recimo delitev držav na razvite in države v razvoju. S pomočjo animacije statističnih podatkov je Rosling jasno pokazal, da so takšne delitve dokaj dobro ustrezale dejanskemu stanju prva desetletja po drugi svetovni vojni, danes pa je svet že povsem drugačen. Veliko pred pol stoletja še povsem nerazvitih držav, za katere so strokovnjaki močno dvomili, da bi lahko kmalu spremenile svoje ustaljene vzorce obnašanja, ki so jih ovirali pri razvoju, je danes po mnogih kazalcih že povsem podobnih razvitim državam.

Zase pravi, da pozna le dve vrsti vina: belo in rdeče. Podobno poenostavljeno kot vino deli večina ljudi tudi države le na dva tipa: razvite in nerazvite. A tako kot je vrst vina zelo veliko, če se le malo poglobimo, velja nekaj podobnega tudi za države. Rosling jih pozna kar dvesto vrst, kot se rad pohvali.

Kot čudežni primer razvoja Rosling rad predstavi Bangladeš v zadnjih treh desetletjih. Danes ima ta azijska država s skoraj tisoč prebivalci na kvadratni kilometer največjo gostoto poselitve med večjimi svetovnimi deželami. Indija, ki velja za gosto naseljeno, je na drugem mestu s trikrat manjšo povprečno gostoto poselitve. V Bangladešu živi namreč 150 milijonov ljudi, kar je več kot v celotni Rusiji, območje, ki ga pokriva država, pa ni večje od Floride.

Leta 1970 so imele ženske v tej revni deželi vzhodno od Indije v povprečju sedem otrok in vsak četrti otrok je umrl pred dopolnjenim petim letom starosti. Takrat je bilo mnenje mnogih strokovnjakov, da so množične družine tako močno vraščene v kulturo in religijo te dežele, da se trend hitre rasti števila prebivalstva ne bo zlahka spremenil. Po razglasitvi neodvisnosti od Pakistana leta 1971 pa so se začeli splošni kazalci razvoja zdravstva hitro izboljševati. Leta 2003 je imela prebivalka Bangladeša v povprečju le tri otroke, pred petim letom starosti pa je umrl le še vsak petnajsti otrok. Bistveno pa je, da do te spremembe ni prišlo zaradi selitve iz vasi v mesta, pač pa se je izboljšala kakovost življenja na podeželju.

Nemogoče je mogoče

Rosling si zastavi tudi morda nenavadno vprašanje: je svet danes v povprečju boljši kot pred tremi desetletji? Odgovor nanj poišče s pomočjo pojma skrajna revščina. Leta 1970 je živelo pod mejo ekstremne revščine, se pravi z manj kot enim dolarjem na dan, 38 odstotkov vseh ljudi (1,4 milijarde), kar je več kot tretjina človeštva. Ekstremna revščina pomeni, da se zjutraj zbudiš lačen, zvečer greš lačen spat, vmes pa vso svojo preostalo energijo posvečaš temu, da bi prišel do hrane. Leta 1990 je bilo pod mejo hude revščine 26 odstotkov, leta 2000 pa 19 odstotkov človeštva. Po projekcijah naj bi do leta 2015 živelo v ekstremni revščini še 10 odstotkov človeštva (0,7 milijarde). Vendar Rosling vseskozi opozarja, da so ti podatki dokaj nezanesljivi in ni nujno, da kažejo povsem točno sliko današnjega in preteklega sveta.

Kljub nezanesljivim podatkom pa se večina raziskovalcev vseeno strinja, da se je v zadnjih treh desetletjih odstotek človeštva, ki živi v skrajni revščini, prepolovil. Če sta bila leta 1970 dva od petih prebivalcev planeta ves dan lačna, je bil okoli leta 2005 zelo reven le še vsak peti Zemljan. Zelo pomembno je zato spoznanje, ki je danes že skorajda splošno sprejeto vsaj med strokovnjaki, da lahko človeštvo v bližnji prihodnosti spravi iz ekstremne revščine prav vse ljudi.

Rosling je za svoje delo prejel že veliko nagrad, pravkar pa ga je revija Discover magazin razglasila za enega od znanstvenikov leta 2007. Vendar Rosling ni samo teoretik, ki se igra s številkami, ampak je vrsto let kot zdravnik prebil tudi v odročnih predelih sveta. Na začetku svoje kariere je v Mozambiku celo opisal novo bolezen in našel tudi uspešno terapijo zanjo.

Poleg znanosti ima Rosling še en zelo nenavaden konjiček. Ukvarja se namreč s cirkuškimi veščinami. Ob koncu zdaj že legendarnega predavanja na konferenci v ZDA je v podkrepitev svoje trditve, da tudi na prvi pogled povsem nemogoči cilji, kot je recimo popolna odprava revščine povsod po svetu, v resnici niso tako neuresničljivi, kot se morda zdi, naredil za znanstvenika nekaj zelo nenavadnega. Prosil je za trenutek tišine, slekel srajco in v maniri indijskih požiralcev mečev v svoj požiralnik spustil meter dolg švedski vojaški bajonet, vse pa pospremil z naslednjo mislijo: "Požiranje mečev je kulturno izročilo, ki je tisoče let ljudi navdajalo z mislijo, da je mogoče misliti tudi onstran očitnega."

Sašo Dolenc

KRVAVI KAVČUK IZ SRCA TEME

Nekaj let preden se je devetnajsto stoletje prevesilo v dvajsetega, je mladi uradnik britanskega ladjarskega podjetja, ki je začasno služboval v belgijskem Antwerpnu, presenečen opazil, da razporeditev pošiljk tovora, ki so prihajale in odhajale v osrčje Afrike, ni takšna, kot je bila značilna za druge kolonije. Ko so ladje njegove družbe prispele iz Konga, nove velikanske kolonije, ki je bila v zasebni lasti belgijskega kralja Leopolda II., so bile zvrhano polne dragocenega kavčuka in slonovine. Vendar pa nazaj v Afriko niso odnašale nič vrednega, s čimer bi lahko upravniki kolonije poplačali vse dragocenosti, ki so jih prepeljali v Evropo. Običajno so ladje ob povratku napolnili le z vojaki, orožjem in strelivom.

Moč raziskovalnega novinarstva

Edmund D. Morel, kot je bilo uradniku ime, je takoj posumil, da lahko za tako obsežno nesimetrično trgovino z oddaljeno kolonijo stoji le suženjsko delo velikih razsežnosti. Zgrožen nad svojim odkritjem se je trdno odločil, da bo zadevo podrobneje raziskal. Na voljo je imel vso statistiko ladijskih prevozov v kolonijo, saj je imela njegova družba monopol nad transporti v Kongo, zato je lahko zelo natančno ocenil, koliko dragocenega naravnega bogastva so ladje pripeljale v Evropo in kaj se je v zameno vrnilo v Afriko.

Hitro je ugotovil, da obstaja dvojno knjigovodstvo, saj so bile uradne številke o trgovini bistveno manjše, kot so znašali dejanski transporti. Opremljen z natančnimi podatki se je sprva obrnil na svoje nadrejene, a brez uspeha. Ladjarsko podjetje nikakor ni želelo izgubiti svoje najboljše stranke, zato vodstva podrobnosti o dogajanju v Kongu niso zanimale. Morelu so v zameno, da bi ostal tiho, ponudili boljše delovno mesto, čez čas pa celo le enourni delovnik nadzornika za bistveno višjo plačo, a se mladi uslužbenec, ki takrat še ni dopolnil trideset let, ni hotel prodati.

Pustil je službo pri ladijski družbi in postal eden najpomembnejših raziskovalnih novinarjev ob prelomu stoletja. Z veliko zagnanostjo in pravimi potezami mu je uspelo z dogajanjem v Kongu, ki je bilo v tistem času velikansko suženjsko delovno taborišče, kjer so se vsakodnevno dogajali grozljivi zločini, seznaniti vso svetovno javnost. Da bi lahko brez cenzure objavil vse svoje ugotovitve, je ustanovil tudi nov tednik West African Mail, v katerem je sistematično objavljal vsa pričevanja in nove dokumente o dogajanju v Kongu.

Postopoma se je pred svetovno javnostjo izrisovala dejanska podoba dogajanja v osrčju Afrike, ki je bila bistveno drugačna od idilične zgodbe o pomoči domačinom, ki so jo prodajali uradni viri. Izkazalo se je, da je velikansko območje današnjega Konga, ki je bil v tistem času zasebna lastnina Leopolda II., v resnici ogromno delovno taborišče za nabiranje dragocenega kavčuka.

Prav ob koncu devetnajstega stoletja se je gumarska industrija močno razcvetela in povpraševanje po tej naravni dobri je bilo velikansko. Vedelo se je tudi, da bo na tržišče kmalu prišel še azijski kavčuk, zato se je Leopold II., kot vsak dober direktor podjetja, trudil, da bi čim bolje izkoristil začasno prevladujoč položaj na trgu. Zato je svoje uradnike v Kongu sistematično nagrajeval z deležem pri dobičku, tako da so bili zelo motivirani za čim večjo pridelavo.

Vendar pa nabiranje kavčuka še zdaleč ni bilo preprosto opravilo, ki bi ga domačini z veseljem opravljali. Uradno so sicer dobili za svoje delo plačilo v oblekah in raznih drugih potrebščinah, a je bila to le pretveza. V resnici so uradniki kolonije od domačinov zahtevali, da jim kot nekakšen davek dostavljajo košare, polne posušenega kavčuka. Mesečno količino so določili za vsako vas posebej, in če se je vaščani niso držali, so začeli izvajati teror. Pričevanja preživelih, ki so jih kasneje zbrali komisije in preiskovalci, so grozljiva.

Zbiranje desnih dlani

Uradniki kolonije so za izvajanje terorja ustvarili nekakšno janičarsko vojsko, v katero so nasilno mobilizirali domačine. Imeli so celo cenik za lokalne oficirje, ki so nabirali nove vojščake: 90 frankov za vsakega zdravega in čilega moškega, ki je primeren za vojaka in katerega višina presega 1 meter in 55 centimetrov; 65 frankov za vsakega, ki je visok vsaj 1 meter in 35 centimetrov; 15 frankov za dečka…

Ker je bilo treba strelivo dovažati iz Evrope, je bil za kolonialne uradnike vsak naboj dragocen. Zato so od vojakov zahtevali, da za vsako porabljeno kroglo prinesejo nazaj dokaz, da so res nekoga ustrelili. Tako se je uveljavila danes skorajda nepredstavljiva navada, da so vojaki vsaki svoji žrtvi odrezali desno dlan in jo v dokaz koristno uporabljenega streliva pokazali svojim nadrejenim.

Švedski misijonar se je takole spominjal enega od pokolov, ki jim je bil priča: "Videl sem (…) trupla, ki so plavala po jezeru in bila vsa brez desne dlani. (…) Eden od domačinov med vojaki, ki so nas spremljali, je rekel: 'To ni še nič. Ko sem se pred dnevi vračal iz boja, sem belemu človeku prinesel 160 dlani, ki so jih nato vrgli v reko.'"

Prav tako so vaščane prisilili v nabiranje kavčuka z jemanjem talcev. Vojaki so prišli v vas in odpeljali ženske, otroke ali celo vaškega poglavarja. Če vaščani niso nabrali dovolj kavčuka, so ujetnike pobili, veliko pa jih je umrlo že v kletkah, v katerih so morali čakati, da jih sorodniki odkupijo z več sto kilogrami kavčuka. Da je šlo za sistematično obliko tako okrutne "organizacije dela", pričajo tudi ohranjeni seznami pridržanih domačinov z navodili, kako ravnati s talci.

Dve podobi belgijskega kralja

Kralj Leopold II. je bil po Evropi znan kot velik filantrop. V Bruslju je z lastnimi sredstvi zgradil veliko mogočnih stavb in spomenikov, prav tako pa je svoje afriške projekte spretno prikazoval kot pomoč domačinom pri preganjanju arabskih trgovcev s sužnji in v svojo kolonijo velikodušno sprejemal misijonarje. Pritisk na belgijskega kralja, ki ga je spretno koordiniral Morel s svojim tednikom, je sčasoma postal dovolj močan, da je moral Leopold II. postopoma opustiti strašljive metode izkoriščanja afriške kolonije. K mobilizaciji svetovne javnosti so veliko prispevale tudi fotografije pohabljenih Afričanov z odrezanimi desnimi dlanmi, ki jim je nekako uspelo preživeti pokole.

Ob vsem tem ga dejstvo, da nikoli ni stopil na kongovska tla, dela zelo modernega. Podobno kot vojaki enaindvajsetega stoletja, ki pritiskajo le na gumbe pred zasloni, s katerimi lahko na daljavo porušijo celo mesto, ne da bi neposredno videli, kaj so storili, je tudi belgijski kralj svojo zasebno kolonijo vodil prek pisem in telegramov. Čeprav so večino dokumentov pred kraljevo smrtjo leta 1909 uničili, se je vseeno ohranilo dovolj dokazov, ki pričajo o tem, da je kralj zelo dobro vedel, kaj njegovi uradniki počnejo v Kongu. A je raje gledal stran, saj mu je velikanski dobiček, ki ga je ustvarjala preprodaja kavčuka, pomenil veliko več kot usode milijonov Afričanov. V letih 1885-1908, ko je bil teror v Kongu najhujši, naj bi se po nekaterih ocenah število prebivalcev zmanjšalo kar za polovico.

Grenak priokus sladke čokolade

Danes se seveda novice tudi iz oddaljenih krajev širijo bistveno hitreje, kot so se pred dobrim stoletjem. Vendar pa izkoriščanja nemočnih ljudi v tretjem svetu še ni konec. O tem priča tudi dokumentarec Bitter sweet, ki so ga uvrstili med najboljše izdelke BBC v letu 2007. V njem predstavljajo delo otrok na plantažah kakavovca v Slonokoščeni obali, severno od Konga.

Avtorjem je uspelo zelo slikovito prikazati absurdno situacijo, ko nekateri afriški otroci, ki že od rane mladosti garajo na plantažah in zaradi dela ne morejo obiskovati šole, nabirajo glavno sestavino čokolade, s katero se nato sladkajo drugi otroci, ki živijo v bolje urejenih deželah. Ker država, kjer pridelajo polovico vsega kakava na svetu, kot kaže, ne zna ali noče poskrbeti za svoje državljane, je odkupna cena surovine zelo nizka, tako da kmetje komaj preživijo. A že v skladiščih, kjer posredniki prevzamejo in sortirajo plodove, cena bistveno narase. Ko so avtorji dokumentarca kmetu na plantaži kakavovca pokazali čokoladne bombone, ki jih je takrat sploh prvič poskusil in bil seveda nad okusom navdušen, ni mogel verjeti, da je treba zanje v trgovini odšteti več dolarjev.

Podobno kot pri zgodbi o kavčuku v Kongu pred sto leti so tudi pri otroškem delu na današnjih plantažah kakavovca glavni zaveznik izkoriščanih predvsem mediji. Le javno mnenje lahko prisili proizvajalce čokolade in lokalne oblasti, da bodo poskrbeli za bolj pravično porazdelitev dobička po celotni verigi pridelave in ne le na enem koncu, otroci pa bodo lahko v miru obiskovali šole.

Sašo Dolenc

SEBIČNI GENI IN ADAMOVA ZMOTA

»Razumno življenje na planetu odraste takrat, ko odkrije vzrok za svoj obstoj.« S tem stavkom začenja Richard Dawkins svojo razvpito knjigo Sebični gen, ki je prvič izšla že leta 1976, ob trideseti obletnici prve izdaje pa smo jo dobili tudi v izdaji Mladinske knjige in prevodu Nikolaja Pečenka. Takole nadaljuje: »Živa bitja so na Zemlji, ne da bi vedela, zakaj, obstajala tri tisoč milijonov let, preden se je enemu od njih končno posvetilo. Ime mu je bilo Charles Darwin.«

Knjiga, ki je pripeljala na oblast Thatcherjevo?

Knjiga, katere namen je bil najprej samo čim bolj jasno in razločno predstaviti bistvo Darwinove teorije evolucije z naravno selekcijo, je prav zaradi svojih na prvi pogled nenavadnih metafor, ki jih nakazuje že naslov, v treh desetletjih svojega obstoja postala sinonim še za marsikaj drugega kot zgolj za evolucijski razvoj živih bitij v naravi.

Nekaj let po njenem prvem izidu je biolog Steven Rosen, tudi avtor mnogih knjig o znanosti, o Dawkinsovi knjigi v reviji New Scientist zapisal: »Nočem reči, da je Saatchi&Saatchi za pisanje govorov Thatcherjeve najel skupino sociobiologov … sovpadanje moderne teorije s političnimi dogodki je precej bolj zapleteno. Prepričan sem na primer, da se bo nekoč, ko bodo proučevali zgodovino političnega zasuka v desno v drugi polovici sedemdesetih let, izkazalo, da (Dawkins) ni vplival samo na področje zakonodaje in denarne politike … ampak je vplival tudi na znanost.«

Dawkins seveda političnih načrtov nikoli ni imel, kar je pozneje večkrat tudi jasno povedal, a to še ne pomeni, da njegove knjige ni mogoče brati tudi na ta način. Verjetno se neposredno tega res ni zavedal, a Darwinovo teorijo je v knjigi Sebični gen predstavil prav kot nekakšno naturalizirano različico ekonomske teorije svobodnega trga. Metafore, ki jih uporablja, so zelo jasne. »V tej knjigi bom razložil, kako lahko tako sebično kot nesebično vedenje posameznih osebkov pojasnimo z osnovno zakonitostjo, ki ji pravim sebični gen.« A nikjer v knjigi ne omenja, da je Darwin med odkrivanjem svoje teorije evolucije resnično prebiral veliko knjig o ekonomiji, ki so nanj močno vplivale.

Boj za preživetje in naravna selekcija

Splošno znano je, da je Darwin ključno idejo za svojo teorijo naravne selekcije dobil med prebiranjem knjige, ki z naravoslovjem na prvi pogled ni imela nič skupnega. Tako se tega pomembnega dogodka spominja v svoji avtobiografiji: »Oktobra leta 1838 … sem po naključju za zabavo prebiral Malthusovo Prebivalstvo, in kljub temu da sem bil zaradi dolgotrajnega opazovanja navad živali in rastlin pripravljen upoštevati boj za obstanek, ki poteka povsod, me je naenkrat prešinilo, da se bodo v teh pogojih prednostne variacije verjetno ohranile, neprednostne pa bodo izginile. Posledica tega bi bilo oblikovanje nove vrste.«

Ideja, ki jo je dobil Darwin ob prebiranju knjige Thomasa Malthusa, je bila preprosta: če imajo vsa bitja veliko več potomcev, kot jih lahko zaradi omejene količine hrane preživi, potem naravna selekcija usmerja evolucijo tako, da so tisti, ki jim uspe preživeti, v povprečju bolje prilagojeni na trenutne življenjske razmere v okolju.Manj pa je znano, da so na Darwina poleg Malthusa močno vplivali tudi škotski teoretiki ekonomije, med katerimi je najbolj poznan Adam Smith s svojo odmevno knjigo Bogastvo narodov, ki jo je objavil leta 1776. Darwin je dela teoretikov ekonomije prebiral vrsto let in ta so počasi, a vztrajno vplivala na njegovo razmišljanje.

Eden najboljših poznavalcev Darwina in zgodovine znanosti nasploh Stephen Jay Gould je v svoji zadnji knjigi The Structure of Evolutionary Theory (Harvard University Press, 2002) presenetljivo zapisal: »Zagovarjal bi celo močnejše stališče, po katerem ni teorija naravne selekcije v svojem bistvu nič drugega kot ekonomija Adama Smitha, prenesena na naravo.«

Nevidna roka evolucije?

Kaj je bistvo ekonomske teorije Adama Smitha? Lahko bi rekli, da se v jedru njegove teorije svobodnega trga skriva nekakšen paradoks. Običajno pričakujemo, da se je treba za doseganje čim bolj urejenega in popolnega stanja zelo potruditi. Da bi ekonomija čim bolje delovala, bi potrebovali čim več strokovnjakov, ki bi znali sprejemati prave odločitve in bi tako dosegli čim bolj optimalno delovanje sistema. Adam Smith pa, da bi dosegel isti učinek popolnega sistema, predlaga ravno nasprotno. Po njegovo za vzpostavitev urejenega ekonomskega sistema ne potrebujemo strokovnjakov za ekonomijo, ampak je povsem dovolj, da vsakdo dela tisto, kar mu individualno najbolj koristi. Če se bo vsakdo boril le za lastni dobiček, se bo po nekakšnem čudežu to poznalo v vsej ekonomiji oziroma bo ta postala izjemno urejena in popolna.

Adam Smith je verjetno najbolj poznan po svoji razvpiti metafori o nevidni roki: »Ko vsak posameznik … usmerja (svoje) napore tako, da bi proizvedel kar največjo vrednost, in si prizadeva le za lastno korist, ga pri tem – podobno kot v mnogih drugih primerih – nevidna roka vodi proti cilju, ki ni bil del njegovih namenov … Ko se žene za lastnimi interesi, pogosto bolj učinkovito podpira družbene interese kot takrat, ko jih hoče zares podpirati.«

V kapitalističnem sistemu naj bi se po teoriji Adama Smitha zgodil nekakšen čudež, ko se sebičnost, ki je nekaj moralno slabega, čudežno prelevi v nekaj skupinsko dobrega. Osebna sebičnost se spremeni v skupno dobro. Po Gouldovem prepričanju je Darwin Smithove ideje preprosto iz ekonomije prenesel na naravo. Podobno kot živa bitja tekmujejo za preživetje, podjetja med seboj tekmujejo za dobiček. Čim večje število potomcev je analogno čim večjemu profitu. Pri Smithu je Darwin pobral idejo, da je lahko urejenost in uravnoteženost nekega velikega sistema tudi stranski produkt povsem drugačnih neposrednih interesov individuumov, ki sistem sestavljajo, in ne nujno vnaprejšnjega racionalnega načrta, ki bi sistem usmerjal v želeno obliko.

Adamova zmota

V zelo zanimivi knjigi o zgodovini ekonomske teorije (Adam's Fallacy: A Guide to Economics Theology, Harvard University Press 2006) nam Duncan K. Foley zelo berljivo in zanimivo predstavi ekonomsko teorijo od časov Adama Smitha do danes. Podrobno se posveti prav mešanju področja morale in ekonomije. Kapitalizem naj bi znal sebičnost posameznikov pretvoriti v svoje nasprotje. »S tem, da smo sebični znotraj pravil kapitalističnih odnosov, nam Smith obljublja, da smo tako pravzaprav dobri do drugih ljudi v okolici. S tem osupljivim argumentom nas poskuša Smith odvezati moralne negotovosti in bolečin, ki strašijo kapitalistično realnost. To je Adamova zmota.« Z izrazom Adamova zmota opredeli prav prepričanje, da se znotraj kapitalističnega sistema sebičnost posameznikov avtomatično sprevrže v nekaj dobrega na višji ravni. (Ko govori o Adamovi zmoti, ima v mislih seveda Adama Smitha in ne Bibličnega Adama.)

Kakšno zvezo ima Adamova zmota z Dawkinsovimi sebičnimi geni? Darwin je obstoj kompleksnih živih bitij uspešno pojasnil s procesom naravne selekcije. Narava ne potrebuje ne vnaprejšnjega načrta ne izvajalca, ki bi ta načrt uresničil. Zelo zapletene oblike življenja se lahko povsem spontano razvijejo tudi s pomočjo naravne selekcije. Vendar to ne pomeni, da se bodo zapletene oblike življenja avtomatično razvile, če deluje naravna selekcija. Nikakor ne. So le njen stranski produkt in ne cilj. Če bi evolucijo živih bitij na Zemlji pognali znova od začetka, ni nobenega zagotovila, da bi se razvilo kar koli kompleksnega, kaj šele ljudje.

»Višje dobro«, ki ga proizvedejo »sebični geni« v obliki kompleksnih živih bitij, je le stranski produkt naravne selekcije, nikakor pa ne nekaj, do česar evolucija živih bitij nujno pripelje. To pomembno dejstvo je Dawkins v svoji knjigi premalo poudaril, še posebej ker vedno znova operira z zelo konkretnimi prispodobami iz človeškega sveta.

Zdaj nas verjetno ne bo več presenetil podatek, da je bil prav Dawkinsonov Sebični gen najljubša knjiga razvpitega direktorja ameriškega podjetja Enron Jeffreyja Skillinga, ki je bil pred kratkim zaradi zlorab položaja, te so pripeljale do propada zelo uspešnega podjetja, obsojen na več kot dvajset let zapora. Ko so mu izrekli kazen, se je naslov enega od časopisnih komentarjev glasil: »Je Skillinga zavedel Dawkins?«

Sašo Dolenc

BIOTEHNOLOŠKA PRIHODNOST ČLOVEŠTVA

Del splošno priznane modrosti je postalo reklo, da je bilo dvajseto stoletje obdobje fizike, v enaindvajsetem pa bo prevladovala biologija." S temi besedami se začenja esej z naslovom Our Biotech Future, ki ga je ugledni ameriški profesor fizike in pisec mnogih knjig o znanosti Freeman Dyson pravkar objavil v The New York Review of Books. Esej je že v nekaj dneh po objavi postal kulten, na kar je poleg svežih idej, ki jih prinaša, vplivalo tudi dejstvo, da je v prostem dostopu objavljen na spletni strani revije.

Bo informacijski sledila biotehnološka doba?

Dyson, ki se že dlje časa ukvarja z razmišljanji o prihodnosti znanosti, tehnike, človeštva in vsega planeta, se v odmevnem eseju sprašuje, ali bo v naslednjih desetletjih tudi biotehnologija tako močno posegla v naše vsakdanje življenje, kot sta v preteklih desetletjih računalništvo in elektronika. Danes, ko imajo tudi brezdomci mobitele, ko zemljevide izpodriva navigacija s pomočjo sprejemnikov GPS, ko je internet postal pomemben del našega vsakdanjega sveta in si kar težko zamišljamo, da smo lahko nekoč shajali brez e-pošte, je seveda povsem na mestu vprašanje, ali bo podobno revolucijo prinesla tudi biotehnologija. Bodo v prihodnjih desetletjih biotehnološke inovacije podobno spremenile naše vsakdanje življenje, kot je informacijska tehnologija svet spremenila v globalno vas?

Nekateri indici kažejo, da bodo vplivi biotehnološke revolucije na družbo še močnejši, kot smo jim bili priče zadnjih sto let. Dyson že na začetku eseja jasno zapiše: "Napovedujem, da bo udomačevanje biotehnologije prevladovalo v naših življenjih v naslednjih petdesetih letih vsaj tako močno, kot je udomačevanje računalnikov krojilo naša življenja preteklih petdeset let." Pravi, da je bil prvi korak v to smer storjen že, ko je v trgovine s hišnimi ljubljenci prišla prva gensko spremenjena tropska ribica z novimi sijočimi barvami.

Vendar se danes biotehnologije - deloma upravičeno - še vedno drži prizvok nečesa nevarnega, kar posega v ustaljeno harmonijo narave in jo lahko vrže iz ravnovesja. Prav tako je večina današnjih biotehnoloških izdelkov tako ali drugače povezanih z multinacionalkami oziroma z velikim kapitalom. Dyson zato ugotavlja, da bo "verjetno genski inženiring ostal nepriljubljen in kontroverzen tako dolgo, dokler bo kot dejavnost ostal skoncentriran v rokah velikih korporacij."

V eseju jasno pove tudi, da so z biotehnologijo povezana realna in resna tveganja, ki se jih moramo zavedati. Zapiše tudi nekaj ključnih vprašanj, ki si jih mora zastaviti današnja družba, vendar nanje neposredno ne odgovori, ampak pravi le, da bodo odgovore morali najti "naši otroci in vnuki". (Pri tem velja omeniti, da je bil Dyson rojen leta 1923, tako da ima verjetno v mislih kar nas in ne katero od generacij, ki se še ni rodila.) Ključna vprašanja, povezana z biotehnologijo, so po njegovem naslednja: Je tehnološke spremembe sploh mogoče zaustaviti? Je to sploh potrebno? Če popolna zaustavitev razvoja ni mogoča ali ni zaželena, obstajajo vsaj meje, ki jih mora družba postaviti novi tehnologiji? Kako lahko sploh pridemo do tovrstnih odločitev? Naj bodo prepovedi omejene na posamezne države ali naj veljajo mednarodno?

Doba celičnega komunizma?

V drugem delu eseja Dyson predstavi povsem nov pogled na zgodovino življenja, na osnovi česar nato razvije zelo optimistično futuristično vizijo prihodnosti človeštva. Opre se na razmišljanja Carla Woeseja, enega največjih strokovnjakov za taksonomijo mikrobov. Ta je pred desetletji pomembno posegel v osnovno delitev živih bitij, ki so jih dolgo najbolj splošno razvrščali le v dve veliki skupini: bitja, ki imajo celice z jedrom, in bitja, katerih celice nimajo jeder. Woese je z novimi metodami razvrščanja in ugotavljanja sorodnosti med mikrobi pokazal, da ostajata dva bistveno različna tipa celic brez jedra. Prej eno samo skupino je tako razdelil na dve kraljestvi: bakterije in arheje.

Vendar ga Dyson omenja zaradi nečesa drugega. Zanima ga namreč, kdaj v zgodovini se je med živimi bitji začel proces evolucije, kot ga je opisal Darwin. Woese je namreč predstavil argumente, da se darvinistična evolucija ni začela hkrati s samim začetkom življenja. Ko primerjamo genome najstarejših živih bitij, ki so prebivala na planetu, lahko namreč opazimo, da so si ta bitja medsebojno pogosto izmenjevala genetske informacije. V zgodnji fazi razvoja življenja je bil namreč horizontalni prenos genov, kot se strokovno reče izmenjavi genov med različnimi vrstami, kar pogost.

V eseju Biology's next revolution, objavljenem 25. januarja 2007 v reviji Nature, je Woese zapisal celo, da je potekala evolucija v prvi dobi, ko so na Zemlji živeli samo mikrobi, po načelih Lamarcka in ne Darwina. To prvo dobo življenja opisuje kot nekakšen celični komunistični preddarvinistični svet, ko ni bilo ločenih bioloških vrst in so si živa bitja nesebično delila genetske informacije. Pri tem velja omeniti, da so se bistveni biokemijski mehanizmi, ki so temelj življenja, razvili prav v preddarvinističnem svetu in so se kasneje le malo spreminjali.

Nato pa je prišel dan, ko je neka celica razvila specifično funkcijo, ki ji je prinesla prednost pred drugimi celicami komune, a tega znanja ni več želela deliti z drugimi. Dyson se izrazi zelo slikovito: "Ta celica, ki je za tri milijarde let prehitela Billa Gatesa, se je izločila iz komune in znanja ni več želela deliti. Njeni potomci so postali prva vrsta bakterij - in prva vrsta katerih koli bitij -, ki je zadržala intelektualno lastnino za svojo zasebno uporabo." Ko se je odcepilo še več drugih vrst, ki niso več živele v komuni, se je počasi začela darvinistična evolucija, ki je trajala od dve do tri milijarde let. Dyson ugotavlja tudi, da je darvinistična evolucija bistveno počasnejša od evolucije, ki je potekala v dobi celičnega komunizma.

S pojavom modernega človeka je niti razvoja od darvinistične prevzela kulturna evolucija, kjer je hitra izmenjava idej ponovno postala nosilec napredka. Prav zaradi hitrega širjenja novih iznajdb med ljudmi se je uspelo našim prednikom tako hitro razvijati. In danes nam je tako uspelo priti do stopnje, ko imamo znanje in tehnologijo, da lahko ponovno izmenjujemo gene med različnimi biološkimi vrstami in znova brišemo meje med različnimi vrstami. Dyson pravi: "Zdaj, ko kot vrsta Homo sapiens udomačujemo novo biotehnologijo, oživljamo starodavno preddarvistično prakso horizontalnega prenosa genov, ko gene prestavljamo iz mikrobov v rastline in živali ter tako zamegljujemo meje med vrstami. Hitro se približujemo postdarvinistični dobi, ko druge vrste razen naše ne bodo več obstajale in se bodo pravila odprte izmenjave informacij razširila s področja programske opreme tudi na izmenjavo genov. Takrat bo evolucija življenja ponovno skupna, kot je bila v starih dobrih časih pred separacijo vrst in preden so iznašli intelektualno lastnino."

Zelena in siva tehnologija

Revščina v ruralnem svetu je danes velika težava človeštva. V tretjem svetu se prebivalci vasi v iskanju dela množično selijo v že tako prepolna mesta. Dyson se v eseju sprašuje tudi, kako bi lahko pametno rešili ta razkorak med vasjo in mestom, ki predstavlja enega od osrednjih problemov človeštva že od nastanka prvih civilizacij naprej.

Najprej vpelje novo terminologijo. Kot "zeleno tehnologijo" poimenuje vse, kar temelji na biologiji, s "sivo tehnologijo" pa iznajdbe, ki izvirajo iz fizike in kemije. Prav zelena tehnologija je omogočila nastanek prvih stalnih človeških naselbin, ko so naši davni predniki udomačili prve živali in rastline ter jih začeli medsebojno križati in iskati čim boljše sorte. S pomočjo sive tehnologije so ljudje nekaj tisočletij kasneje ustvarili prva mesta in imperije, ko so se naučili metalurških spretnosti ter začeli uporabljati vozove s kolesi in zgradili prve ceste. "Prvih pet od zadnjih deset tisoč let človeške civilizacije so imeli bogastvo in moč prebivalci vasi, ki so uporabljali zeleno tehnologijo, drugih pet tisoč let pa sta bogastvo in moč pripadala mestom in sivi tehnologiji."

Dysonova vizionarska ideja je, da bo morda lahko nova zelena biotehnologija ponovno dvignila ekonomski pomen vasi in tako posledično odpravila tudi problem revščine, ki danes pesti velik del človeštva. "Nova zelena tehnologija nam omogoča vzrejo novih različic živali in rastlin, podobno kot je to omogočila našim prednikom pred deset tisoč leti, vendar lahko to danes počnemo stokrat hitreje." Ob koncu zapiše, da je ena od težav tudi, da so danes največji nasprotniki zelene tehnologije prav tisti, ki sami sebe imenujejo zeleni. Vendar je Dyson vseeno optimističen: "Če bo tehnologija razvita pazljivo in bo uvedena z občutkom za ljudi, jo bo večina uporabnikov sprejela povsem enako, kot so davno tega naši predniki sprejeli enako nenaravne in neznane zelene tehnologije molzenja krav, oranja zemlje in fermentiranja grozdja."

Sašo Dolenc

S TEORIJO IGER NAD DOPING

V začetku devetdesetih let dvajsetega stoletja se je povprečna hitrost zmagovalca na kolesarski dirki Tour de France bistveno povečala. Hitrosti v obdobju 1991-2004 so se v primerjavi z obdobjem 1977-1990 povečale za neverjetnih osem odstotkov, česar po mnenju poznavalcev ni mogoče pripisati le boljši opremi, prehrani in treningu tekmovalcev. Skok hitrosti se preveč dobro pokriva z začetkom množične proizvodnje in uporabe rekombinantnega eritropoetina, da bi to tako očitno ponujajočo se povezavo zlahka odpravili.

Dodaten argument v prid omenjeni tezi je tudi opazno znižanje povprečnih hitrosti v zadnjih letih, ko protidopinški testi doletijo tako rekoč vsakega tekmovalca, pa tudi sankcije, ki sledijo, niso mačji kašelj.

Kot je že splošno znano, je rekombinantni eritropoetin (r-EPO) umetno proizvedena kopija naravnega hormona, ki v človeškem telesu povzroči povečano produkcijo rdečih krvničk in tako izboljša prenos kisika iz pljuč v mišice. Medicina ga uporablja za zdravljenje slabokrvnosti, športniki pa si ga vbrizgavajo, da bi izboljšali svoje sposobnosti, zlasti vzdržljivost. Po nekaterih ocenah strokovnjakov, ki se ukvarjajo s fiziologijo športnikov, naj bi si športniki s pomočjo r-EPA povečali svoje zmožnosti za 5 do 10 odstotkov. Skupaj z drugimi dodatki pa naj bi se učinkovitost človeškega telesa povečala še za dodatnih nekaj odstotkov. Glede na to, da v vrhunskem športu o uvrstitvi odločajo že minimalne razlike, je takšna prednost vsekakor dovolj pomembna, da si nihče ne more privoščiti, da bi jo preprosto ignoriral.

Dopinška dilema

V letošnji aprilski številki revije Scientific American je Michael Shermer, sicer tudi redni kolumnist revije in ustanovitelj The Skeptics Society, napisal zelo zanimiv članek z naslovom Dopinška dilema (The Doping Dilemma), v katerem se z vprašanjem dopinga sooči skozi teorijo iger, naslov članka pa je parafraza slavne zapornikove dileme enega najbolj znanih primerov iz teorije iger. Shermer se nam v sestavku predstavi kot navdušen kolesar, ki se je v mladosti spogledoval tudi s profesionalno kariero v tem športu. Na prvi kolesarski tekmi vzdržljivosti, pri kateri kolesarji nepretrgoma poganjajo pedale in tekmujejo, kdo bo prvi prekolesaril ZDA, je končal na tretjem mestu, za podvig pa je potreboval 10 dni in 20 ur.

Kot ugotavlja v sestavku, je vrhunski šport v zadnjih desetletjih zašel v hudo krizo, saj se v nekaterih panogah brez jemanja "dodatkov" skoraj ne da poseči po vidnih uspehih. Ker naj bi bili nadzorniki, ki poskušajo tekmovalcem s preiskavo krvi oziroma urina dokazati uporabo prepovedanih snovi, približno pet let za "strokovnjaki", ki si izmišljajo vedno nove ukane, kako s kemijo izboljšati vzdržljivost športnika, je odločitev za mnoge športnike preprosta. Brez "dodatkov" pač ne bodo nikoli posegli po najvišjih mestih in kariero bodo končali kot hišniki v kakem podeželskem atletskem klubu in ne kot bajno bogati zvezdniki mednarodnih razsežnosti.

Shermer je zato prepričan, da moramo pri spopadu z dopingom v vrhunskem športu uporabiti tudi znanje, ki smo ga pridobili v matematičnih analizah, ki nekako od sredine dvajsetega stoletja spadajo pod okrilje krovnega pojma teorije iger.

Zapornikova dilema

Teorija iger se ukvarja s strategijami igralcev v neki igri oziroma situaciji, v kateri se moramo odločati med različnimi potezami. Bistvo teorije iger je, da je izbira najboljše strategije močno odvisna od strategij, ki jih v igri, ki jo igramo, izberejo drugi soigralci.

Zapornikova dilema se je rodila na samem vrhuncu hladne vojne, ko je bil svet soočen z realno možnostjo, da pride do uničujoče jedrske vojne med velesilami. Ameriška vojska je zaposlila številne znanstvenike, da bi preučevali nasprotnika in poskušali predvideti njegove poteze. Ko so strategi ameriške vojske preigravali scenarije, ki bi lahko privedli do tretje svetovne vojne, so se soočili tudi s problemom medsebojnega zaupanja, ki ga zelo jasno predstavi zapornikova dilema.

Policija aretira dva osumljenca, za katera domneva, da sta zagrešila rop, in ju zapre v ločeni celici. Po priprtju med sabo ne moreta več komunicirati, vsak zase pa vesta, da sta zločin v resnici zagrešila, vendar policija za to nima dokazov. Vseeno pa ima policija dovolj drugih informacij, na osnovi katerih ju lahko obsodi vsakega na polletno zaporno kazen (posedovanje orožja, manjši prekrški). Inšpektorji pa si zelo želijo, da bi dokončno zaključili primer s priznanjem, kar bi pomenilo, da bi vsaj enega od priprtih za dalj časa poslali v ječo. A za to potrebujejo priznanje ropa vsaj enega od obeh priprtih.

Vsak izmed zapornikov ima na voljo naslednji možnosti: zločin lahko prizna ali pa sodelovanje pri ropu zanika. Če eden od njiju zločin prizna, drugi pa ne, potem je tisti, ki je priznal, izpuščen; drugi, ki ni priznal, pa bo šel v ječo za deset let. Če oba priznata, bosta šla oba v ječo za pet let. Če pa noben ne prizna, potem imajo inšpektorji dovolj podatkov, da dobita vsak po pol leta. Kaj naj storita? Ali se splača izdati drugega?

Zapornikova dilema nam pokaže, da se lahko v okoliščinah, ko med pripadniki neke skupine velja medsebojno zaupanje, ti odločajo za drugačno izbiro dejanj, kar jim skupaj kot celoti prinese bistveno boljše rezultate, kot če tega zaupanja ne bi bilo. V ozračju kooperativnosti, ko vlada medsebojno zaupanje, so najbolj smotrne odločitve posameznikov drugačne kot takrat, ko tega zaupanja ni. Če recimo zapornik v našem primeru nima zadostnega zaupanja v svojega kolega in ni povsem prepričan, da jetnik v drugi celici ne bo popustil pod pritiski izpraševalcev in priznal zločina, je zanj gotovo bolje, da ne tvega in tudi sam prizna zločin.

Športnikova dilema

Shermer pravi, da se podobna situacija kot pri zapornikovi dilemi pojavi tudi v športu, ko se doping preveč razširi. Športniki, ki ne jemljejo nedovoljenih sredstev, nenadoma ne morejo več posegati po najvišjih mestih. To še posebej velja za športe, kjer je najpomembnejša vzdržljivost in kjer človeško telo med tekmovanjem obremenimo do zadnjega atoma moči. Ker je verjetnost, da bodo nadzorniki posameznemu športniku dokazali jemanje nedovoljenih sredstev, majhna, ve pa se, da večina tekmovalcev v določeni panogi po takšnih sredstvih posega, odločitev posameznika ni več težka. Če želi zmagovati, in danes zares štejejo le zmage, mora slediti drugim ali prenehati tekmovati.

Ko je enkrat medsebojno zaupanje o neuživanju nedovoljenih substanc med športniki porušeno, zaide šport v velike težave. Igranje po pravilih s stališča profesionalnega športnika namreč ni več racionalno.

Ko v teoriji iger nihče izmed igralcev ničesar ne pridobi, če spremeni svojo strategijo, je igra v Nashevem ravnovesju. Pojem je iznašel matematik John Nash, ki se ga spomnimo predvsem iz filma Čudoviti um, kjer ga je izvrstno upodobil Russel Crowe. Po Shermerjevem prepričanju se bomo dopinga v športu lahko znebili le, če se bo dopinška igra preoblikovala tako, da bodo športniki, ki ne jemljejo nedovoljenih sredstev, v Nashevem ravnovesju.

Bistveno je torej, da se športnikom, ki po dopingu ne posegajo, takšna strategija obrestuje. Prav tako pa morajo imeti tudi športniki, ki so sedaj na dopingu, ko se odrečejo uživanju nedovoljenih substanc, tudi koristi in ne le izgubo.

Shermer predlaga naslednje ukrepe: imuniteta vsem športnikom za dopinške prekrške pred sprejetjem novih pravil. Nobenega smisla nima namreč za nazaj odvzemati medalj, saj ni prav nobenih dokazov, da niso bili tudi drugi športniki pod vplivom dopinga. Prav tako bi bilo treba bistveno povečati število opravljenih testov (testiranja znotraj ekip, v reprezentanci, na pobudo sponzorjev…) in k sodelovanju povabiti nekdanje atlete, ki imajo z izigravanjem dopinških kontrol veliko izkušenj. Podpirati moramo znanstvenike, ki iščejo nove, hitrejše, bolj enostavne in nedvoumne teste za dokazovanje uživanja nedovoljenih substanc. Še posebno pomembno pa je, da so kazni za neizpodbitno dokazano namerno jemanje prepovedanih sredstev dovolj visoke, da bo vsakdo trikrat premislil, preden se bo odločil za korak v to smer. Shermer predlaga kar dosmrtno prepoved tekmovanja.

Ko bo enkrat vzpostavljeno novo Nashevo ravnovesje in se bo tiha večina obrnila proti dopingu, bo problem že skoraj rešen.

Sašo Dolenc

SMO RES LASTNIKI SVOJIH TELES?

Leta 1976 je enaintridesetletni John Moore zbolel za redko obliko levkemije. V naslednjih štirinajstih letih neprestanega obiskovanja zdravnikov se je postopoma iz pacienta spremenil v patent številka 4.438.032. Iz celic njegovega telesa so namreč brez njegove vednosti razvili celično linijo "Mo", ki jo imata v lasti biotehnološko podjetje Genetics Institute Inc. in farmacevtska multinacionalka Sandoz Pharmaceuticals.

Od pacienta do patenta

Seveda Moore ni bil ne prvi ne zadnji pacient, katerega dele telesa so sprva uporabili za znanstvene raziskave, nato pa na njihovi osnovi zgradili zelo uspešne in dobičkonosne tržne produkte. Je bil pa Moore eden prvih pacientov, ki je na sodišču proti zdravnikom in bolnišnici, kjer se je zdravil, vložil tožbo, ker naj bi ti izkoriščali njegovo telo za bogatenje. Žal mu sodišča v tej točki ni uspelo prepričati, saj po splošno sprejeti pravni doktrini ljudje nismo lastniki delov svojih teles, ko se ti enkrat ločijo od nas.

A Mooru je uspelo v drugi točki sodnega spora, v kateri je zdravnikom očital, da mu niso dovolj dobro pojasnili, kje je meja med za njegovo zdravje nujnimi medicinskimi posegi in drugimi postopki, ki so jih izvajali zgolj zato, da bi iz njegovih rakavih celic lahko razvili celično linijo. Moore je opazil, da se dogaja nekaj nenavadnega, ko je moral pred vsakim posegom podpisati več dokumentov, v katerih so se on sam in njegovi sorodniki odpovedovali kakršni koli zahtevi do produktov, ki bi jih lahko izdelali iz njegove krvi ali kostnega mozga. Na formularjih je vedno obkrožil "se strinjam", ker se je bal, da bi ga sicer nehali zdraviti. A nekoč se je odločil, da vseeno poskusi, kaj se zgodi, če obkroži "se ne strinjam".

Že kmalu zatem, ko je zapustil ordinacijo, ga je poklical njegov zdravnik in ga pobaral, da se je pri izpolnjevanju formularjev verjetno zmotil. Takrat je Moore še diplomatsko molčal, a ko je čez nekaj dni domov prejel že "pravilno" izpolnjen formular, na katerem je manjkal le še njegov podpis, je spoznal, da je verjetno napočil čas, da si najame odvetnika.

Njegov pravni zastopnik je hitro ugotovil, da je njegov zdravnik že pred dvema letoma vložil patent za celično linijo "Mo", zraven pa še patent za nekaj proteinskih produktov, ki jih proizvaja omenjena celična linija. Skupaj z odvetnikom sta nato začela tehtati možnosti, kakšne pravne poti lahko Moore v tem primeru sploh ubere.

Moorov glavni namen je bil zavarovati in povrniti si lastno dostojanstvo, saj so mu vseskozi tajili, da iz celic njegovega raka razvijajo celično linijo, za katero pričakujejo, da bo zelo dobičkonosna. Poleg tega pa je poskusil doseči tudi, da bi bil sam udeležen pri trženju produkta, ki izvira iz delov njegovega telesa.

Sodni postopek je prišel vse do kalifornijskega vrhovnega sodišča, kjer so dokončno sklenili, da Moore nima lastninske pravice do produktov in delov lastnega telesa, so mu pa ugodili glede pritožbe, da je bil zaradi želje zdravnika po izdelavi celične linije nevede podvržen mnogim za njegovo zdravljenje povsem nepotrebnim posegom in testiranjem, ki pa so bili nujno potrebni za vzgojitev biotehnološkega produkta.

Sodišče se je izreklo, da bi morali zdravniki Mooru natančno pojasniti, kaj poleg tega, da ga zdravijo, še počnejo z njim. Pri vsem skupaj ni nepomemben podatek, da je bila celična linija "Mo" v trenutku, ko je problem obravnavalo vrhovno sodišče, vredna že tri milijarde dolarjev. Opozoriti je treba tudi na dejstvo, da si sodniki pri odločitvi niso bili enotni, temveč je bila odločitev na zadnji instanci sprejeta z glasovanjem.

Mooru je torej uspelo dokazati le, da je njegov zdravnik zanemaril svoje dolžnosti zdravljenja v korist tržnih in raziskovalnih ciljev, ne pa tudi, da ima kakršne koli lastninske pravice do uporabe izdelkov, proizvedenih iz njegovega lastnega telesa.

Ekonomija, ki jo poganjata meso in kri

Glede slednjega je bila verjetno pri sodnikih ena od ključnih okoliščin, ki so vodile njihovo odločanje, ta, da Moore v resnici sam zavestno ni naredil ničesar za to, da bi vzgojil celice, ki so se kasneje izkazale kot tržno zanimive. V tem pogledu je morda zanimiv drug razvpit primer Daniela in Debbie Greenberg, katerih otroka sta zbolela in umrla za redko genetsko degenerativno boleznijo, ki prizadene možgane, imenuje pa se po Myrtelle Canavan, ki je bolezen raziskala in opisala že leta 1931.

Bolezen povzroča okvarjeni Canavanov gen, ki se deduje recesivno. To pomeni, da morata za to, da otrok zboli, okvarjeni gen nanj prenesti tako oče kot mati. Bolezen je precej pogosta predvsem pri potomcih judovske skupnosti Aškenazi, ki je živela na območju osrednje in vzhodne Evrope. Vsak štirideseti pripadnik te skupnosti je nosilec okvarjenega gena, a sam nima nobenih zdravstvenih težav, saj ga rešuje druga, zdrava različica gena.

Zakonca Greenberg sta po svoji tragični izkušnji z dvema obolelima otrokoma, ki sta umrla že zelo mlada, ustanovila fundacijo za preučevanje omenjene bolezni in poleg sredstev za delovanje poskrbela tudi za obsežno banko biološkega materiala obolelih otrok in njihovih staršev. Znanstveniki so tako pridobili natančne rodovnike in vzorce krvi, možganskega tkiva ter drugih ključnih delov teles iz okoli 160 družin, v katerih se je bolezen pojavljala. Člani fundacije so bili seveda vseskozi prepričani, da delujejo v dobro bodočih staršev, ki bodo lahko s preprostim testom že zelo zgodaj preverili, ali je morda njihov bodoči otrok nosilec okvarjenih genov, ki povzročajo to hudo degenerativno bolezen možganov.

A zakonca sta po dolgih letih volonterskega dela spoznala, da so ju prevarali. Bolnišnica, kjer je deloval zdravnik, ki je koordiniral raziskovanje bolezni, je leta 1997 patentirala gen za Canavanovo bolezen, skupaj z metodo za diagnostiko. Dve leti kasneje je bolnišnica začela pobirati tantieme za izvedbo vsakega posamičnega testa. Izkazalo se je namreč, da je judovska skupnost, ki jo omenjeno testiranje zelo zanima, dovolj velika, da lahko test dobro tržijo. Fundaciji, ki je z volonterskim delom pomembno prispevala k iznajdbi testa in je z njegovo uporabo v preventivne namene že znižala pogostost bolezni za devetdeset odstotkov, se je takšen tržni pristop zdel nekaj nezaslišanega. Najhuje je bilo, da je lastnik patenta omejeval tako število centrov, kjer so lahko teste izvajali, kot tudi število testov, ki so jih lahko na leto opravili. Po neki nenavadni logiki patentne zakonodaje je bilo zdravnikom celo prepovedano diagnosticirati bolezen po drugih tradicionalnih metodah, ki niso temeljile na genetskem testiranju.

Fundacija je proti bolnišnici seveda vložila tožbo, vendar jim je dokaj slabo kazalo, saj zanje ni veljal enak odnos kot v primeru Johna Moora. Za razliko od Moorda niso bili v neposrednem razmerju zdravnik-pacient, temveč so bili le sorodniki obolelih. Zanje tako ni veljalo določilo, da jih mora zdravnik nujno obvestiti o vseh vidikih bolezni, zato se na ta argument niso mogli sklicevati. Po drugi strani pa je bila ideja banke obolelih njihova, v njeno postavitev so vložili tudi kar nekaj denarja in volonterskega dela, vse z namenom, da bi bil test prosto dostopen vsem, ki ga potrebujejo.

Praksa, ko znanstveniki omejijo uporabo svojih odkritij za tržne namene, ni nekaj, kar bi bilo splošno pravilo. Lep primer je skupina genetikov, ki je pod vodstvom Francisa Collinsa odkrila gen za cistično fibrozo. Odločili so se namreč, da bodo prepovedali restriktivno patentiranje tega odkritja.

Leta 2003 je fundacija po večletnem pravdanju z bolnišnico dosegla poravnavo. Znanstvenikom, ki so iskali zdravilo za bolezen, tako ni bilo več treba plačevati tantiem bolnišnici iz Miamija, prav tako je po novem nekaj licenciranih laboratorijev testiranja izvajalo brez dodatnih plačil. V zameno so se morali tožniki strinjati, da ne bodo nikoli več izpodbijali lastništva patenta za Canavanov gen, katerega nosilka je bolnišnica.

Smo priče feminizaciji teles?

Pravkar opisan odnos do donorjev biomateriala, ki ga raziskovalci nujno potrebujejo za svoje delo, je zelo kratkoviden, a kot kaže, številnih ustanov in podjetij, ki si obetajo velike dobičke, to prav nič ne skrbi. Britanska profesorica medicinske etike Donna Dickenson v knjigi "Body Shopping - The Economy Fuelled by Flesh and Blood" (Oneworld Publications, 2008) ugotavlja, da bi trenutno situacijo v biotehnologiji lahko opisali tudi kot feminizacijo teles. Kaj ima s tem v mislih?

Skozi zgodovino so bile ženske glede na moške večinoma v podrejenem položaju. Žensko telo je dolgo veljalo za nepopolno različico moškega; ženske so bile nekakšni anatomsko neuspeli moški. Prav tako ženske same po sebi niso imele pravic, temveč so bile najprej lastnina očeta, ki jo je ta nato predal v last možu. Poroka je bila tako neke vrste "pogodba o nakupu ženskega telesa".

Dickensonova potegne vzporednice z današnjim časom: "Danes ima vsakdo 'žensko' telo, ali bolje rečeno feminizirano telo. Čeprav moška telesa biološko gledano nikakor niso enaka ženskim, so tako moška kot ženska telesa v vse večji nevarnosti, da bodo z njimi ravnali kot z objekti in tržnim blagom."

Sašo Dolenc

POLITIČNA EKONOMIJA ZNANOSTI

Na začetku zelo zanimive knjige z naslovom »The Sun in the Church: Cathedrals as Solar Observatories« (Harvard University Press, 1999) je zgodovinar znanosti John L. Heilbron zapisal na prvi pogled nenavadno trditev: Rimskokatoliška cerkev naj bi od poznega srednje veka do časa razsvetljenstva vlagala velika sredstva v astronomske raziskave. Sredstva Cerkve naj bi celo presegla skupno vsoto vseh drugih investicij v to področje znanosti.

Vatikan investira v astronomijo

Seveda pri tem Cerkvenem projektu nikakor ni šlo za ljubezen do novih znanstvenih odkritij ali za načrtno podpiranje vrhunskih raziskav, ampak za povsem praktičen problem vatikanske administracije. Cerkveni uradniki v Rimu so namreč potrebovali datume velike noči za nekaj let vnaprej, da so lahko učinkovito izvedli priprave na ta pomembni verski praznik po vsej zemeljski obli. Določanje datumov, pri čemer so morali upoštevati tako gibanje Sonca kot tudi Lune v prihodnosti, pa nikakor ni bil preprost astronomski problem.

Vir vseh težav, zaradi katerih je Cerkvena administracija sploh potrebovala astronome, je bila zapletena definicija datuma velike noči, ki so jo sprejeli na koncilu v Nikeji leta 325. Takrat so predstavniki vseh lokalnih škofij izglasovali določilo, da se velika noč praznuje prvo nedeljo po prvi polni luni, ki sledi spomladanskemu enakonočju. To je na prvi pogled povsem jasna definicija, a za izračun natančnih datumov velike noči za nekaj let vnaprej je bilo potrebnega kar veliko astronomskega znanja.

Prav upravljanje koledarja je predstavljalo enega od osrednjih problemov, zaradi katerih se je tudi v za znanost najtemačnejših obdobjih srednjega veka po propadu antičnih civilizacij še vedno ohranilo nekaj astronomskega znanja. Če so hoteli ali ne, so takratni veljaki nujno potrebovali astronome, da so lahko upravljali kraljestva.

Podobno je bilo tudi v islamskem svetu, kjer so imeli v mošejah zaposlenega celo nekakšnega hišnega astronoma, ki je bil zadolžen predvsem za tri opravila: določal je smer proti Meki, razporejal je čas molitev čez dan in oznanjal je začetek vsakega novega meseca po luninem koledarju. Vse to, podobno kot pri določanju velike noči, tudi niso bila preprosta opravila. Ti učenjaki so morali biti vešči astronomije.

Kot pravi Heilbron, so bile v stoletju od 1650 in 1750 štiri velike evropske katoliške katedrale najboljši solarni observatoriji na svetu. V samo zgradbo teh velikih sakralnih objektov so bili vgrajeni inštrumenti, ki so astronomom omogočali natančno opazovanje gibanja Sonca, s čimer so zbirali podatke, ki so jih potrebovali za določanje datumov velike noči. A hkrati so prav te astronomske meritve, ki so jih astronomi zbirali tik ob oltarjih katoliških cerkva, nosile pomembne informacije o tem, da zgradba vesolja vseeno ni takšna, kakršno je zagovarjala uradna Cerkvena doktrina.

Rešitev problema navigacije

Podobno kot je Cerkev potrebovala astronomijo za določanje praznikov, so jo pozneje potrebovale posvetne države za svoje administrativne potrebe. Eno večjih nalog, ki so jih morale zaradi povsem praktičnih vzrokov, kot je recimo pobiranje davkov, opraviti državne oblasti, je bilo natančno kartiranje ozemlja, kar je ponovno zahtevalo veliko inženirskega znanja.

Še bolj zapleteno, a hkrati tudi strateško zelo pomembno, je bilo določanje točne lege ladje med plovbo po morju. Dokler navigatorji niso znali natančno določiti lege, je bila plovba v slabem vremenu zelo nevarna, saj kapitan nikoli ni mogel z gotovostjo vedeti, kje natančno je, zato je prihajalo tudi do hudih nesreč.

Vlade mnogih držav so tako razpisale velike nagrade za iznajdbo učinkovitega načina orientiranja ladij. Natančna navigacija je bila namreč strateškega pomena tako za trgovino kot tudi za vojaško ladjevje. Z določanjem zemljepisne širine načeloma ni bilo težav, saj je zadoščal že sekstant. Težje pa je bilo z določanjem zemljepisne dolžine, saj se Zemlja vrti in nujna informacija za določanje tega geografskega podatka je bil točen čas, kot ga kaže ura v domačem pristanišču. Tehnika določanja zemljepisne dolžine se je tako omejila na izdelavo natančne ure, ki bi ves čas plovbe po morjih kazala čas, kot ga kaže ura v domačem pristanišču. Na velikem britanskem razpisu je po mnogih letih napornega dela in natančnih preizkusov, ali naprava res deluje, zmagal urar John Harrison, katerega zmagovite kronometre si lahko še danes ogledamo v londonski zvezdarni.

»Moji norci«

V sedemnajstem stoletju so kot inštitucije za druženje znanstvenikov in promocijo novih znanstvenih spoznanj začeli ustanavljati akademije oziroma podobne elitne združbe učenjakov. Londonska Royal Society, ki jo je kralj Karel II. uradno ustanovil leta 1662, je bila kraljeva žal le po imenu. Financirala se je predvsem iz donacij njenih premožnih članov in ne iz državnega proračuna. Ker država sprva ni prispevala ničesar, je bila dejavnost omejena zgolj na krog premožnih »gospodov«, kot so takrat imenovali uglednejše člane družbe, ki so imeli dovolj pod palcem, da jim za preživetje ni bilo treba delati.

Nasprotno pa je bila pariška Académie Royale des sciences že od začetka financirana od države in je tudi zaposlovala raziskovalce, ki so služili predvsem kot ekspertna podpora državi pri tehničnih vprašanjih astronomije, kartografije, geologije in podobnem. Francosko akademijo so ustanovili za časa sončnega kralja Ludvika XIV., ko je takratnim učenjakom uspelo prepričati finančnega ministra Jean-Baptista Colberta, da je razvezal mošnjiček in v nasprotju z londonsko Royal Society uvedel tudi plačo za člane novoustanovljene akademije, ki so se prvič sestali leta 1666 v kraljevi knjižnici. Ludvik XIV., ki si je akademijo predstavljal predvsem kot dodaten dragulj v svojem premoženju, pa je akademike imenoval kar »mes fous« (»moji norci«).

V Pariz jim je uspelo, tudi zaradi ponudenega plačila, privabiti zelo ugledne znanstvenike tistega časa, kakršen je bil denimo Christian Huygens. Vseeno pa pri akademiji ni šlo zgolj za čaščenje znanstvene odličnosti, ampak predvsem za ekspertno podporo državnemu aparatu. Od akademikov se je pričakovalo, da bodo v prvi vrsti ustvarjali uporabno znanje, ki bo koristilo državi. Čeprav je bilo za državno financiranje sprva dobro poskrbljeno, so se kmalu pojavile težave in zamude pri plačilih.

Ne spodobi se, da država financira znanost

Francoski sistem državnega subvencioniranja znanosti so prevzeli tudi Nemci, kar se jim je zelo obrestovalo, saj so v drugi polovici devetnajstega stoletja postali vodilna svetovna sila na področju znanstvenih raziskav. Nasprotno pa v anglosaksonskem svetu, kjer je prevladovala zelo liberalna različica kapitalizma, subvencije države za tehnološki razvoj niso bile sprejemljive. Nekaj nezaslišanega je bilo, da bi država denar, zbran z davki od vseh državljanov, namenila le izbrancem za nekoristna znanstvena raziskovanja.

V kulturi, kjer je prevladovala ideologija laissez-faire kapitalizma, se je morala tako znanost opreti le na donacije premožnih, ki pa so svoje prispevke velikokrat pogojevali z višjimi cilji, ki so jih želeli doseči. Veliki industrialci, ki so plačevali največ davkov, so bili skeptični do vračanja skupnega državnega denarja v roke posameznikov, saj se jim je zdelo, da gre za nelojalno podpiranje konkurence. A se je takšen pogled prostega trga na področju raziskav izkazal za slabega, saj so države, kot sta bili Francija in Nemčija, kjer subvencioniranje raziskav iz proračuna ni bilo nekaj nezaželenega, postale znanstvene velesile.

ZDA so tako podpirale le najbolj neposredno za državo koristno znanost, kot je bilo kartiranje ozemlja, iskanje naravnih virov in varstvo pred nalezljivimi boleznimi. A tudi industrija prej ali slej potrebuje usluge strokovnjakov, ki pa jih ni brez dobro razvite znanosti. V drugi polovici devetnajstega stoletja so se ZDA hitro industrializirale, zato so leta 1862 po dolgotrajnih političnih prepirih sprejeli zakon, po katerem so podelili veliko državnih zemljišč lokalnim oblastem, ki so bile pripravljene zgraditi strokovne šole za inženirje. Pred tem je bilo takšnih šol zelo malo, tako da je bilo tudi inženirjev premalo za potrebe hitro rastoče industrije. Po sprejetju zakona pa se je število šol v kratkem času bistveno povečalo, a pojavile so se nove težave.

V igri sta bila dva koncepta tehnične šole. Po prvem modelu naj bi se študenti učili predvsem praktičnih spretnosti, po drugem pa naj bi se bodoči inženirji najprej temeljito spoznali z osnovami naravoslovnih znanostih. Zmagal je drugi koncept, kar pa je pomenilo, da so vse te šole, ki jih je bilo kmalu nekaj sto, potrebovale učitelje naravoslovnih predmetov. Tako je bilo naenkrat v ZDA veliko povpraševanje po fizikih, kemikih in podobnih strokovnjakih, ki so lahko učili na inženirskih šolah. Prenovljen šolski sistem je tako v ZDA izšolal dobre inženirje, ki jih je visokotehnološka industrija tistega časa (letalstvo, elektroindustrija, avtomobilizem …) na veliko zaposlovala.

Šele Sputnik investicije ZDA v znanost izstreli v nebo

Vodilna sila v znanosti ob koncu devetnajstega in v začetku dvajsetega stoletja je bila Nemčija, kjer je država veliko vlagala v raziskave. Čeprav so se tudi v ZDA pojavile uspešne raziskovalno usmerjene univerze po nemškem zgledu, je bilo državno financiranje znanosti še vedno nekaj nespodobnega. So pa v raziskave veliko vlagala sama podjetja.

Po koncu prve svetovne vojne so se morala nekatera uspešna podjetja prilagoditi novim tržnim razmeram. Tipični primer uspešne preobrazbe je podjetje DuPont, ki je bilo eno od vodilnih svetovnih proizvajalcev vojaškega eksploziva. Po koncu vojne se je povpraševanje po njihovih izdelkih seveda bistveno zmanjšalo, zato so morali nekako uskladiti svojo veliko produktivnost in množico kvalitetnih kadrov z novimi razmerami na trgu.

Med vojno so si nabrali velik dobiček, tako da so lahko investirali v razvoj novih produktov. Kmalu so postali vodilno kemijsko podjetje, ki je razvilo mnoge nove izdelke, med katerimi so najbolj znane umetne mase in sintetične tkanine, ki jih vsi zelo dobro poznamo: teflon, lycra, neopren, kevlar.

Miselnost, da se ne spodobi, da bi država iz proračuna podpirala znanost, se je v ZDA bistveno spremenila šele po obeh svetovnih vojnah, ko je postalo jasno, da je visoka tehnologija strateško izredno pomembna. ZDA so imele srečo, da je pred nacizmom iz Evrope k njim pribežalo veliko odličnih znanstvenikov, ki so bistveno prispevali k preporodu znanosti v ZDA.

A pravo streznitev za politike je predstavljala šele izstrelitev prvega umetnega satelita Sputnik, ki so ga Rusi poslali v orbito leta 1957. Graf državnih vlaganj ZDA v znanost po tem letu raste skoraj navpično, investicije pa se povečujejo, vse dokler leta 1969 Neil Armstrong ni dosegel prestižnega cilja in kot prvi človek stopil na Luno.

Kaj pa na sončni strani Alp?

Morda je pri nas v Sloveniji prav zdaj pravi trenutek, da bi tudi kateri od novodobnih domačih bogatašev, ki je obogatel z denacionalizacijo, borzo, trgovino ali čim podobnim, del svojega premoženja investiral v elitni inštitut ali fundacijo, ki bi delila štipendije in podpirala zanimive projekte v splošno dobro. To bi bila gotovo zelo dobra investicija v lastno ime kot blagovno znamko, kot so to storili že mnogi premožni posamezniki v tujini.

Pri nas trenutno presežke premoženja najbogatejši raje investirajo v vse kaj drugega kot v znanost in raziskave, a med zelo bogatimi – predvsem iz naslova denacionalizacije – je kar nekaj vrhunskih znanstvenikov, ki bi ob pomoči pravih ljudi morda z veseljem ustanovili slovensko verzijo »Nobelove nagrade«, ali pa še bolje, kak manjši, a zato toliko bolj vrhunski raziskovalni inštitut.

Sašo Dolenc

RAZISKOVANJE NENAVADNIH VZROČNIH POVEZAV

Kaj so resnični vzroki posameznih družbenih sprememb, je praviloma težko ugotoviti in dokazati. A nekateri ugledni ekonomisti mlajše generacije vedno znova presenečajo s svojimi na prvi pogled nenavadnimi hipotezami o »odštekanih« vzročnih povezavah med posameznimi dogodki v družbi. Pri njihovih študijah je najbolj zanimivo, da imajo praviloma za svoje izvirne hipoteze tudi zelo dobre argumente. Lep primer je analiza družbenih posledic, ki jih ima lahko odprava ali pridobitev pravice do splava v posamezni državi.

Za nagrado avtomobil

Kmalu zatem, ko je romunski diktator Nicolae Ceausescu sredi šestdesetih let prejšnjega stoletja prišel na oblast, je sklenil v državi močno omejiti splav in kontracepcijo. Razglasil je, da je dezerter in nasprotnik nacionalnih interesov vsakdo, ki ne želi imeti otrok. Po njegovem je zarodek last vse družbe. Uvedel je visoke davke za vse, ki po petindvajsetem letu še niso imeli otrok, pa naj so bili poročeni ali samski. Matere z več kot desetimi otroki je nagradil s posebnimi državnimi medaljami in jim podelil častni naziv »mati heroj.« Za nagrado so dobile med drugim tudi zastonj avtomobil. Posebni agenti države, ki so jim ljudje posmehljivo pravili kar »menstrualna policija«, so hodili po tovarnah in pri delavkah nenapovedano testirali nosečnost, da ne bi morda ilegalno splavile.

A nasilna politika povečevanja števila rojstev se noremu diktatorju ni obnesla, čeprav se je v državi naenkrat res rodilo veliko več otrok. Število rojstev se je v enem samem letu po uvedbi strogega zakona, ko je bil splav naenkrat dovoljen samo še materam, ki so že imele vsaj štiri otroke, podvojilo. Diktator se namreč ni prav nič potrudil, da bi bilo za vse te otroke, ki jih sicer ne bi bilo, tudi po rojstvu primerno poskrbljeno. V resnici so bile razmere za njihovo življenje bistveno slabše, kot so jih imeli zaželeni otroci. Veliko teh otrok je končalo na cesti, povečala se je tudi splošna revščina v državi.

Več splavov, manj kriminala?

V zelo odmevni in popularni knjigi »Odštekonomija: nabrit ekonomist raziskuje skrite plati sveta« (Vale-Novak, 2006) mladi ameriški ekonomist in profesor predmeta ekonomija kriminala na Univerzi v Chicagu Steven D. Levitt zagovarja hipotezo, da ima prepoved splava lahko tudi zelo pomembne družbene in ekonomske posledice. Po njegovo so bili za nasilno strmoglavljenje Ceausescuja konec devetdesetih let ključni prav ti nezaželeni otroci. Prav oni so bili glavni motor množičnih demonstracij, ki so diktatorja vrgle z oblasti. Levitt zapiše, da je Ceausescu šele s kroglo v glavo spoznal, da ima prepoved splava veliko večje družbene posledice, kot jih je lahko predvidel.

Levitt romunsko zgodbo poveže z ameriško. Pravi, da sta podobni, le da je prva nasprotni primer druge. Če je diktator v Romuniji splav nenadoma prepovedal, ga je vrhovno sodišče ZDA 23. januarja 1973 nenadoma legaliziralo. Levittova hipoteza je, da je prav uveljavitev pravice do splava močno pripomogla k nenadnemu in nepojasnjenemu zmanjšanju kriminala v ZDA. Zmanjšanje kriminala v začetku devetdesetih let prejšnjega stoletja je spremljalo tudi zmanjšanje nezaposlenosti in nasploh izboljšanje stanja ameriškega gospodarstva. Nihče zares ni znal pojasniti te nenadne spremembe.

Levitt pa je v odmevnem znanstvenem članku, ki so ga napadli tako z leve kot z desne, pokazal, da je zelo verjetno ključni vzrok vseh teh pozitivnih družbenih sprememb prav odločitev sodišča, da omogoči pravico do splava povsod po ZDA. S primerjalno analizo posameznih ameriških držav, ki so imele prej različno zakonodajo glede splava, je Levitt pokazal, da korelacija med pravico do splava in kriminalom ni zgolj naključna. Za nezaželene otroke obstaja po njegovih ugotovitvah veliko večja verjetnost, da bodo zašli v kriminal.

Pasti ekonomije kriminala

Levitt je postal svetovno poznan prav po svojih »odštekanih« hipotezah. A bistveno je, da nima le na prvi pogled norih idej, kaj so pravi vzroki ekonomskih in družbenih sprememb, ampak svoje nenavadne hipoteze tudi preverja in dokazuje z vso znanstveno strogostjo. Prav zato je za svoje znanstveno delo dobil že veliko uglednih nagrad. Seveda so že »odštekane« ideje, kaj so pravi vzroki družbenih in ekonomskih sprememb, dovolj zanimive, vendar postanejo resnično pomembne šele, če jih lahko podpremo z natančnimi analizami.

Levittovo priljubljeno področje raziskovanja je ekonomija kriminala. Pred leti je naredil podrobno analizo finančnega poslovanja trgovcev z mamili. S sodelavcem, ki se mu je za potrebe svojega doktorata iz sociologije uspelo zbližati z eno od kriminalnih združb, ki je preprodajala kokain, sta dobila v roke »poslovne knjige« teh preprodajalcev. Prva ugotovitev je bila, da je kriminalna združba organizirana povsem enako, kot je recimo podjetje McDonald's. Pri obeh organizacijah je večina »zaposlenih« povsem pri dnu organizacijske sheme in plačani so zelo slabo. S to razliko, da je delo preprodajalca droge na ulici veliko bolj nevarno kot prodajanje hamburgerjev.

Zdaj se Levitt ukvarja s proučevanjem ekonomije prostitucije, in sicer podobno, kot je pred leti raziskoval ekonomijo preprodajalcev drog. Najprej želi seveda zbrati čim več podatkov, najbolje seveda kar iz prve roke. Tako je sprejel povabilo enega svojih poslušalcev na predavanju za investicijske bankirje, ki mu je zaupal, da je pri svoji »poklicni spremljevalki« na mizi opazil njegovo knjigo Odštekonomija. Ponudil se je, da jo lahko vpraša, ali bi sodelovala v raziskavi ekonomije prostitucije. In res je Levitta gospodična že kmalu poklicala ter se ponudila za sestanek, na katerem bi mu predstavila svoje poslovne strategije.

Gospodična, s katero se je Levitt srečal, je bila po poklicu računalničarka in je delala v podjetju za letno plačo 80.000 dolarjev, a se je nato odločila, da bo raje postala dekle na klic. Zdaj letno zasluži četrt milijona dolarjev in je zelo srečna. Pogovor je nanesel tudi na to, kako določa ceno svojih storitev. Da bi Levitt določil krivuljo povpraševanja za njene storitve, ga je zanimalo, ali je vesela, ko jo kdo pokliče in se domeni za zmenek. Odgovorila mu je, da je praviloma ravnodušna, iz česar je sklepal, da svoje storitve zaračunala prepoceni. Po njegovem mnenju bi morala biti pri pravi ceni storitve ob klicu vesela. In res je po Levittovem nasvetu urno postavko dvignila s 300 na 400 dolarjev.

Čez nekaj mesecev, ko je ravno končeval predavanja o ekonomiji kriminala, se je spomnil, da bi kot gostujočo predavateljico lahko pripeljal kar to dekle na klic. Ko jo je prvič vabil, se na povabilo ni želela odzvati, a na prigovarjanje in na ponujen dovolj velik honorar (plačal naj bi ji enako urno postavko, kot jo ima za svoje spremljevalne usluge) se je odločila, da bo prišla. Med dogovarjanjem za predavanje seveda še ni vedel, da je res sledila njegovemu nasvetu in dvignila ceno. Da ga bo njeno gostovanje stalo veliko več, je izvedel šele sredi predavanja, ki je bilo menda čudovito in tudi študenti so bili navdušeni.

Slaba letina, dobra čarovnica

Z zelo zanimivimi ekonomskimi raziskavami se ukvarja tudi Levittova mlada kolegica Emily Oster, prav tako z Univerze v Čikagu. V eni od svojih nedavnih študij jo je zanimala korelacija med ekonomskimi razmerami v družbi in procesi proti čarovnicam. Od srednjega veka je bilo samo v Evropi usmrčenih okoli milijon ljudi, obtoženih čarovništva. Večinoma so bile to starejše ženske, ki so jih med drugim obtoževali tudi, da povzročajo slabo vreme, ki škodi pridelkom na polju. Osterjeva je pokazala, da so bili procesi proti čarovnicam najbolj aktivni prav v obdobju, ko so se povprečne temperature v Evropi malo znižale in so bili zato pridelki na poljih slabši.

Pravkar je objavila raziskavo epidemije aidsa v Afriki. Ugotavlja, da sta za zelo hitro širjenje virusa HIV med prebivalstvom podsaharske Afrike krivi predvsem revščina in velika razširjenost drugih spolnih bolezni. Ugotovila je namreč, da je verjetnost okužbe pri enem samem spolnem odnosu z okuženo osebo v Afriki kar petkrat večja kot v ZDA. Po njeni razlagi so glavni vzrok za večjo možnost okužbe prav druge spolne bolezni, kot je recimo herpes, ki ga ima skoraj polovica Afričanov, ker te bolezni povzročijo male ranice na spolovilih, to pa močno poveča možnost prenosa virusa HIV med spolnim odnosom.

Kot meni, bi epidemijo aidsa lahko zajezili tudi tako, da bi med Afričani najprej zdravili druge spolno prenosljive bolezni. Ocenila je, da bi bil strošek za posamezno rešeno življenje tako zgolj 3,5 dolarja letno, medtem ko je strošek zdravljenja aidsa približno stokrat večji.

Znano je tudi, da je v Evropi in ZDA razširjenost virusa HIV močno spremenila spolne navade. Ljudje so postali bolj pazljivi in skrbni pri uporabi zaščite. V Afriki pa se te spremembe v navadah niso zgodile. Zakaj? Hipoteza Osterjeve je, da je odziv na potencialno nevarnost odvisen predvsem od tega, kaj posameznik pričakuje od svojega življenja in koliko ga ceni. Če od svojega življenja ne pričakuješ veliko, se tudi proti bolezni, ki te bo morda pokončala čez desetletje, ne boš pretirano zaščitil, ampak boš raje užival ta trenutek. Epidemija aidsa v Afriki bo po njenih ugotovitvah premagana šele, ko bo premagana tudi revščina in bodo ljudje začeli svoje življenje bolj vrednotiti.

Sašo Dolenc

(NE)ENAKOPRAVNOST ŽENSK V ZNANOSTI

So ženske danes, na začetku enaindvajsetega stoletja, že povsem enakopravne moškim vsaj pri znanstvenih karierah v univerzitetnem akademskem svetu? Življenjska zgodba ameriškega nevrobiologa Bena Barresa, ki jo je javnosti predstavil letos poleti, priča, da zdajšnje razmere še zdaleč niso idealne. Njegovo zgodbo lahko razumemo kot preprost poskus, s katerim si lahko pomagamo ustvariti sliko stanja (ne)enakopravnosti spolov v današnjem akademskem svetu. Dvainpetdesetletni Ben je bil namreč še pred desetletjem uspešna znanstvenica Barbara, nato se je odločil za spremembo spola.

Kot moški je zdaj za isto delo bolj cenjen

V sestavku, ki ga je pred nekaj meseci objavil v ugledni britanski znanstveni reviji (»Does gender matter?« Nature, 13. julij 2006), je opisal svoje doživljanje akademskega sveta skozi oči ženske in nato še skozi oči moškega. Njegova pričevanja so resnično presenetljiva in govorijo o tem, da se nezavednih predsodkov glede neenakopravnega obravnavanja obeh spolov še vedno ne zavedamo dovolj. Ko se je Barres denimo po spremembi spola vrnil na univerzo, vsi niso vedeli, da je prestal operacijo. Po nekem predavanju, na katerem je že kot moški predstavil svoje minulo delo, je iz publike slišal komentar: »Ben Barres je imel pa res dober seminar, njegovo delo je veliko boljše kot delo njegove sestre Barbare.«

V sestavku se spominja tudi, kako je še kot študentka na uglednem inštitutu MIT nekoč edina v razredu, ki so ga sestavljali skoraj sami fantje, rešila zapleten matematični problem, a jo je profesor obtožil, da ji je pri reševanju naloge gotovo pomagal njen fant, in ji ni priznal kreditnih točk. Nekaj podobnega se ji je dogodilo tudi pozneje, ko ni dobila prestižne podiplomske raziskovalne štipendije, čeprav ji je pozneje dekan Harvarda priznal, da je bil njen predlog raziskave veliko boljši kot raziskava njenega moškega tekmeca. Dokaz, da je bila odločitev komisije za štipendije pristranska, je lahko tudi preprosto to, da je Barbara Barres naslednja leta o predlagani temi objavila kar šest odmevnih člankov, medtem ko je njen tekmec objavil le enega.

Ženska se mora dvakrat bolj izkazati za isto priznanje

Čeprav se danes večina akademskega sveta strinja, da ne bi smelo biti predsodkov in razločevanj med spoloma pri kandidiranju za raziskovalne projekte in pedagoška mesta na univerzah, resnično stanje nikakor ni takšno. Barres v svojem članku omenja raziskavo za območje ZDA, ki je pokazala, da morajo biti ženske v znanosti vsaj dvakrat bolj produktivne, da jim akademska javnost prizna enako kompetentnost. Kot še pravi Barres, ga kolegi, ki ne vedo, da je spremenil spol, bolj cenijo.

Še danes je torej ženskam teže uspeti v akademskih krogih kot moškim, pred sto leti pa je bilo znanstveno okolje še veliko bolj zaslepljeno z najrazličnejšimi predsodki. Zelo pomembno pionirsko delo pri uveljavljanju žensk v znanosti je gotovo odigrala Marie Curie, ki jo lahko brez zadržkov predstavimo kot največjo znanstvenico v vsej zgodovini.

Mati samohranilka si prisluži dve Nobelovi nagradi

Ob resnično pomembnih in prelomnih odkritjih na področju kemije in fizike je Marie Curie kot mati samohranilka vzgojila tudi dve zelo uspešni hčerki, kar postavlja na laž uveljavljeni predsodek, da se mora sodobna ženska odločiti med kariero in družino, oboje skupaj pa ne gre. Njenega moža, uglednega profesorja in znanstvenika Pierra Curieja, s katerim sta leta 1903 skupaj prejela Nobelovo nagrado, je namreč 19. aprila 1906 med prečkanjem ceste v bližini najstarejšega pariškega mostu Pont Neuf do smrti povozila kočija, kar je bil za Marie hud udarec. Čez noč je ostala sama z devetletno hčerko Irène in dveletno Ève, poleg moža je izgubila tudi dobrega znanstvenega sodelavca.

Vendar se Marie ni vdala in je še naprej vztrajala na svoji poti. Zavrnila je ponudbo francoske vlade, ki ji je dan po moževi smrti ponudila državno pokojnino, in raje prevzela moževo profesorsko mesto na Sorboni. Tako je postala prva ženska, ki so ji dovolili, da je lahko poučevala na tej ugledni pariški univerzi.

Prva profesorica na Sorboni

Novembra 1906, le nekaj mesecev po nesreči, je že imela prvo predavanje. Velika predavalnica na Sorboni je bila nabito polna. Poleg študentov so se med občinstvom gnetli tudi profesorji, novinarji in fotografi. V zraku je bilo čutiti pričakovanje, da se bo dogodilo nekaj zgodovinskega. Ko je Marie bleda in majhna vstopila v predavalnico, so jo pozdravili z bučnimi ovacijami. A Marie vse to ni vrglo iz tira. Predavanje je začela natančno tam, kjer ga je njen mož Pierre končal pred nekaj meseci.

Leta 1911 je Curiejeva za svoja nova odkritja prejela še drugo Nobelovo nagrado. Vendar tudi to za predsodkov polne akademike ni bilo dovolj, da bi jo končno sprejeli v francosko akademijo znanosti. Tudi po dveh glasovanjih ni zbrala dovolj podpore, da bi jo sprejeli med člane te ugledne znanstvene ustanove, čeprav je v znanosti dosegla največ, kar se je sploh dalo.

Marijina hči Irène je šla po materinih stopinjah in tudi postala uspešna znanstvenica. Le eno leto po materini smrti, leta 1935, je tudi Irène kot druga ženska v zgodovini prejela ugledno Nobelovo nagrado. To najvišje svetovno priznanje na področju znanosti je doslej dobilo le 33 žensk in kar 735 moških. A še med tem malim številom Nobelovih nagrajenk jih je bilo le 12 nagrajenih za znanstvene dosežke, večina jih je dobila nagrado za mir ali za literaturo.

Predsodki so še vedno močni

Zgodb o uspešnih znanstvenicah, ki so v laboratorijih opravile težko in pomembno delo, smetano pri odkritjih pa so pobrali njihovi mentorji ali sodelavci, je bilo v zgodovini veliko. Irska astrofizičarka Jocelyn Bell Burnell je recimo v okviru svojega doktorskega dela odkrila pulzarje, ki so takrat pomenili povsem nov pojav na nebu, a je Nobelovo nagrado za to odkritje pozneje prejel njen raziskovalni mentor.

Danes je recimo profesorica s Harvarda Lisa Randall (na sliki zgoraj) ena najbolj citiranih med vsemi znanstveniki na področju fizike. S kolegom Ramanom Sundrummom je pred nekaj leti objavila zelo odmeven članek, za katerega pravijo, da predstavlja eno najpomembnejših idej v teoretični fiziki v zadnjem desetletju. A tudi njej bi bilo verjetno veliko laže v akademskem svetu, če bi bila moški. Zlobni jeziki namreč vedno znova širijo govorice, kako je največje ideje za prelomni članek prispeval soavtor Sundrumm. Prav tako namigujejo, da je priljubljena samo zato, ker veliko nastopa v javnosti in ker je napisala uspešno poljudnoznanstveno knjigo o sodobni fiziki, česar recimo njenemu sošolcu in kolegu Brianu Greenu, čigar dve poljudnoznanstveni knjigi o teoriji strun sta prevedeni tudi v slovenščino, niso nikoli očitali.

Pri vseh zgodbah, ki smo jih našteli, je najpomembneje, da se teh, večinoma nezavednih predsodkov, ki pa jih nikakor ne gojijo zgolj moški, ampak tudi uspešne ženske, zavedamo in nanje nenehno opozarjamo. Le tako se bo kaj spremenilo!

Sašo Dolenc

OKOLJE

OD AMEBE DO ŽIRAFE: ENCIKLOPEDIJA VSEGA ŽIVLJENJA NA ZEMLJI

Ugledni harvardski profesor biologije Edward O. Wilson, avtor mnogih odmevnih knjig in eden največjih strokovnjakov za mravlje, zna s svojimi izjavami in pobudami vedno znova vzbuditi pozornost javnosti. Pred desetletji se je zapletel v obsežno polemiko z znanstvenimi kolegi o mejah bioloških in evolucijskih interpretacij socialnega vedenja ljudi. Iz tistega časa je tudi njegova sočna izjava, da "je imel Marx prav, socializem res deluje, zmotil se je le glede biološke vrste". Deloval naj bi le pri mravljah in podobnih socialnih insektih, ne pri ljudeh.

Lani je E. O. Wilson presenetil z objavo javnega pisma, ki ga je naslovil na neimenovanega baptističnega pridigarja z juga ZDA. V pismu se je zavzel, da bi dve ključni mnenjski sili v ZDA, znanstveniki in pridigarji, stopili skupaj in začeli usklajeno, vsak s svojimi argumenti, ljudi prepričevati, da je treba glede ohranitve raznolikosti življenja na Zemlji hitro ukrepati, saj bo sicer prepozno. Problem je po njegovem tako velik, da ni več pomembno, s kakšnimi argumenti prepričujemo ljudi o pomembnosti ohranjanja biodiverzitete, naj bodo to biblični ali biološki, pomembno je le, da delujemo za isti cilj.

Zgled je Wikipedia

Pravkar pa je E. O. Wilson ponovno v središču medijskih poročil iz sveta znanosti, saj je pobudnik ravnokar ustanovljene Enciklopedije življenja (Encyclopedia of Life; www.eol.org). Gre za velikopotezni projekt, pri katerem sodelujejo mnoge ugledne univerze, inštituti in naravoslovni muzeji z vsega sveta. V naslednjih nekaj letih nameravajo na internetu postaviti univerzalno enciklopedijo vseh življenjskih oblik na planetu Zemlji, pri ustvarjanju katere bo lahko sodeloval prav vsak zemljan, ki ima dostop do interneta.

Projekt ima vse možnosti, da postane pomemben mejnik v razvoju znanosti. Kot napoveduje O. E. Wilson, "bo enciklopedija vseh vrst spremenila samo bistvo biologije. To pa zato, ker je biologija predvsem opisna znanost. Čeprav je odvisna od trdne osnove fizike in kemije… ter od teorije naravne selekcije… jo enoznačno določa prav partikularnost njenih objektov raziskovanja. Vsaka vrsta je svoje malo vesolje… ki je nastalo med skorajda nedojemljivo zapleteno zgodovino evolucije. (…) Nič podobnega ne moremo reči za posamezni proton ali neorgansko molekulo."

Cilj snovalcev enciklopedije življenja je, da bi EOL postala univerzalna referenca vseh živih bitij. Podobno kot ima vsaka izdana knjiga svojo ISBN številko, ki jo enoznačno določa, tako bi lahko posamezno vrsto določal kar njen spletni naslov v enciklopediji. Posamezni vnosi v EOL bodo imeli seveda tudi natančen podatek o kraju najdbe rastline ali živali, kar bo omogočalo tudi zelo dober pregled nad porazdelitvijo posameznih živih bitij po zemeljski obli, prav tako pa tudi spremljanje širjenja ali krčenja življenjskega prostora, ki ga zaseda določena vrsta.

Ena od pomembnih vzpodbud za nastanek enciklopedije je tudi vse bolj izrazito opažanje izumiranja najrazličnejših življenjskih oblik. E. O. Wilson, ki že dolgo opozarja na pomembnost ohranjanja biodiverzitete, pravi, da moramo s popisovanjem pohiteti, saj se prav lahko zgodi, da bo marsikatera skupina živih bitij izumrla, še preden jo bomo ljudje sploh prvič opisali.

Predlog nove enciklopedije življenja je zanimiv tudi, ker poskuša mobilizirati tako strokovnjake kot tudi nedeljske ljubitelje narave. Prav vsi bomo namreč lahko sodelovali pri ustvarjanju te zakladnice informacij o življenju na Zemlji. Urejanje naj bi bilo podobno kot pri Wikipedii, ki je v nekaj letih svojega obstoja bistveno prehitela vse klasične enciklopedije splošnega znanja. Bistvo "wiki" pristopa je, da lahko vsebino posameznega gesla spreminja, dopolnjuje in ureja prav vsakdo. Pričakovali bi, da s takšnim, povsem odprtim pristopom ni mogoče proizvesti kakovostne vsebine, a rezultati so presenetljivo dobri. Danes skorajda nihče ne gre več v knjižnico in brska po Britannici, razen če potrebuje kakšno zelo specifično informacijo.

Tudi EOL bo poskušala uporabiti "wiki" pristop. Prav vsak gobar, ribič ali ljubitelj metuljev bo lahko svoje trofeje poslikal, opisal in objavil v enciklopediji, kjer bodo na voljo drugim ljubiteljem, pa tudi strokovnjakom, ki potrebujejo o posamezni vrsti življenja čim več informacij in jim je vsaka amaterska slika iz kakega odročnega kraja lahko v veliko pomoč. Seveda vsi prispevki ne bodo imeli enake teže, ampak bodo področni uredniki ocenjevali kakovost posameznih vnosov, tako da bomo lahko povprečni uporabniki vedeli, kateremu vnosu lahko bolj zaupamo.

Danes imajo biologi, ki se ukvarjajo s taksonomijo oziroma klasifikacijo živih bitij, velike težave z dostopom do ključnih referenčnih podatkov, ki jih nujno potrebujejo za opis kake nove taksonomske enote. Ti se nahajajo le v velikih znanstvenih centrih, praviloma v Evropi ali ZDA. Kak sicer zelo sposoben učenjak iz odročnega kraja v tretjem svetu, ki živi sredi še slabo raziskane narave, mora tako pogosto potovati v katerega od velikih znanstvenih centrov, kjer lahko svoje najdbe umesti med že opisane in nato o svojih dosežkih napiše znanstveno poročilo. Če bo imel vse te podatke vseskozi dostopne na internetu, bo lahko iz kakega težko dostopnega predela Afrike enako učinkovito objavljal nova znanstvena odkritja o raznolikosti in delovanju žive narave kot iz predmestja Bostona ali Oxforda. V enciklopediji bodo namreč tudi povezave na različne "virtualne herbarije", kakršnega je že ustanovil na primer Newyorški botanični vrt.

Zelo dobrodošla je tudi napoved, da bo mogoče izpis informacij o posamezni biološki vrsti v EOL preprosto prilagoditi zahtevnosti bralca. To je gotovo nekaj, kar manjka Wikipedii, a je pri splošni enciklopediji, ki ni centralno načrtovana, verjetno zelo težko izvesti. V EOL bomo lahko nastavili, kako podrobne informacije o posamezni vrsti želimo. Prebrali bomo lahko samo osnovne podatke, ki jih lahko razumejo tudi šolarji, ali pa prav vse znanstvene informacije, med drugim tudi celotni genom, če bo že znan.

Ne vemo niti, česa vse še ne vemo

Danes je z latinskim "imenom in priimkom", takšno poimenovanje za vrte živih bitij je pred tremi stoletji uvedel švedski naravoslovec Carl von Linné (1707-78), opisanih še 1,8 milijona različnih vrst. A znanstveniki ocenjujejo, da smo še zelo na začetku izdelave popolnega seznama vseh življenjskih oblik na planetu. Ključna težava je, da niti ne vemo, česa vsega še ne vemo. Biologi ne znajo prav natančno določiti niti reda velikosti vseh vrst življenja, ki prebivajo na Zemlji. Ocene se gibljejo od vsega 4 milijone do 100 milijonov vrst in več. Po navadi navajajo kompromisno številko 10 milijonov, a je zelo nezanesljiva.

Seveda rastline in živali nikakor ne predstavljajo vseh oblik življenja na Zemlji. Če pustimo ob strani bolj eksotične primerke življenja, obstaja še ogromno najrazličnejših mikroorganizmov, ki jih še nikoli nismo niti videli, kaj šele opisali. Pri klasifikaciji mikroorganizmov se pojavljajo še nove težave, saj klasična definicija biološke vrste tu večinoma ni uporabna. Po šolski definiciji spadajo živa bitja v isto biološko vrsto, če se medsebojno lahko plodijo in imajo tudi plodne potomce. Vendar pa se mnogi mikroorganizmi sploh ne razmnožujejo spolno, prav tako pa deluje evolucija na tej mikro ravni življenja bistveno hitreje, tako da je določanje posameznih vrst zelo oteženo. Znanstveniki zato uporabljajo kar statistične prijeme, tako da vsa bitja, ki imajo zelo podoben genetski zapis, zberejo v isto vrsto.

Prvi del velikega projekta - postavitev spletne strani in digitalizacija čim večjega obsega literature ter herbarijskih in drugih naravoslovnih zbirk - že intenzivno poteka. Izvršni direktor EOL dr. James Edwards je na prvi javni predstavitvi projekta izrazil željo, da "bi bila v nekaj letih ob vsaki omembi kake biološke vrste na internetu zraven tudi povezava na stran v Enciklopediji življenja".

Sašo Dolenc

PRIHODNOST POLJEDELSTVA

Danes se v medijih veliko govori o "ekološkem kmetijstvu" in čim bolj "naravno pridelani hrani". Kot pomemben vir težav naše sodobne civilizacije mnogi krivijo opustitev tradicionalnega načina poljedelstva, ki ga je v obdobju po drugi svetovni vojni nadomestilo intenzivno kmetijstvo, pri katerem imajo pomembno vlogo umetna gnojila in škropiva, v zadnjem času pa tudi genetsko spremenjeni organizmi. A se pri tem prepogosto pozablja, da je bila prav iznajdba tradicionalnega kmetijstva prvi zares velik poseg človeka v okolje, kar je postopoma tudi bistveno spremenilo obličje planeta.

Danes je kmetijstvu namenjena že več kot tretjina (38 odstotkov) površine kopnega, pri čemer sta všteta tako poljedelstvo kot pašništvo. Čeprav se skupno število prebivalcev planeta še vedno iz leta v leto povečuje, pa je, nasprotno, za kmetijstvo uporabnih površin zmeraj manj. Po nekaterih ocenah letno izgubimo od 5 do 7 milijonov hektarjev polj, na katerih lahko pridelujemo hrano.

Rastlinski genetik Wes Jackson iz Kansasa v ZDA že dobrih trideset let razmišlja, kako bi poljedelstvo čim bolj približal idealu trajnostnega razvoja. Revija Smithsonian Magazine ga je prav zaradi izvirnih pogledov na kmetijstvo novembra 2005 uvrstila med 35 ključnih inovatorjev našega časa. Njegov pogled na prihodnost pridelave hrane je bistveno bolj radikalen kot katerega koli zelenih gibanj, ki se danes bojujejo proti s kemijo podprtemu poljedelstvu, za katero menijo, da je izgubilo stik s pristno naravo. Po Jacksonu osrednji problem naše civilizacije ni intenzivno kmetijstvo, ampak poljedelstvo samo po sebi, kakršno so razvili naši predniki že pred 10.000 leti.

Problem je star 10.000 let

Večino hranil, ki jih ljudje danes uporabljamo v prehrani, predstavljajo posredno ali neposredno rastline enoletnice, ki jih morajo kmetje vsako leto na novo saditi. Tudi živali, katerih meso in mleko je na naših jedilnikih, hranimo večinoma s poljščinami, ki vsako leto znova zrasejo iz semen. Po drugi strani pa so kar 85 odstotkov površine Severne Amerike nekoč pokrivale trajnice, ki zemljo bistveno bolj zavarujejo pred erozijo kot enoletnice. Prav tako sežejo korenine pri trajnicah bistveno globlje v zemljo, kar pomeni, da lahko črpajo hranilne snovi tudi iz nižjih plasti pod površjem, zato niso tako odvisne od nenadnih vremenskih nevšečnosti.

Jacksonova ključna ideja je, da se pri spopadu s perečimi problemi sodobne pridelave hrane ne vrnemo le sto let v preteklost, ampak kar za deset tisoč let. V mislih se je treba po njegovem vrniti v čas samega začetka poljedelstva. Takrat so naši predniki začeli razvijati poljedelstvo predvsem na enoletnicah, kar se je v naslednjih tisočletjih izkazalo kot dobra odločitev. Človeštvo se nikoli ne bi razvilo do civilizacijske stopnje, na kakršni smo danes, če ne bi imelo dovolj hrane, da so ljudje lahko razmišljali še o čem drugem kot zgolj o tem, kako nahraniti sebe in svojo družino.

Vendar pa je kmetijstvo, ki temelji na enoletnicah, po Jacksonovem mnenju danes prišlo do meje svojega razvoja. Zato predlaga, da bi večino poljščin, ki jih zdaj predstavljajo rastline enoletnice, zamenjali s trajnicami. Tako bi namreč bistveno zmanjšali erozijo in degradacijo zemlje, ki jo siromašita v obdobjih, ko na poljih ni rastlin. Trajnice v današnji prehrani so predvsem rastline, ki nam dajejo sadje, pa tudi začimbe. Skoraj nobena trajnica pa ne predstavlja osnovne hrane, kot so to pšenica, riž, koruza in krompir. Izjema so morda samo nekatere vrste banan, ki jih v Afriki uporabljajo za kuhanje.

Enoletnice in trajnice v poljedelstvu

Da imamo danes v poljedelstvu skoraj same enoletnice, ni naključje. Ko so naši predniki pred približno deset tisoč leti začeli uvajati kmetovanje, so morali najprej med užitnimi divjimi rastlinami najti tiste, ki se jih je dalo gojiti na njivah in vrtičkih. Nato so začeli te udomačene rastline sistematično selekcionirati, tako da so vsako leto znova posadili samo semena tistega dela pridelka, s katerim so bili najbolj zadovoljni. Tako so se skozi stoletja in tisočletja iz divjih rastlin počasi razvile udomačene poljščine, ki jih sadimo še danes in ki predstavljajo osnovno hrano večini človeštva. V plodnem polmesecu Bližnjega vzhoda so tako udomačili pšenico, na Kitajskem riž, v južnoameriških Andih krompir, na območju Mehike pa koruzo.

Čeprav so morda tudi nekatere trajnice dajale našim prednikom plodove, ki so bili primerni za obiranje in prehrano, pa te rastline niso bile deležne vsakoletne umetne selekcije, ki je izbirala le tista semena, ki so se ljudem zdela najboljša. Selekcija na enoletnicah je namreč veliko lažja kot na trajnicah, saj preprosto naslednje leto posadimo samo semena tistih rastlin, katerih pridelki so nam bili najbolj všeč.

Kot poročajo v članku Future Farming: A Return to Roots?, objavljenem v reviji Scientific American (avgust 2007), kar nekaj znanstvenikov že razmišlja o tem, da bi tudi trajnice kmalu ponovno vključili med poljščine, ki hranijo človeštvo. Da bi znanstveniki prišli do novih kulturnih rastlin, ki bi jih kmetje lahko gojili kot trajnice in bi počasi lahko vsaj deloma nadomestile enoletne kulture, imajo na voljo več možnosti. Lahko ravnajo enako kot naši davni predniki, ko so udomačili pšenico, koruzo, riž in podobne rastline. Lahko pa tudi križajo divje trajne različice rastlin, ki nimajo dobrega donosa, z udomačenimi enoletnicami, ki dajo zdaj, po tisočletjih kulturne selekcije, bistveno večji pridelek kot njihovi naravni predniki.

Ker gre pri razvoju poljedelskih trajnic za zamudne in dolgotrajne raziskave, velike korporacije v to področje znanosti ne vlagajo sredstev. Verjetno je velika podjetja, ki prodajajo semena in škropiva, malo tudi strah, da ob večji uporabi trajnic ne bodo več toliko zaslužila s sedanjimi izdelki, ki jih ponujajo na trgu. Vendar pa se bodo gotovo pojavile nove tržne niše z izdelki za vzdrževanje in obiranje poljskih trajnic, s čimer se bo prav tako dalo dobro zaslužiti, zato so takšni strahovi odveč. Vsekakor pa bodo morale največ sredstev za razvoj takšnih novih poljščin dati države, saj si nobeno še tako veliko podjetje ne more privoščiti, da bi investiralo veliko denarja v nekaj, kar bo morda tržno zanimivo šele čez več deset let.

Oranje lahko tudi škodi

Ob tem pa velja omeniti tudi zanimivo zgodbo kmetov iz južnega predela Brazilije. Čeprav je podnebje tistega okoliša zelo primerno za kmetovanje, se je tamkajšnja zemlja po mnogih zaporednih ciklih oranja, sajenja in žetve iztrošila. Zgornjo površino prsti, ki je ključna za klasičen način poljedelstva, je namreč začela uničevati erozija vode in vetra. Za izboljšanje kvalitete zemlje so zato kmetje na svojih njivah uporabljali vedno več umetnih gnojil, ta pa so hkrati zastrupljala tudi vodne vire.

Okoli leta 1990 so se razmere že tako poslabšale, da so kmetje poiskali pomoč pri strokovnjakih. Za učinkovito rešitev pa se je izkazal morda na prvi pogled zelo nenavaden nasvet, ki so ga kmetom predlagali agronomi in kmetijski svetovalci. Svetovali so jim, naj zemlje preprosto ne orjejo več. Ta alternativni pristop v poljedelstvu so v Braziliji poimenovali "plantio direto".

Oranje se je izkazalo za zelo učinkovit način izboljševanja kakovosti zemlje predvsem v Evropi in deželah s podobnim podnebjem. Na vetrovnih in deževnih območjih, kakršno je tudi območje južne Brazilije, pa je zemlja po oranju preveč izpostavljena eroziji in ji to lahko naredi več škode kot koristi. S tem ko brazilski kmetje zemlje niso več orali, so erozijo zmanjšali kar za 90 odstotkov. Ker so pustili ostanke požetih pridelkov na njivah, se je v zemlji zadržalo tudi več hranilnih snovi in vode, zato je bil pridelek spet boljši. Na območju Santa Catarina se je pridelek koruze na hektar od leta 1991 do 1999 povečal za 47 odstotkov, pridelek pšenice za 82 odstotkov, soje pa za 83 odstotkov. V tem delu Brazilije, kjer zemljo obdelujejo predvsem na manjših kmetijah, zdaj ne orje zemlje že več kot 100.000 kmetov, ki skupaj obdelujejo skoraj milijon hektarjev polj.

Prav tako je poljedelstvo brez oranja zmanjšalo stroške kmetov, saj za pripravo polja potrebujejo manj delovnih ur in manj goriva za traktorje. Spremenjena metoda kmetovanja je pozitivno vplivala tudi na okolje južne Brazilije. Tamkajšnja zrak in voda sta zdaj manj onesnažena. Ideja o kmetovanju brez oranja se je zato začela hitro širiti v okoliških pokrajinah, še posebno proti tropskim predelom Brazilije, pa tudi na drugih koncih Latinske Amerike.

Sašo Dolenc

S KOM VSE SI DELIMO PLANET?

Za okolico opuščenega naftnega terminala zraven velikega nakupovalnega središča na območju, imenovanem Canvey Wick v Essexu blizu Londona, so ugotovili, da ima več biološke pestrosti na kvadratni meter kot kateri koli naravni rezervat v državi. Poimenovali so ga kar »mali angleški deževni gozd« in postal je pravi romarski kraj za znanstvenike. Za neizobraženo oko je to le umazano območje, polno odsluženih avtomobilov, odvrženih plastičnih vrečk, pokvarjenih starih koles in zarjavelih nakupovalnih vozičkov. Del tega sto hektarov velikega ozemlja so uporabljali za motokros, drug del je pogorel.

Območje posebnega znanstvenega pomena

Na prvi pogled je to le nekakšno postapokaliptično območje oziroma izumrli del mesta, ki ga je treba čim prej spet vključiti v civilizacijo in kultivirati. A pokrajina je mrtva samo, če jo gledamo skozi naše urbane oči. S stališča narave pa je prava zakladnica življenja. Biologi so ugotovili, da tu domuje več kot 1300 različnih bioloških vrst, med katerimi jih je kar 32 na seznamu ogroženih. Našli so celo primerke hrošča, ki ga niso opazili že več kot pol stoletja in so bili prepričani, da je izumrl, in nekaj drugih žuželk, ki so tako redke, da niso imele niti angleškega imena. Po triletnem prizadevanju znanstvenikov in okoliških prebivalcev, da bi »mali angleški deževni gozd« ohranili, so 11. februarja 2005 sprejeli odlok, po katerem se 93 hektarjev območja Canvey Wick razglasi za »območje posebnega znanstvenega pomena« (Site of Special Scientific Interest – SSSI).  

Za obrambo teh nekaj hektarov površine so se morali naravoslovci kar namučiti. Potrebnega je bilo veliko agitiranja, da so širšo javnost prepričali v pomen tega nenavadnega področja mesta: »Naša najpomembnejša dediščina ni marmelada, ampak zakladnica, ki ji pravimo biodiverziteta. Najrazličnejše 'izboljšave' travnatih površin in intenzivno kmetijstvo so močno zmanjšali biološko raznolikost v Angliji. Ogrožene vrste no našle zatočišče na zapuščenih področjih, kot je opuščeno industrijsko področje okoli Northwick Road, Canvey Island, ki je zdaj eden od najbolj bogatih habitatov v Britaniji. /…/ Če ga uničimo, ne bomo nikoli več našli česa podobnega.«

Zanimivo je, da vsa ta biološka pestrost Canvey Wicka ni le posledica tega, da je bilo območje nekaj desetletij opuščeno in si je lahko narava sama postlala tako, kot ji najbolje ustreza. Prav nasprotno! Če se po tem okolišu ne bi nenehno preganjali otroci s kolesi in občasno kurili kresov, bi ga že zdavnaj preraslo grmovje in drevesa, kar bi bistveno spremenilo ekosistem in ga naredilo bolj podobnega okoliškim. Nenehno človeško poseganje na dvorišče tega zares nikoli delujočega naftnega terminala, saj so naložbo že med gradnjo opustili, je bilo – in je še zmeraj – nujno za nastanek in ohranjanje ekosistema, ki je zelo prijazen do mnogih vrst življenja. Naše intuitivno razumevanje pojmov umetno in naravno se v tem konkretnem primeru pomeša. To območje pri Londonu je postalo najbolj polno »narave« prav zato, ker ni naravno, ker so ljudje vanj ves čas umetno posegali.

Živimo v času velikega izumiranja?

Vendar bi bilo na podlagi tega neobičajnega angleškega primera povsem napačno sklepati, da poseganje človeka v naravo ni škodljivo, temveč celo koristno. Živimo v času, ko se biološka raznolikost življenja na našem planetu zelo hitro izgublja. Edward O. Wilson, eden najuglednejših ameriških biologov, napoveduje, da lahko do konca enaindvajsetega stoletja izumre polovica vseh bioloških vrst na planetu.  

Odkar smo ljudje na planetu postali ključni dejavnik spreminjanja okolja, se je po različnih ocenah stopnja izumiranja bioloških vrst povečala za od stokrat do tisočkrat. Nekateri znanstveniki pravijo celo, da so tudi to še prenizke ocene, saj lahko uničenje posameznega ekosistema, kot so recimo izginjajoči gozdovi na Filipinih, v trenutku za vedno izbriše celo množico različnih vrst živih bitij. Vse te izumrle vrste so seveda za vedno izgubljene.  

Včasih imamo napačno predstavo, da ljudje svoj planet že zelo dobro poznamo. Biologi, ki se ukvarjajo s proučevanjem raznolikosti življenjskih oblik, ocenjujejo, da ne poznamo vsaj še devetdesetih odstotkov vrst živih organizmov na Zemlji. Med približno desetimi odstotki, ki smo jih že odkrili, smo jih le peščico podrobneje proučili, veliki večini pa smo podelili le latinsko ime.

S kom vse si delimo planet?

V stoletjih raziskovanja življenja so naravoslovci za natančnejše raziskovanje izbrali le nekaj tipičnih vrst živih bitij. Zgradbo in delovanje teh živih bitij poznamo danes že zelo podrobno, saj smo jim prebrali tudi že genome, a vseeno je to le peščica vseh organizmov, ki naseljujejo naš planet. Med enoceličarji je recimo takšno »modelno« bitje bakterija Escherichia coli, ki prebiva v prebavnem traktu sesalcev. Še posebej genetiki so natančno proučili vinsko mušico (Drosophila melanogaster), saj jo je lahko gojiti in tudi razmnožuje se dokaj hitro. Zelo natančno poznamo seveda tudi vrsto Homo sapiens pa še nekaj drugih tipičnih predstavnikov večjih skupin živih bitij.  

Med živalmi so najbolj raziskana skupina ptiči, ki jih naravoslovci in pustolovci opazujejo in zbirajo že stoletja. Še vedno pa ornitologi v povprečju dodajo po tri nove vrste ptičev vsako leto na seznam 10.000 že opisanih v znanstveni literaturi. Med rastlinami so najbolj raziskane kritosemenke (cvetnice), kjer poznamo 280.000 vrst, ocenjujejo pa, da jih je vsaj še 40.000 neodkritih. Verjetno bo vse presenetil naslednji podatek. Najštevilnejše živali na planetu so nematopodi. Kar štiri od petih zemeljskih živali spadajo v to skupino. O večini teh »glist« ne vemo skoraj nič, a verjetno so že zaradi svoje številčnosti zelo pomemben element globalnega ekosistema. V vsaki pesti zemlje jih je po več tisoč, najdemo pa jih v morjih in na kopnem. Najbolj raznolika skupina živali so žuželke, saj so opisali že skoraj milijon vrst, ki spadajo v to skupino, v kateri je bila evolucija, kot kaže, najbolj aktivna.

Koliko je različnih živih bitij na planetu?

Če se spustimo niže v kraljestvo bakterij, so številke še bolj presenetljive. Ocenjujejo, da je v toni plodne zemlje približno štiri milijone vrst bakterij. V dolgem obdobju evolucije si je vsaka od teh bakterij našla svojo malo ekološko nišo, v kateri uspeva. Še zdaleč pa ne vemo, kakšne vse so te bakterijske prilagoditve in kaj vse bakterije v plodni zemlji počnejo, vemo le, da smo od njih eksistencialno odvisni. Že samo v naši ustni votlini prebiva sedemsto vrst bakterij, ki so naše prijateljice in nas varujejo tudi pred drugimi nevarnejšimi mikroorganizmi.  

Koliko različnih rastlin, živali in mikroorganizmov sestavlja biosfero planeta Zemlje? Z latinskimi imeli so biologi že poimenovali nekaj manj kot dva milijona vrst, nihče pa ne ve natančno, koliko je še neodkritih. Ocene so zelo različne in se gibljejo celo čez več velikostnih redov, kar je za tako jasno definirano vprašanje, ki si ga naravoslovci postavljajo že nekaj stoletij, dokaj nenavadno. Število različnih vrst življenja na planetu naj bi se gibalo med deset in sto milijoni.  

Sašo Dolenc

CARL VON LINNÉ IN POROKE RASTLIN

Natanko pred tristo leti se je rodil švedski naravoslovec Carl von Linné (1707-78), ki je že za časa svojega življenja postal razvpito ime evropske znanosti. O sebi je imel zelo dobro mnenje, saj v avtobiografiji ni skoparil s slavospevi na svoj račun: »Nihče ni bil večji botanik ali zoolog. Nihče ni napisal več knjig, bolj natančno, sistematično in na osnovi lastnih izkušenj. Nihče ni temeljiteje spremenil celotne znanosti in začel z novo dobo.« A v opevanju lastne veličine ni bil osamljen, saj so imeli o njem zelo dobro mnenje tudi drugi veliki učenjaki tiste dobe. Jean-Jacques Rousseau mu je poslal sporočilo: »Povejte mu, da ne poznam večjega človeka na zemlji.« Johann Wolfgang von Goethe pa je o njem zapisal: »Z izjemo Shakespeara in Spinoze, med ne več živimi ne poznam nikogar, ki bi name močneje vplival!«

Hotel je biti drugi Adam

Osemnajsto stoletje pogosto imenujemo tudi »doba klasificiranja« in Linné je bil njen najbolj tipični predstavnik. Linnéja se tudi po treh stoletjih spominjamo predvsem zato, ker je ustvaril učinkovit in preprost sistem poimenovanja in klasifikacije živih bitij, ki ga uporabljamo še danes. A sistematika ni bila njegova edina naravoslovna strast. Imel je tudi vizionarsko idejo, da bi v univerzitetnem mestecu na Švedskem, kjer je prebival, znova ustvaril raj na zemlji. Z vsega sveta je želel zbrati rastline in živali ter jih vzgojiti, da bi lahko živele v ne preveč prijaznem švedskem podnebju.

Linné je sebe videl kot nekakšnega drugega Adama. V raju je biblijski Adam poznal imena vseh živali, ki jih je tja postavil Bog. Linnéjeva želja je bila, da bi v botaničnih vrtovih švedske Uppsale poustvaril takšen naravni paradiž. Po njegovo je bil izvirni biblični raj na enem manjših tropskih otokov, od koder naj bi se rastline in živali počasi širile povsod po svetu in se prilagajale na druga hladnejša podnebja, a hkrati po svojem bistvu ostajale enake. Njegova »znanstvena« ideja je bila, da lahko to sicer spontano prilagajanje izvorno tropskih rastlin na drugačne podnebne razmere znova umetno spodbudi. Prepričan je bil, da če so se rastline nekoč že prilagodile na drugačne vremenske razmere, se lahko znova prilagodijo.

Ustvarjanje drugega raja

Za cilj si je zastavil, da bo na Švedskem ustvaril nov zemeljski raj. Naokoli po svetu je pošiljal svoje asistente in študente, da so mu iz oddaljenih krajev prinašali eksotične rastline, ki jih je poskušal nato počasi navaditi na ne ravno prijazno švedsko podnebje. Rastline iz toplejših krajev je najprej posadil na južnem delu države, nato pa jih počasi selil proti Uppsali. Njegovi odposlanci so recimo iz Kitajke poskušali na Švedsko prenesti čajevec in riž, pa tudi murve, da bi na njih gojili sviloprejke.

Linnéjeve ideje, da bi na Švedskem gojil čim več rastlin, so imele zadaj predvsem željo, da bi postala Švedska ekonomsko čim bolj neodvisna. Ekonomijo so si takrat razlagali zelo mitično. Vse težave s prehrano dežele bi bile rešene, če bi naravoslovcem uspelo v posamezni državi ustvariti rajske razmere, pri čemer so imeli v mislih nekakšno ekološko harmonijo, kot naj bi jo Bog izvorno ustvaril le v raju. Nekateri učenjaki so sicer modrovali, da naj bi Bog raztresel naravne dobrine po različnih koncih sveta, da bi spodbudil mednarodno trgovino, a Linné se s tem ni strinjal.

Vendar je megalomanski načrt vizionarskega naravoslovca trčil ob nepremostljivo oviro, ob švedsko vreme. Kljub zvitim poskusom, da bi eksotične rastline počasi privajal na lokalno podnebje, je malokateri uspelo preživeti dlje časa v novih krajih. Zanimivo pa je, da bi lahko Linnéju uspel pomemben preboj s krompirjem, ki je bogat s kalorijami, a je bil na žalost prepričan, da je strupen. Soroden naj bi bil z zelo strupeno volčjo češnjo, zato naj ga po njegovem mnenju še prašiči ne bi marali. Žal se nihče ni spomnil, da bi skuhali le gomolje in jih jedli tako, kot jemo krompir danes. So pa v tistem času že spoznali, da se lahko iz krompirja izdelujejo žgane pijače in celo prašek za posipanje lasulj, ki so bile takrat v modi. Avtorica te ideje je postala celo prva ženska, ki so jo sprejeli v Švedsko akademijo znanosti, in edina, ki jo je ta čast doletela pred začetkom dvajsetega stoletja.

Rastlinam dal imena in priimke

Linnéjevi odposlanci so spotoma, ko so povsod po svetu nabirali eksotične rastline, predstavljali lokalnim naravoslovcem tudi Linnéjev sistem razvrščanja živih bitij, ki se je zaradi svoje preprostosti hitro prijel in postal veliko uspešnejši kot ideja, da bi na Švedskem ustvarili kopijo raja.

Linnéjev sistem je zelo učinkovit, saj je vsako rastlino ali žival označil zgolj z dvema latinskima imenoma, podobno kot se ljudje identificiramo z imenom in priimkom. Latinska imena je izbral zato, da bi bil sistem univerzalen, drugače bi se lahko kak narod počutil zapostavljenega. Do tedaj so naravoslovci za poimenovanje narave uporabljali najrazličnejše pripomočke, ki so bili običajno zelo nepraktični. Prav lahko se je namreč zgodilo, da je kaka rastlina dobila opisno ime, ki je bilo dolgo petnajst besed in več.

Manj pa je danes znano, da je bil njegov sistem razvrščanja rastlin v času, ko ga je objavil, zelo kontroverzen. Kritizirali so ga, da klasificira po metodi, ki ni naravna, ampak jo je sam izbral, tako da nasilno deli rastline v namišljene klasifikacijske skupine. Pomembno težavo je kritikom pomenila tudi odločitev, da bo rastline klasificiral glede na njihove reprodukcijske organe.

Čeprav se danes morda sliši nenavadno, so naravoslovci ugotovili, da se tudi rastline razmnožujejo spolno, šele konec sedemnajstega stoletja. Linnéjev ključ za določanje rastlinskih vrst je temeljil prav na »porokah rastlin«, kot je svojo metodo zelo nazorno opisal. Uvedel je klasifikacijo, ki je izhajala iz števila mož (prašniki) in žena (pestiči) v posamezni rastlinski zakonski zvezi.

Nemoralna klasifikacija rastlin?

V svojem temeljnem delu Systema Naturae, ki je prvič izšlo leta 1735, je razdelil svet rastlin najprej na razrede glede na število, relativno velikost in lego moških članov »rastlinske zakonske zveze«, ki jim danes pravimo prašniki. Ti razredi so se nato glede na število, relativno velikost in lego ženskih članov zakonske zveze ali pestičev delili še na rede. Naprej so se ti po zgradbi cvetov ali plodov delili na rodove, rodovi pa na vrste po zgradbi listov in drugih lastnosti rastlin.

Linnéjev sistem klasifikacije je bil seveda povsem umetno ustvarjen. Čeprav je temeljil na zgradbi rastlinskih spolnih organov, nikakor ni izhajal iz poznavanja resničnega načina delovanja teh organov, ampak je bil njegov cilj, da bi rastline samo učinkovito razdelil v sistem in jih poimenoval. Izhajal je le iz zgradbe spolnih organov, funkcija ga ni prav nič zanimala.

Vseeno ni nenavadno, da so varuhi javne morale tistega časa poskušali mlada dekleta obvarovati pred škodljivimi vplivi botanične izobrazbe. Linné je namreč govoril o bistvenih organih rastlin kot o moškem in ženski na poročno noč, tudi za druge dele je uporabljal zelo nenavadne nazive, kot sta recimo odeja in nevestina postelja.

V deseti izdaji knjige Systema Naturae je uvedel nov pojem Mammalia, ki je združeval veliko skupino živali, ki ji še danes pravimo sesalci. Zanimivo je, da je za skupno značilnost, po kateri je poimenoval skupino, izbral prav ženske prsi, čeprav bi se prav lahko odločil tudi kakšno drugo skupno lastnost te skupine. V isti izdaji knjige je v svoj sistem klasifikacije vpeljal tudi poimenovanje Homo sapiens za človeško vrsto.

Sašo Dolenc

ZNAMO NAPOVEDATI PRETEKLOST?

Podnebje na Zemlji je v milijonih let svojega obstoja doživelo že marsikaj. Razmere na Zemljinem površju so v dolgi geološki zgodovini prešle skozi mnoge temperaturne ekstreme, a življenje je vsakič našlo način, da je nekako preživelo. Pred približno 50 milijoni let na površju našega planeta ni bilo ledu, na otokih blizu severnega pola pa so rasla velikanska drevesa. Za obdobja še veliko bolj nazaj v času pa obstajajo močni dokazi, da je bila vsa površina Zemlje krajši čas celo povsem prekrita z debelim ledenim oklepom tudi na območju ekvatorja.

Naravni vzroki za podnebne spremembe

Čeprav se nam morda intuitivno zdi drugače, narava še zdaleč ni nekaj harmoničnega in stanovitnega, ki bi jo ljudje s svojo povečano dejavnostjo intenzivnega kmetijstva in industrializacije v zadnjih stoletjih pahnili iz nekakšnega »kozmičnega ravnovesja«. Vendar spoznanje, da je naš planet v milijonih let videl že mnoge temperaturne skrajnosti, ne sme biti argument, da se z novimi dokazi, da je človeštvo postalo pomemben dejavnik v globalni klimi Zemlje, ne bi resno in argumentirano soočili. Škodljivo je tako brezglavo agitiranje, da je nujno treba nekaj storiti, drugače se bo zgodila katastrofa, kot tudi zmanjševanje pomena svaril znanstvenikov, da se dogajajo pomembne spremembe, katerih nepredvidljive dolgoročne posledice so lahko za človeštvo zelo neugodne.

S proučevanjem mehurčkov zraka, ki so se ujeli pred mnogimi leti v sneg in so danes še vedno zamrznjeni globoko v ledenikih Grenlandije in Antarktike, lahko znanstveniki dokaj zanesljivo za nazaj rekonstruirajo, kakšno je bilo podnebje na planetu v preteklih dobah. Z analizo kemične sestave zraka v mehurčkih lahko rekonstruirajo pretekle količine posameznih plinov v zraku in tudi temperaturo površja Zemlje v času, ko se je mehurček ujel v ledeno past. V veliko pomoč so jim tudi sedimenti v oceanih, saj je njihovo odlaganje odvisno od temperature in še nekaterih drugih dejavnikov, tako da lahko tudi iz njihove debeline sklepajo, kaj se je na Zemlji dogajalo pred mnogimi milijoni let.

Na podlagi teh podatkov so klimatologi ugotovili, da sta ciklično menjavanje ledenih dob v zadnjih treh milijonih let verjetno povzročila orbita gibanja našega planeta okoli Sonca in nagib osi vrtenja planeta. Količina sončne energije, ki prispe na Zemljo, se v tem obdobju ni spreminjala, razlike so bile le v porazdelitvi energije med različnimi zemljepisnimi širinami. Ker je severna Zemljina polobla bolj pokrita s kontinenti kot južna, kjer prevladujejo predvsem oceani, se sončna energija ni absorbirala v isti meri na obeh delih planeta. Če padajo sončni žarki bolj navpično na območje severne poloble, takrat ko je Zemlja bliže Soncu, bo to povzročilo, da se poleti na severni polobli stali večina snega in ledu. Če pa je Sonce najmočnejše takrat, ko je poletje na južni polobli, to lahko povzroči, da se sneg in led v naših krajih ne stalita popolnoma, ampak se začneta nabirati, kar lahko povzroči ledeno dobo. Na zadnje ledene dobe je tako zelo verjetno vplivalo součinkovanje orbite gibanja našega planeta in globalne razporeditve kontinentov in morij po severni in južni polobli.

Metuljev učinek

Zgolj ta zunanji dejavnik spreminjanja kota padanja sončnih žarkov na površino planeta povzroči zelo majhne variacije v porazdelitvi energije po površju Zemlje, kar ni velik problem. Težava je, da lahko že majhne zunanje spremembe povzročijo, da se kateri od mehanizmov, ki skrbi za pretakanje toplote med različnimi konci planeta, poruši ali spremeni, kar lahko v kratkem času določenemu predelu planeta možno spremeni podnebje. Najbolj poznan primer je zalivski tok, ki v Atlantskem oceanu skrbi, da se topla voda z območja ekvatorja pretaka proti severu in tako ogreva Severno Ameriko in Evropo. Če zalivski tok usahne, se lahko povprečna temperatura v Evropi hitro zniža za nekaj stopinj, kar nikakor ni zanemarljivo. To se je pred dobrimi deset tisoč leti že zgodilo (t. i. doba »Younger Dryas«), ko se je v kratkem obdobju stalilo veliko ledenikov in je v morje steklo veliko sladke vode, ki je spremenila vzorec kroženja oceanskih tokov. Nekateri znanstveniki zagovarjajo tudi hipotezo, da naj bi ta podnebna sprememba sprožila neolitsko revolucijo na območju Levanta oziroma začetek poljedelstva na Bližnjem vzhodu.

Problem proučevanja podnebja je, da lahko že majhni zunanji vplivi povzročijo velike spremembe. Fizika in kemija dogajanja v ozračju in na površju Zemlje sta dobro znani, težava je le, da enačb ni mogoče eksaktno rešiti. Nemogoče je slediti vsaki molekuli, treba je sklepati kompromise. Pomembna težava klimatologov, ki z računalniškimi modeli simulirajo prihodnja in pretekla dogajanja v ozračju, je tudi to, da so učinki različnih parametrov, ki vplivajo na razvoj podnebja, med seboj zelo prepleteni.

Vsi znanstveniki so si enotni, za koliko bi se povečala povprečna temperatura, če bi količino ogljikovega dioksida v atmosferi podvojili. Problem je, da sprememba zgolj ene sestavine vedno vpliva tudi na druge dele sistema, kar lahko povzroči nove spremembe. Parametri podnebnega sistema so povezani v povratnih zankah, tako da sprememba enega povzroči drugačno obnašanje drugih, skupno dogajanje v takšnemu sistemu pa je težko napovedati.

Najprej moramo znati napovedati preteklost

Eden pomembnih načinov raziskovanja, koliko vpliva na globalne podnebne spremembe človek, je računalniško modeliranje razvoja zemeljskega podnebja za obdobje zadnjih sto let. Znanstveniki v računalnikih najprej ustvarijo poenostavljen model zemeljskega površja in atmosfere, nato korak za korakom izračunavajo, kako fizikalne enačbe napovedujejo spreminjanje posameznih količin, ki opisujejo podnebje. Podobne modele uporabljajo tudi za napovedovanje vremena, a le za obdobja nekaj dni, ne desetletij ali celo stoletij.

Če bi o zanesljivosti napovedi takšnih modelov sklepali na podlagi točnosti dnevne vremenske napovedi, bi bili verjetno veliki skeptiki. A pri modeliranju obnašanja podnebja za daljša obdobja ne gledajo konkretnega vremena na posameznih območjih, ampak samo povprečno temperaturo površja in podobne globalne parametre, ki pa jih je mogoče natančneje napovedati. Na voljo je tudi več neodvisnih matematičnih modelov, ki vsak malo drugače opisujejo površje in atmosfero ter ocenjujejo napake, tako da je lahko dober način preverjanja napovedi tudi primerjava izračunov različnih neodvisnih raziskovalnih skupin, ki so razvile neodvisne računalniške modele za izračunavanje dogajanja v atmosferi.

Človek vpliva na podnebje?

Zanimiva je primerjava, ko v modelu upoštevajo samo naravne vplive na podnebje in tako izračunajo gibanje povprečne temperature za zadnjih sto let, nato upoštevajo še vplive človeka in znova preverijo izračune. Napovedi modelov različnih raziskovalnih skupin imajo nekaj skupnih točk. Do sedemdesetih let se napovedi za zgolj naravne vplive ujemajo s tistimi, ki upoštevajo tudi človeško dejavnost. Pred približno tremi desetletji pa se napovedi modelov za povprečno temperaturo površja razidejo. Modeli, ki upoštevajo človeško delovanje, napovedujejo dvig temperature in se ujemajo z izmerjenimi temperaturami.

Te izračune klimatologi nenehno ponavljajo in upoštevajo čedalje več dejavnikov, a izkazalo se je, da razvoja podnebja v zadnjih treh desetletjih ni mogoče modelirati brez upoštevanja vplivov človeka. Zgolj z naravnimi dejavniki dejanskega gibanja temperatur za pretekla desetletja ni mogoče rekonstruirati, kar je močan dokaz, da smo ljudje s svojo dejavnostjo že močno posegli v zemeljsko podnebje.  

Sašo Dolenc

KAKŠEN BI BIL SVET BREZ LJUDI

Kaj če nekega jutra na Zemlji nenadoma ne bi bilo več ljudi? Vse drugo bi ostalo povsem nespremenjeno, le ljudje bi čez noč skrivnostno izginili. Bi se podobe mest, vasi in drugih delov površja planeta hitro spremenile? Bi bila Zemlja videti že dan potem bolj "naravno"? Katere rastline in živali bi se najbolj namnožile, ko nas ne bi bilo več, in katere bi hitro izumrle? Kaj bi od človeštva ostalo čez stotine, tisoče in milijone let?

Svet brez ljudi seveda ni naslov novega filma katastrofe, ampak gre za preprost miselni eksperiment, ki si ga je zamislil ameriški novinar Alan Weisman. V množici najrazličnejših razprav o spreminjanju okolja in vplivu človeštva na stanje planeta se mu je zdelo zanimivo opisati, kako bi se podoba Zemlje spremenila, če nas nenadoma ne bi bilo več. Ker sam ni znanstvenik, se je z enakim vprašanjem obrnil na številne strokovnjake in obiskal kar nekaj zanimivih predelov planeta. S pomočjo zbranih informacij je napisal knjigo The World Without Us (Thomas Dunne Books, 2007), ki je hitro postala uspešnica. Recenzenti jo opisujejo kot nekakšno mešanico popularne znanosti in fantazijske zgodbe, v kateri se je kar ves planet spremenil v ogromno hišo duhov.

Če nas ne bi bilo

Weisman, sicer profesor novinarstva na University of Arizona, se v knjigi ne sprašuje, zakaj so - oziroma bi lahko - ljudje izginili s površja planeta, ampak vzame "svet brez ljudi" le za izhodišče. Zanima ga predvsem, kaj bi se z okoljem na Zemlji dogajalo, ko nas nenadoma ne bi bilo več zraven. Vseskozi pa opozarja, da scenariji dogodkov, ki jih opisuje v knjigi, niso namenjeni le zabavi, ampak gre za pomemben miselni eksperiment, s pomočjo katerega se lahko marsikaj naučimo o nas samih in naši civilizaciji, ki smo jo skozi tisočletja ustvarili na planetu.

Knjiga se začenja v pragozdu na meji med Poljsko in Belorusijo. To je eno redkih območij Evrope, ki je po spletu okoliščin skozi stoletja ostalo skorajda nedotaknjeno. Od srednjega veka naprej je bil gozd zasebno lovišče poljskih kraljev in ruskih carjev, tako da vanj človeška roka skorajda ni posegala. Po drugi svetovni vojni pa so ga preuredili v nacionalni park, v katerem so posegi človeka zelo omejeni.

Poljski pragozd Weisman opisuje z enakimi besedami, kot sta o gozdu pisala brata Grimm v svojih pravljicah: velika drevesa na debelo poraščena z mahom, v daljavi pa se sliši zavijanje volkov… Zanj pravi, da je le majhen ostanek podobe Evrope, kakršna bi bila še danes, če naši davni predniki ne bi nikoli zapustili Afrike in poselili drugih koncev sveta.

Kako velik vpliv ima človek na podobo okolja, lahko najlepše vidimo, ko gledamo pokrajino iz letala. Iz zraka je videti podoba pokrajine še bistveno bolj prilagojena človeku, kot se nam zdi s tal. Moramo se namreč zavedati, da tudi predeli, za katere v vsakdanjem jeziku pravimo, da so naravni, še zdaleč ne bi bili takšni, če nas nenadoma ne bi bilo več. Za travnike vsi vemo, da se lahko hitro zarastejo, če jih nehamo kositi. Prav tako neobdelana polja kmalu niso več takšna, kakršnih smo navajeni.

Po spletu naključij pa je na Zemlji vseeno nekaj območij, kamor človek ne posega več. To so večinoma naravni rezervati, v katerih želimo ohraniti naravo, kakršna je že tisoče in milijone let, a obstajajo tudi območja, kamor človek ne posega iz drugih vzrokov, ne le naravovarstvenih.

Weisman je ob pripravah na pisanje knjige obiskal demilitarizirano cono med Severno in Južno Korejo, kjer si že dolga desetletja stojita nasproti dve mogočni vojaški sili, vmes pa je nekaj kilometrov širok pas, ki ga nihče ne vzdržuje. Prav zato, ker te nikogaršnje zemlje nihče ne obdeluje, se je tam naselilo veliko živalskih vrst, ki drugje zaradi posegov človeka ne morejo uspevati, tam pa, čeprav se sliši morda nenavadno, najdejo svoj mir. Na tem nikogaršnjem ozemlju lahko najdemo kar nekaj vrst, ki bi že izumrle, če ne bi našle tega nenavadnega pribežališča, kjer jih nihče ne moti, če odmislimo glasna propagandna sporočila, ki jih ena in druga stran ob razmejitveni črti občasno predvajata po ozvočenju.

Kaj bi našli "marsovski" arheologi?

Zanimivo se je tudi vprašati, kaj bi čez mnogo let ostalo za človeštvom, ko nas že dolgo časa ne bi bilo več. Kaj bi arheologi iz oddaljene galaksije lahko izkopali izpod debelih plasti najrazličnejših nanosov, ki bi sčasoma prekrili naše posege v okolje? Poleg bronastih skulptur, ki bi gotovo zelo dolgo kljubovale zobu časa in bi zadržale svojo obliko tudi še čez milijone let, bi se zelo dolgo ohranile tudi nekatere umetne mase. Preden bi se s pomočjo evolucije kake bakterije prilagodile novemu okolju do te mere, da bi znale razgrajevati tudi katere od umetnih mas, ki smo jih iznašli ljudje, bi preteklo zelo veliko časa.

Nasploh je naš urbani svet veliko bolj krhek, kot se nam morda zdi. Morda železobetonske konstrukcije niso tako trajne, kot so videti. Včasih se premalo zavedamo, da za normalno delovanje osnovne mestne infrastrukture skrbi zelo veliko ljudi in tehnologija, ki poganja vse skupaj, nikakor ni preprosta. Že ko zmanjka električne energije, se podoba mesta takoj bistveno spremeni, kar smo vsi že kdaj izkusili. Če pa elektrike ni dlje časa in prenehajo delovati tudi nadomestni agregati, ki poganjajo najbolj nujne naprave, ki skrbijo za normalno delovanje urbanih okolij, se lahko kaj hitro začnejo dogajati zelo čudne reči.

Manhattan je vsaj za Američane sinonim za urbano okolje, zato je Weisman obiskal inženirje, ki skrbijo, da osrednji del New Yorka ohranja podobo, kakršno ima danes. Za primer navedimo le, kaj se dogaja v newyorškem podzemlju. Marsikdo od prebivalcev Manhattna se verjetno sploh ne zaveda, da iz sistema podzemne železnice vsak dan izčrpajo velikanske količine vode. Če bi se črpalke nenadoma ustavile, bi podzemne predore hitro zalila voda, kar bi zelo kmalu povzročilo pomembne spremembe tudi na površju.

Harmonija kozmosa

V zahodnem svetu je vse več pripadnikov nekakšne novodobne religije, ki verjame v harmonijo kozmosa oziroma v prvinsko naravo, ki se ji mora človek prilagoditi, ne pa jo poskušati uravnavati. Skupna značilnost takšnih gibanj, ki prevladujejo tudi v naravovarstvenih oziroma "zelenih" gibanjih, je vera v harmonični "naravni" ustroj sveta, ki ga človek s svojim početjem lahko vrže iz dobro namazanih tirnic. Ti novodobni verniki "harmoničnega sveta" so prepričani, da "Mati Narava" kot nekakšna univerzalna boginja biosfere ureja in kontrolira vse tako, da je za harmonijo celote kar najbolje. In ljudje jo lahko s svojimi posegi v naravni krogotok samo motimo oziroma jo v skrajnem primeru povsem vržemo iz njenega ritma.

Weismanovo knjigo je morda najbolj zanimivo brati prav skupaj z najrazličnejšimi apokaliptičnimi napovedmi o poseganju človeka v okolje, ki vodi v katastrofo, če se ne bomo vrnili k "pristni naravi". Če ima takšen miselni poskus kakšno globljo poanto za naš današnji čas, bi jo verjetno lahko strnili v ugotovitev, da povratka "nazaj k naravi" ni. Kakršnokoli sanjarjenje o vrnitvi nazaj v pristne čase, ko smo bili še eno z naravo in je vladala harmonija, je treba opustiti. Če kaj, nam danes lahko le nove tehnologije pomagajo rešiti svet, da bomo lahko še dolgo in zadovoljno živeli z enakim ali še boljšim standardom kot danes. Čeprav se morda vernikom harmonične narave zdi, da so nove tehnologije del problema in ne del rešitve, je Weismanova zgodba o "povsem naravnem svetu", ko ljudi ne bi bilo več nikjer, dobro opozorilo, da takšen svet še zdaleč ni podoba raja.

Sašo Dolenc

ZNANOST NA EVERESTU

Konec maja 2007 je najvišjo goro sveta osvojila nenavadna znanstvena ekspedicija. Poleg šerp jo je sestavljalo še pet anestezistov, dva zdravnika splošne medicine in žilni kirurg. Na samem vrhu Everesta so nameravali izvesti nekaj meritev, ki zahtevajo maksimalno pazljivost tudi v manj ekstremnih okoliščinah, na "strehi sveta" pa jih ni do tedaj izvedel še nihče. Objekt raziskovanja skupine zdravnikov ni bila ne gora sama niti okoliščine na gori, ampak so preiskovali kar svoja lastna telesa.

Raziskovalci, ki so osvojili vrh Everesta, so predstavljali le del velike britanske znanstvene ekspedicije Caudwell Xtreme Everest, ki je raziskovala prilagajanje človeškega telesa na hipoksijo, kot se strokovno imenuje nezadostna preskrba tkiv s kisikom.

Ker na samem vrhu Everesta razmere niso dovoljevale, da bi dlje časa ostali na istem mestu, so ključne meritve izvedli 450 metrov pod vrhom. Ekipa zdravnikov je na nadmorski višini, na kateri sicer letijo potniška letala, vzela štiri vzorce arterijske krvi in en kontrolni vzorec venozne krvi. Šerpa je te vzorce nato odnesel z višine 8400 metrov v drug bazni tabor na višini 6300 metrov, za kar je porabil le dve uri. Tam so krvne vzorce takoj analizirali in izmerili najmanjše vrednosti kisika v krvi, kar so jih kdaj zaznali pri katerem koli še živem in normalno delujočem sesalcu.

Znanost razredčenega zraka

Večina zdravnikov, ki so vodili ekspedicijo v Himalajo, je zaposlenih na oddelkih za intenzivno medicino, kjer je prav hipoksija oziroma pomanjkljiva preskrba s kisikom eden od pomembnih vzrokov smrti med hudo bolnimi. Med svojim delom so večkrat opazili, da si nekateri pacienti lahko opomorejo tudi v zelo težkih okoliščinah, drugi pa podležejo že pri bistveno manjšem pomanjkanju preskrbe tkiv s kisikom. Ker medicina še ne zna pojasniti, kaj je vzrok za take razlike med posamezniki, so si prav to vprašanje zastavili tudi zdravniki-alpinisti in ga poskušali razrešiti z obsežno raziskavo na pobočjih Everesta.

Raziskovalce je v prvi vrsti zanimalo, do kakšnih sprememb pride v človeškem telesu, ko se to postopoma navaja na razmere kroničnega pomanjkanja kisika. Vsi vemo, da se morajo hribolazci, preden osvojijo res visoke vrhove, najprej aklimatizirati na nižjih vzpetinah. Med aklimatizacijskimi vzponi se telo deloma prilagodi na razmere, ko v okolici ni dovolj kisika, in lahko tako dokaj normalno deluje.

Znano pa je, da zmožnost aklimatizacije ni enaka pri vseh ljudeh, nanjo tudi ne vpliva splošna fizična kondicija. Zelo dober atlet na nižjih nadmorskih višinah nima nobenega zagotovila, da bo lahko dobro premagoval napore tudi na velikih višinah. Nekaterim je dano, da se njihovo telo prilagodi ekstremnemu pomanjkanju kisika, medtem ko drugi hitreje zbolijo in ob daljši izpostavljenosti takim razmeram tudi umrejo.

Zdravnike je zanimalo tudi, do kakšnih sprememb prihaja med aklimatizacijo na ravni celic. Postavili so hipotezo, da ni pomembno samo povečanje pritoka kisika iz atmosfere v tkiva, ampak se v celicah vzpostavi tudi bolj učinkovita izraba kisika. Če jim bo uspelo odkriti mehanizme, ki tkiva pripravijo do tega, da zadovoljivo delujejo tudi ob pomanjkljivi oskrbi s kisikom, lahko to bistveno pripomore k iskanju novih pristopov zdravljenja mnogih kritično bolnih pacientov.

Podjetnik daroval pol milijona funtov

Ekspedicija je potekala pod okriljem Centra za medicino ekstremnih okolij (The Centre for Altitude, Space and Extreme Environment Medicine - CASE) pri University College London. CASE je leta 2000 ustanovila skupina zdravnikov, ki jih je zanimalo tako raziskovanje človeške fiziologije kot tudi ekstremni športi.

O samem podvigu je BBC posnel dokumentarno oddajo v sklopu serije Horizon. BBC-jevi snemalci so znanstvenikom sledili vse do vrha Everesta in posneli večino atraktivnih eksperimentov, vključno z jemanjem vzorcev arterijske krvi na višini 8400 metrov in poganjanjem sobnega kolesa v šotoru na višini 7950 metrov.

Zanimivo pa je, da ta obsežna znanstvena raziskava ni financirana iz državnih sredstev in skladov, namenjenih za znanost, temveč le iz zasebnih virov. Največji posamični donator, ki je prispeval pol milijona angleških funtov, je podjetnik in milijarder John Caudwell, ki je bil hkrati tudi eden od prostovoljcev, ki so se povzpeli do prvega baznega tabora in tam opravili medicinske teste. Med večjimi sponzorji so tudi nekatera farmacevtska podjetja in proizvajalci biomedicinske opreme.

Reševanje zapuščene alpinistke

Ekipa znanstvenikov, ki so bili vsi vrhunski zdravniki, je imela ob svojih raziskavah veliko dela tudi z drugimi odpravami, ki so prav takrat osvajale najvišjo goro sveta. Znano je, da na tako velikih višinah posameznik težko poskrbi sam zase, kaj šele, da bi pomagal drugim.

Ko je zdravnikom-alpinistom v četrtem baznem taboru na Južnem sedlu (7950 m) končno uspelo postaviti najvišje ležeči raziskovalni laboratorij na svetu, so izvedeli, da je nepalska ekspedicija na poti z vrha zapustila dvaindvajsetletno soplezalko, ki je nato sama poskušala doseči bazni tabor. Skoraj nezavestno jo je po naključju našel ameriški himalajski veteran, ki se je s šerpo vračal z vrha.

Ponudil ji je dodatni kisik in ji dal injekcijo steroidov, nato pa sta jo s šerpo štiri ure vlekla do četrtega baznega tabora, kjer je bila ekipa zdravnikov. Ti so hitro ocenili, da jo lahko reši le takojšen spust v dolino. Imela je resno obliko možganskega edema, kar je tipična oblika višinske bolezni, pri kateri se v glavi začne nabirati tekočina. Ker je imela realne možnosti za preživetje, so sestavili reševalno ekipo, ki jo je z zdravniško pomočjo spravila v dolino. Čeprav je dobila hude omrzline, je prav zaradi pomoči ekipe zdravnikov preživela.

Caudwell Xtreme Everest ni prva medicinsko-znanstvena odprava na Everest, je pa gotovo najbolj obsežna. V začetku šestdesetih let dvajsetega stoletja je skupina šestih zdravnikov in znanstvenikov prezimila na ledeniku le nekaj kilometrov od sedanjega baznega tabora za vzpon na Everest, kjer so bili več mesecev postavljeni tudi osrednji šotori odprave Xtreme Everest.

Laboratorij na 8000 metrih

Pred skoraj pol stoletja je bilo daljše bivanje na višini 5800 metrov pogumno dejanje, saj ni nihče prav dobro vedel, ali lahko človeško telo tovrstne podvige preživi brez trajnih posledic. Izsledki te skupine zdravnikov so prispevali zelo pomembne podatke, ki so jih znanstveniki analizirali še dolgo zatem.

Naslednji večji raziskovalni podvig na pobočjih Everesta se je zgodil v začetku osemdesetih, ko je manjša skupina ameriških zdravnikov izvedla večje število testov na različnih višinah. Vendar tako obsežne raziskave, kot je bila zadnja britanska, pod Everestom še ni bilo. Poleg skupine 24 alpinistov-zdravnikov, ki so se povzpeli na sam vrh ali pa vsaj v višje bazne tabore, so znanstveniki natančno preučili tudi 200 prostovoljcev, ki so sodelovali v raziskavi tako, da so prispeli v prvi bazni tabor, kjer so jih podrobno testirali.

V šotoru najvišjega laboratorija tik pod vrhom na Južnem sedlu so si prostovoljci iz tako imenovane ekstremne ekipe zdravnikov na svoje telo namestili veliko najrazličnejših senzorjev in sedli na sobno kolo, ki so ga prav s tem namenom prinesli iz doline. Tako so na višini skoraj 8000 metrov, ko večina komaj hodi, poganjali pedale in svoja telesa obremenili do skrajnih meja. Vse z namenom, da bi pridobili čim več podatkov za kasnejše natančne študije odziva telesa na razredčeni zrak, v katerem je bistveno manj kisika, kot so ga naša telesa navajena na zmernih nadmorskih višinah.

Celotna odprava je predstavljala tudi velikanski logistični podvig. V Nepal so poslali več kot 26 ton opreme, ki so jo šerpe znosili v posamezne bazne tabore, kjer so postavili laboratorije. Trenutno potekajo analize množice zbranih podatkov in prve znanstvene objave obljubljajo za konec letošnjega leta. Samo vzorcev krvi je bilo 10.000, tako da gre resnično za zelo veliko in obsežno raziskavo, ki bo morda na novo napisala tudi del učbenikov medicine.

Sašo Dolenc

VESOLJE

KOLIKO JE STAR ČAS?

Da ima čas začetek, si je prav tako težko predstavljati kot to, da ga nima. Obe možnosti sta povsem enako nenavadni in sta dolga stoletja mučili najrazličnejše učenjake. Pomemben napredek pri tem zapletenem vprašanju se je zgodil pred nekaj manj kot sto leti, ko so se odprle možnosti, da lahko tudi eksperimentalna znanost odločilno poseže v to zanimivo, a na prvi pogled povsem nerešljivo razpravo o problemu začetka časa.

Kako daleč so zvezde?

Prvo veliko odkritje, ki je povsem spremenilo našo predstavo o vesolju, sega v obdobje med obema svetovnima vojna. Takrat je ameriški astronom Edwin Hubble prvi izmeril, kako daleč od nas so nekatere druge galaksije, prav tako mu je uspelo določiti hitrosti, s katerimi se te galaksije premikajo v smeri proti nam ali stran od nas. Ena najbolj navdušujočih ugotovitev, ki je sledila iz teh meritev, je bila, da so lahko na tej podlagi znanstveniki dokaj natančno določili tudi starost vesolja oziroma starost samega časa.

Prva velika težava, ki jo je moral na začetku svojih meritev rešiti Hubble, je bila, kako sploh izmeriti razdaljo do galaksij. Edina možnost, ki jo je imel na voljo, je bila medsebojna primerjava svetlosti zvezd v galaksijah. Če imamo recimo ponoči v popolni temi prižganih več povsem enakih žarnic, ki so od nas različno oddaljene, lahko iz njihove svetlosti ocenimo, katera nam je bliže in katera je bolj oddaljena. A zvezde na žalost ne svetijo vse enako svetlo kot žarnice enake moči. Nekatere zvezde svetijo veliko močneje kot druge, tako da jih ne moremo neposredno primerjati med seboj.

Utripajoči zvezdni svetilniki

Hubblu seveda ne bi uspelo izmeriti razdalje do galaksij, če mu na pomoč ne bi priskočilo odkritje posebnega tipa zvezd, imenovanih kefeide, ki svojo svetlost periodično spreminjajo v obdobju nekaj dni. Kefeide so kot nekakšni zvezdni svetilniki, ki se prižigajo in ugašajo. Njihova najpomembnejša lastnost pa je, da je perioda njihovega prižiganja in ugašanja odvisna od njihove svetlosti. Če se vrnemo k žarnicam, so te utripajoče zvezde nekaj podobnega, kot da bi ugotovili, da je perioda utripanja posamezne žarnice odvisna od njene moči. Žarnica z močjo 60 W bi utripala drugače kot žarnica moči 100 W. Ko bi tako iz utripanja žarnice lahko ugotovili, kako močno žarnico opazujemo, bi iz moči njene svetlobe, ki bi prispela do nas, zelo preprosto izračunali, kako oddaljena je.

Hubblu je s takrat največjim teleskopom na svetu uspelo najti prav te utripajoče zvezde v nekaterih bližnjih galaksijah, tako da jih je lahko neposredno primerjal s povsem enako svetlimi zvezdami v naši galaksiji. Tako je lahko določil, kako daleč so sosednje galaksije od naše. Meritev je bila v tistem času zelo pomembna, saj je končala veliko let trajajočo razpravo o tem, ali je naša galaksija v vesolju edina, ali pa so različne »meglice«, ki so jih na nebu opazili s teleskopi, tudi samostojne galaksije, podobne naši. Hubble je leta 1924 z meritvijo oddaljenosti Andromedine galaksije, v kateri je najprej opazil utripajoče zvezde, jasno pokazal, da je veliko bolj oddaljena kot katera koli zvezda naša galaksije.

Kako izmeriti hitrost galaksij?

Vsakdo med nami je kdaj že slišal avtomobil s sireno, ko je dirjal mimo po cesti. Spomnimo se, da je zvok sirene veliko višji, ko se vozilo približuje, kot kadar se oddaljuje. Najbolj se ta sprememba v višini zvoka sirene opazi v trenutku, ko zdrvi vozilo ravno mimo nas. Takrat se zvok naenkrat iz visokega spremeni v nizkega.

Pri zvoku sirene ta sprememba višine zvoka ni nič nenavadnega. Zvok ni nič drugega kot valovanje zraka, in če se zvočni vir giblje, se pač zvočni valovi v smeri gibanja zgostijo, saj jih vozilo s svojim gibanjem lovi, kar okoliški ljudje slišijo kot povišan zvok sirene. Po enaki logiki se zvočni valovi za vozilom redčijo, saj jim poskuša vozilo uiti, to pa se sliši kot nižji zvok sirene.

Podoben pojav kot pri zvoku gibajoče sirene je zaznati tudi pri zelo hitro gibajočem se viru svetlobe. Običajno belo žarnico, ki bi se zelo hitro oddaljevala od nas, bi videli, kot da je rdeče barve, saj bi se podobno kot pri zvoku sirene zaradi gibanja svetila valovna dolžina svetlobe malo spremenila, kar bi opazili kot spremembo barve. Ker vidimo od nas hitro odmikajočo se belo svetilo rdeče obarvano, so znanstveniki ta pojav poimenovali rdeči premik.

Vesolje se napihuje

Hubble je idejo rdečega premika uporabil pri opazovanju svetlobe iz oddaljenih galaksij. Ko je primerjal svoje meritve oddaljenosti in hitrosti gibanja galaksij, je presenečen ugotovil, da obstaja med oddaljenostjo galaksij in hitrostjo njihovega gibanja očitna povezava. Bolj ko je galaksija oddaljena, večja je hitrost njenega oddaljevanja.

To spoznanje, ki ga danes imenujemo Hubblov zakon, je močno spremenilo našo predstavo o vesolju. Vesolje ni nespremenljivo, ampak se napihuje. V povprečju drvijo galaksije stran druga od druge, kar seveda pomeni, da so bile nekoč bliže skupaj. In ker poznamo hitrost njihovega medsebojnega oddaljevanja, lahko iz tega podatka izračunamo, kdaj so bile vse galaksije povsem skupaj. Ocenimo lahko, kdaj se je napihovanje vesolja začelo oziroma drugače rečeno: izračunamo lahko, kako staro je vesolje.

Hubblov zakon je bil prvi fizikalni zakon, iz katerega se je dalo dokaj natančno oceniti starost vesolja. Brez pretiravanja lahko rečemo, da je s tem zakonom kozmologija kot veda, ki proučuje vesolje kot celoto, končno postala empirična znanost, ki postavlja hipoteze, preverljive z meritvami. Vendar imamo danes poleg Hubblovega zakona na voljo še drug zelo pomemben vir informacij o vesolju kot celoti, ki nam omogoča, da lahko starost, pa tudi druge lastnosti vesolja kot celote še natančneje določimo.

Šum v anteni za Nobelovo nagrado

V šestdesetih letih preteklega stoletja sta ameriška znanstvenika Arno Penzias in Robert Wilson iz Bellovih laboratorijev v ZDA poskušala usposobiti občutljivo anteno, ki so jo izdelali za komunikacijo s sateliti. Zelo ju je jezilo, ker se nikakor nista mogla znebiti nenavadnega šuma, ki se je pojavil pri vsaki meritvi, ki sta jo opravila z novo anteno. Iz strahu, da se morda nekje v delovanju antene skriva okvara, sta sistematično pregledala vse njene dele. Splezala sta celo v samo anteno in iz nje postrgala golobje iztrebke, ker bi lahko bili vir šuma. A klub vsem prizadevanjem se šuma nikakor nista mogla znebiti. Ker je bil šum enak ne glede na to, kam v nebo sta anteno usmerila, sta sklepala, da ne prihaja samo iz enega vira. V zadregi, ker jima ni uspelo najti vzroka te nenavadne motnje, sta na koncu znanstvenega poročila o svoji anteni težavo le bežno omenila.

A še sreča, da sta šum v svojem članku sploh omenila, saj sta prav za njegovo odkritje leta 1978 prejela Nobelovo nagrado. S svojo anteno sta namreč ulovila signale iz zelo zgodnjega vesolja. Zaznala sta sevanje, ki je nastalo kmalu po nastanku vesolja in je več milijard let potovalo po medzvezdnem prostoru, dokler se ni ustavilo v njuni anteni. V bistvu sta zaznala najstarejše svetlobo, ki sploh potuje po vesolju. Nastala je nekaj sto tisoč let po velikem poku, ko se je vroče mlado vesolje že dovolj ohladilo, da se je svetloba lahko po njem prosto gibala. Prej je bilo vesolje namreč pogreznjeno v nekakšno meglo, ko svetloba po prostoru ni mogla prosto potovati, temveč se je ves čas zaletavala v atome.

Kaj vemo o vesolju kot celoti?

Danes znanstveniki prasevanje vesolja oziroma »šum«, ki sta ga odkrila Penzias in Wilson, skrbno zbirajo tudi s sateliti, ki krožijo okoli Zemlje. Še posebej so pozorni na majhne razlike v sevanju, ki prihaja z različnih koncev vesolja. Prav na podlagi teh majhnih razlik oziroma variacij v temperaturi prasevanja, za njihovo odkritje je bila leta 2006 podeljena Nobelova nagrada za fiziko, lahko o našem vesolju kot celoti izvemo zelo veliko. Različni teoretični modeli razvoja vesolja namreč napovedujejo različne variacije v temperaturi prasevanja. Z natančnimi meritvami tega sevanja, ki prihaja iz globin vesolja, lahko tako astronomi ugotovijo, kateri modeli vesolja se najbolje ujemajo z dejanskimi opazovanji.

Po najboljšem modelu vesolja, ki se najbolje ujema z najrazličnejšimi meritvami, je vesolje staro 13,7 milijarde let, običajne snovi v obliki atomov, iz katere smo zgrajeni mi, pa tudi planeti in zvezde, je le za štiri odstotke vsega vesolja, 22 odstotkov je temne snovi, 74 pa skrivnostne temne energije. Kaj natančno sta temna snov in temna energija, ki skupaj sestavljata kar 96 odstotkov našega vesolja, pa danes prav dobro ne ve še nihče.

Sašo Dolenc

KAKO JE NASTAL VELIKI POK?

Med vsemi sodobnimi znanstvenimi teorijami ima hipoteza o nastanku vesolja z velikim pokom prav poseben status. Ne le, da je že nekaj desetletij dobro podprta z eksperimenti in je zato našla pot tudi v šolske učbenike, poleg strokovnjakov so jo z odprtimi rokami sprejeli tudi mnogi verski voditelji, ki običajno novih znanstvenih teorij niso prav veseli. Že od sredine dvajsetega stoletja se vsi papeži vedno znova navdušujejo nad idejo velikega poka kot začetka vesolja in radi poudarjajo, da je to lep primer komplementarnega odnosa med znanostjo in vero.

Znanost zna namreč zelo dobro pojasniti in opisati dogajanje v vesolju za nazaj vse do prvih trenutkov po velikem poku, ko naj bi vesolje nastalo skupaj s prostorom in časom; na vprašanje, kaj se je dogajalo prav na začetku, pa teorija še nima jasnih odgovorov. Enačbe, ki zelo dobro opisujejo vesolje od delčka prve sekunde dalje, pri tako ekstremnih razmerah, kot so vladale prav na začetku, odpovedo. In tu religija hitro pristavi svoj lonček, saj naj bi bil prav ta prvi trenutek, ki ga znanost (še) ne zna pojasniti, po mnenju mnogih vernikov lepo opisan že v Bibliji. Začetek vesolja naj bi bil po tej zelo razširjeni interpretaciji v domeni religije, naprej pa je razumevanje dogajanja v vesolju velikodušno prepuščeno znanosti.

Vendar pa se to začasno premirje v večnem boju med znanostjo in vero na področju kozmologije, ki vlada zadnjega pol stoletja, počasi izteka. Vse bolj se namreč uveljavljajo teorije, ki nimajo več nedorečenih trenutkov, na katere se lahko pripnejo razne nadnaravne interpretacije, ki sicer nimajo kaj iskati v znanosti. Prav lahko se zgodi, da bodo verski veljaki z enako vnemo, kakor zdaj kritizirajo darvinizem, že kmalu udrihali tudi po kozmologiji. Če je Darwinu s teorijo o naravni selekciji uspelo pojasniti, kako lahko narava sama ustvari tudi kompleksna živa bitja, ne da bi za to potrebovala kak vnaprejšnji načrt ali pomoč višje sile, poskušajo zdaj tudi kozmologi pojasniti, kako je lahko s povsem naravnimi mehanizmi prišlo do velikega poka oziroma začetka vesolja, kot ga poznamo danes.

Tri dejanja kozmične predstave

Kozmologa Paul J. Steinhardt z Univerze Princeton v ZDA in Neil Turok z angleškega Cambridgea, ki sta že s svojim preteklim delom pomembno vplivala na teorije o razvoju vesolja, poskušata zadnja leta razviti novo hipotezo, po kateri veliki pok ni več nepojasnjen dogodek, ampak je le ena od etap v zaključenem cikličnem krogu neprestanega ponovnega rojevanja enega in istega vesolja. V njuni novi kozmološki hipotezi veliki pok ni enkraten dogodek, ampak se v neskončni seriji ciklično ponavlja v zelo dolgih intervalih, ki trajajo na trilijone let.

V nedavno izdani knjigi Endless Universe: Beyond the Big Bang (Doubleday, 2007) sta zapisala, da si lahko "zgodovino vesolja predstavljamo kot gledališko predstavo, v kateri igralci v obliki energije, materije, zvezd in planetov plešejo na kozmičnem odru po scenariju, ki ga določajo zakoni fizike. Izziv za kozmologe je, da dojamejo zgodbo predstave, čeprav so prišli v gledališko dvorano 14 milijard let prepozno, šele dolgo po odločilnih otvoritvenih prizorih."

S pomočjo natančnega opazovanja zvezd, galaksij in še zlasti najstarejše svetlobe, ki potuje po vesolju že od časov kmalu po velikem poku, so si astronomi ustvarili že zelo dobro predstavo o trenutni podobi vesolja. S pomočjo poznavanja fizikalnih zakonitosti pa lahko zanesljivo rekonstruirajo zgodbo razvoja vesolja nazaj vse do prvih trenutkov.

Steinhardt in Turok imenujeta obdobje zgodovine vesolja, ki se začenja vsega eno sekundo po velikem poku in traja vse do danes, drugo dejanje kozmične gledališke predstave. Ta doba je bolj ali manj pojasnjena in med strokovnjaki ni večjih razlik v rekonstrukciji zgodbe, ki se dogodi v tem dejanju. Presenetljivo pa natančno poznavanje zgodbe drugega dejanja znanstvenikom ne omogoča tudi, da bi določili, kaj se je dogajalo prej in kaj se bo dogajalo pozneje. Obstajata vsaj dve resni znanstveni teoriji o razvoju vesolja, ki imata obe enako drugo dejanje, povsem različni pa sta prvo in tretje dejanje.

Trki svetov

Ideja, na katero stavita Steinhardt in Turok, zveni sprva bolj nenavadno kot katera koli znanstvenofantastična zgodba. A v sodobni fiziki smo že kar navajeni navidez povsem nerealističnih hipotez, ki pa se kasneje prav lahko potrdijo z eksperimenti. Dogajanje v svetu mikroskopskih razdalj med atomi zelo natančno opisuje kvantna fizika, medtem ko v svetu velikih razdalj med zvezdami kraljuje splošna teorija relativnosti. Vsaka zase sta povsem skladni z vsemi eksperimenti, ki so se jih fiziki domislili, da bi ju preizkusili. A ko ju želimo združiti v eno samo teorijo, se pojavijo težave.

Združitev obeh temeljnih teorij sodobne fizike zadnja leta najbolje uspeva teoriji strun, po kateri osnovni delci, iz katerih je zgrajeno vse v našem vesolju, niso nič drugega kot zelo zelo majhne nihajoče strune. Različne vibracije takšnih strun se navzven kažejo kot različni tipi osnovnih delcev, kot jih danes že dobro poznamo. A teorija strun da smiselne rešitve samo, če predpostavimo, da obstaja poleg nam znanih prostorskih dimenzij še nekaj dodatnih, ki pa so večinoma tako spretno zvite, da jih niti ne opazimo.

Naš trirazsežni svet, oziroma, lahko rečemo tudi kar naše vesolje, tako predstavlja le del tega večrazsežnega prostora. Po analogiji dvorazsežne membrane v trirazsežnem prostoru fiziki imenujejo trirazsežni prostor, ki ustreza recimo našemu vesolju, kar "brana" (ang. brane).

Steinhardt in Turok sta leta 1998 na eni od znanstvenih konferenc, na kateri so fiziki predstavljali svoje raziskave na področju teorije strun, poslušala predavanje o hipotetičnem scenariju, po katerem bi v takšnem večdimenzionalnem prostoru teorije strun obstajali dve brani. Kaj bi to pomenilo? Kaj če brani medsebojno trčita? Matematično so teoretiki takšne scenarije sicer že premlevali, a nihče ni resno pomislil, da bi trk med branami lahko ustrezal kakemu znanemu fizičnemu procesu.

Ciklično vesolje

Oba kozmologa sta takoj pomislila na ogromno energijo, ki se je sprostila na začetku vesolja v eksploziji, ki ji pravimo veliki pok. Kaj če je veliki pok v resnici posledica takšnega trka dveh bran? Sprva je bila ideja povsem fantastična, a fizika sta se vestno lotila izračunov in po dolgih mesecih dela jima je uspelo pokazati, da trk dveh bran lahko ustvari tudi vesolje, kakršno je naše.

Njuna teorija predvideva, da dve brani oziroma dve vesolji lebdita kot dva lista papirja eno tik ob drugem. Seveda se moramo zavedati, da gre v tej prispodobi z lističi zgolj za poenostavitev, saj je vsako od obeh vesolj v resnici trirazsežno, razdalja med njima pa je v izražena v eni od dodatnih prostorskih razsežnosti, ki jih vpelje teorija strun. Obe brani se medsebojno privlačita in ko v nekem trenutku trčita, je to znotraj brane videti kot veliki pok.

Po njuni hipotezi, ki sta jo poimenovala ciklično vesolje, je veliki pok le posledica trka dveh vesolj v višji dimenziji, ki se neprestano ponavlja. Prvo dejanje v njuni rekonstrukciji scenarija kozmične gledališke predstave predstavlja tako trk dveh bran, ki v vesolju sproži zelo podobno dogajanje, kot ga v klasičnem modelu razvoja vesolja predstavlja zelo hitro napihovanje prostora, ki so ga kozmologi poimenovali kozmična inflacija. Drugo dejanje je, kot smo že povedali, pri obeh modelih razvoja enako in dobro podprto z opazovanji. V tretjem dejanju pa ponovno pride do razlik.

Oba modela napovedujeta nadaljnje napihovanje vesolja, pri čemer postaja snov vse bolj redka in vedno več je praznega medzvezdnega prostora. Vendar pa se v modelu cikličnega vesolja za razliko od klasičnega modela ne konča vse s temačno dobo, ko zvezde porabijo svoje gorivo in nehajo sevati, vesolje pa se napihne preko vseh meja. Ko preteče zelo veliko časa in se zdi, da je vesolje že povsem prazno, saj v njem le še tu pa tam lebdi kak delec, se začneta obe brani ponovno medsebojno približevati. Ko spet trčita, se ves cikel ponovi z novim velikim pokom.

Sašo Dolenc

VESOLJE KOT KVANTNI RAČUNALNIK

Ko je bila pred mnogimi stoletji mehanska ura najbolj zapletena naprava, kar so jih ljudje poznali, so si tudi vesolje predstavljali kot velikansko uro. Med strokovnjaki tistega časa se je vnela celo zelo resna razprava o tem, ali mora Bog mehanizem vesoljne ure občasno znova naviti ali lahko teče kar sam od sebe.

Danes imamo vsak dan opravka z mnogimi napravami, ki so bistveno bolj zapletene kot mehanske ure, a si vseeno vesolja ne zamišljamo kot mobitela ali kake podobne "čudežne igračke" našega časa. Čeprav navadni smrtniki res ne razmišljamo o zgradbi sveta na tak način, pa to ne velja tudi za nekatere znanstvenike. Seth Lloyd, profesor fizike s slavnega ameriškega inštituta MIT, je pred kratkim zaslovel, ko je svoja razmišljanja o vesolju kot ogromnem kvantnem računalniku opisal v knjigi Programming the Universe: A Quantum Computer Scientist Takes on the Cosmos (Vintage 2007).

Bodo računalniki vedno boljši?

Vsi, ki danes redno uporabljamo računalnike, se dobro zavedamo, da lahko vsakih nekaj mesecev za isto ceno dobimo vedno bolj zmogljive naprave. Zadnjega pol stoletja se je hitrost delovanja računalnikov podvojila na približno leto in pol. Po nekdanjem direktorju podjetja Intel Gordonu Mooru, ki je to pravilo razvoja računalniške industrije opazil že v šestdesetih letih, so ga poimenovali "Moorov zakon". Seveda pa pri tem zakonu ne gre za kakšno naravno zakonitost, ampak pravilo opisuje le iznajdljivost računalniških inženirjev, ki so sposobni na vsakih osemnajst mesecev toliko pomanjšati in pohitriti računalniške čipe, da delujejo še enkrat hitreje. Vsakih petnajst let se je tako hitrost podvojila desetkrat oziroma skupaj za faktor tisoč. Današnji računalniki so milijardokrat hitrejši kot prvi okorni praračunalniki izpred pol stoletja.

Iskanje vedno novih izboljšav nikakor ni preprosto, saj je vedno manjše žice, tranzistorje in podobne elektronske elemente v čipih tudi vedno težje kontrolirati. Moorov zakon so zato že večkrat razglasili za mrtvega, ko so naleteli na tehnični problem, ki se je zdel tisti trenutek nerešljiv. A vedno znova se je našel kak genialni znanstvenik oziroma inženir, ki je iznašel način, kako so se lahko na videz nerešljivi težavi izognili.

Če bo inženirjem uspelo slediti Moorovemu zakonu izboljševanja računalnikov, bodo osnovni elementi čipov, ki dejansko izvajajo računanje, dosegli majhnost sveta atomov v približno štiridesetih letih. Takrat bo proces pomanjševanja dosegel mejo, ki je tudi najbolj pametni inženirji ne bodo mogli preseči. Manjših gradnikov, kot so atomi, iz katerih bi lahko gradili računalnike, na Zemlji in tudi drugje v vesolju preprosto ni.

Vendar fizična meja majhnosti še ni vse, kar vpliva na delovanje in hitrost računalnika. V svetu atomov veljajo namreč drugačna pravila obnašanja kot v našem vsakdanjem svetu, na katerega smo navajeni. V mikrosvetu atomov so delci lahko tudi na dveh krajih hkrati, potujejo po več poteh naenkrat in izvajajo druge nenavadne čarovnije, ki jih natančno opisuje kvantna fizika. In ko bodo gradniki računalnikov enkrat dosegli raven atomov, bodo tudi računalniki lahko uporabljali to za nas nenavadno kvantno logiko delovanja, kar bo lahko nekatere izračune še bistveno pohitrilo. Danes že preizkušajo prve zelo preproste kvantne računalnike, ki jih sestavlja le nekaj atomov, in eden največjih strokovnjakov za to področje znanosti je prav že omenjeni Seth Lloyd.

Najboljši računalnik v vesolju

Lloyd se v knjigi med drugim sprašuje tudi, kakšna je skrajna meja računske zmogljivosti, do katere še lahko "navijemo" posamezen računalnik pod pogojem, da nam predstavljajo ovire le zakoni narave in ne kakršnekoli druge tehnične težave. Zamisli si "ultimativni prenosnik" (the ultimate laptop), ki ga definira preprosto tako, da ima maso en kilogram in volumen en liter, kar približno ustreza današnjim prenosnim računalnikom, najpomembnejša lastnost tega teoretično najboljšega računalnika v vesolju pa je, da v njem prav vsak atom oziroma osnovni delec služi namenu računanja.

Zanima ga, kako oceniti zgornjo mejo računskih zmožnosti takega računalnika. Bistvena omejitev hitrosti izvajanja računskih operacij, ki jo obravnava, je zaloga energije. Več ko ima neki delec, ki nosi informacijo, energije, hitreje se giblje in zato lahko hitreje izvaja tudi računske operacije. Lloyd oceni zgornjo mejo energije, ki jo ima teoretično na voljo takšen ultimativni računalnik, kar po Einsteinovi slavni formuli E = mc2.

Tako izračuna, da ima ultimativni prenosnik na voljo toliko energije, kot se je sprosti ob eksploziji velike vodikove jedrske bombe. In če bi kdaj takšen računalnik res zagnali, bi bila njegova notranjost dejansko videti kot jedrska eksplozija. Osnovni delci, ki v takšnem računalniku shranjujejo in procesirajo informacije, skačejo okoli pri temperaturi kako milijardo stopinj. Kot pravi Lloyd, bi bil "takšen ultimativni prenosnik videti kot majhen košček velikega poka".

Izračunal je tudi, da bi lahko ultimativni prenosnik izvedel deset milijonov milijard milijard milijard milijard milijard operacij na sekundo. To je hkrati tudi skrajna zgornja meja Moorovega zakona. Če bi Moorov zakon veljal tudi v prihodnje, bi ultimativni prenosnik po Lloydu prišel v trgovine nekje okoli leta 2200.

Na podoben način, kot je ocenil računske zmožnosti ultimativnega prenosnika, lahko oceni tudi računske zmožnosti celotnega vesolja, če ga obravnavamo kot velikanski kvantni računalnik. Kaj če bi za računanje lahko uporabili prav vso materijo in energijo v vesolju? Kako zmogljiv bi bil takšen računalnik? Podobno kot pri ultimativnem prenosniku je tudi tu glavna ovira energija. Zalogo energije v vesolju so astronomi z različnimi meritvami že kar natančno ocenili, čeprav se je, kot vse kaže, večina skriva v zelo eksotičnih oblikah, kot sta temna snov in temna energija. A za oceno, ki jo izvede Lloyd, to niti ni tako pomembno.

Lloyd je izračunal, da bi računalnik, ki bi ga poganjala vsa energija v vesolju, izvedel 100.000 googol operacij na sekundo. (Googol je zares ogromno število, ki ga zapišemo kot 1, ki ji sledi sto ničel. Po slavni anekdoti sta ustanovitelja Googla želela svoje podjetje poimenovati po tem ogromnem številu, a je eden od njiju po pomoti narobe izpolnil obrazec na upravni enoti.) V 14 milijardah let, odkar obstaja, bi tako lahko kozmični računalnik izvedel 10.000 milijard milijard googol operacij.

Med simulacijo in resničnostjo ni razlike

Lloyd se seveda v knjigi ne sprašuje samo, v čem se bodo kvantni računalniki razlikovali od klasičnih, ki jih poznamo danes, ampak tudi, kako se bo recimo simulacija nekega naravnega procesa, ki ga bo izračunaval kvantni računalnik na ravni atomov, sploh razlikovala od razvoja istega procesa v naravi. Pride namreč do ugotovitve, da ni mogoče opaziti razlike med resničnim potekom dogodkov v naravi in simulacijo pojava, ki jo izračunava kvantni računalnik. Kar ne pomeni le, da je kvantni računalnik idealni simulator naravnih pojavov in razvoja vesolja, ampak da lahko tudi za vesolje rečemo, da v resnici ni nič drugega kot kvantni računalnik.

Kaj pa vesolje sploh izračunava, če si ga predstavljamo kot velikanski kvantni računalnik? Odgovor na to vprašanje nas ne bo presenetil. Vesolje izračunava kar razvoj samega sebe. Informacije v vesolju kot kvantnem računalniku so shranjene v medsebojni razporeditvi in drugih lastnostih, ki jih nosijo sami atomi in subatomski delci, ki napolnjujejo vesolje. Trki in druge interakcije med delci niso v tej prispodobi nič drugega kot računanje, ki ga izvaja vesolje. Ko dva delca trčita in zato spremenita svojo pot ali kake druge lastnosti, je vesolje izvedlo preprost izračun.

To, da je vesolje ogromen kvantni računalnik, ki izračunava svoj lastni razvoj, pomeni tudi, da se povsem natančno prihodnosti vesolja ne da napovedati. Za natančno simulacijo vesolja bi potrebovali kvantni računalnik, ki bi bil kopija dejanskega vesolja in bi tudi izračunaval svoj lastni razvoj v času, s čimer seveda ne bi nič pridobili.

Sašo Dolenc

SNEMANJE TRKOV NA PROTONSKI AVTOCESTI

V sodobni fiziki vlada nenavadno pravilo: manjši kot so predmeti, ki bi jih radi opazovali, večje naprave potrebujemo, da jih lahko vidimo. Inštrumenti, s katerimi lahko gledamo v svet v atomov, so postajali že tako veliki, da se raztezajo tudi po več deset kilometrov v dolžino. Takšen orjaški "mikroskop", za katerega znanstveniki upajo, da jim bo odprl pogled v svetove, ki jih do zdaj ni opazoval še nihče, prav zdaj gradijo v Cernu, Evropskem centru za fiziko delcev pri Ženevi, na meji med Švico in Francijo. Trkalnik LHC (Large Hadron Collider), kot se naprava imenuje, bo začel delovati spomladi leta 2008, pri njegovi izdelavi pa sodeluje tudi veliko slovenskih fizikov in fizičark.

S pomočjo trkalnika LHC želijo znanstveniki ustvariti razmere, ki bi bile zelo podobne peklenski vročini, ki je vladala v vesolju kmalu po velikem poku. Znanstvenike zanima predvsem, kaj se dogaja s snovjo v tako ekstremnih razmerah. Upajo namreč, da jim bo opazovanje dogodkov pri tako visokih energijah omogočilo, da bodo bolje razumeli, po kakšnih zakonih deluje narava in iz česa je sploh zgrajen naš svet.

S čelnimi trki do novih delcev

Metoda, ki jo uporabljajo fiziki za ustvarjanje ekstremnih razmer, vsaj na prvi pogled sploh ni zapletena. Trenutno sprostitev zelo velike energije bodo dosegli s čelnimi trki zelo hitrih delcev. Že prej so na istem kraju delali poskuse s trki elektronov, zdaj pa so trkalnik priredili, da bodo lahko z njim trkali še približno dvatisočkrat težje protone. Tako bodo v eksperimentu čelno trkale gruče protonov, ki bodo ob stiku sprostile veliko energije in iz te energije bodo trenutek zatem nastali novi delci.

Trkalnik LHC je verjetno eden največjih znanstvenih inštrumentov, kar smo se jih ljudje kdajkoli lotili graditi, saj je dolg kar 27 kilometrov. Še najlažje si to ogromno čudo moderne tehnike predstavljamo, če si zamislimo, da bi kakih sto metrov pod ljubljansko obvoznico skopali krožni predor in vanj vgradili zelo natančne inštrumente.

Najbolj preprosto si lahko dogajanje v trkalniku zamislimo tako, da kroženje protonov primerjamo z drvenjem avtomobilov po avtocestnem obroču okoli mesta. Dokler vozijo avtomobili urejeno vsak po svojem pasu, trkov praviloma ni. Če pa kje cesto speljemo tako, da se levi in desni pas vozišča srečata, bomo tam seveda povzročili množico nesreč. In prav to so naredili fiziki s hitrimi delci v trkalniku. Na več koncih so žarke protonov speljali tako, da lahko čelno trkajo.

Kilometrski stolp zgoščenk

Če na avtocesti trčita dva avtomobila z veliko hitrostjo, vemo, da bo pločevina letela na vse konce. Podobno je tudi z delci. Tudi tu ob trku nastane cel plaz najrazličnejših produktov, ki se razletijo po okolici. Pomembna naloga fizikov je, da vse te novonastale delce zaznajo in o njih zberejo čim več informacij. S tem namenom so na mestih, kjer bo na "avtocesti protonov" prihajalo do "nesreč", postavili velikanske kamere, ki posnamejo vse, kar se na tistem nevarnem kraju dogaja.

Kamere za snemanje teh majhnih subatomskih delcev so zelo velike, saj posamezna meri tudi več deset metrov v višino. V takšni kameri je zbranih zelo veliko najrazličnejših detektorjev, ki zaznavajo delce, ko ti letijo skozi. Informacije iz detektorjev se nato zbirajo v skupnem računalniku, ki iz množice podatkov sestavi sliko dogodka ob trku in določi, kateri delci so nastali iz energije, ki se je sprostila ob trku protonov.

Vendar pa bo podatkov, ki bodo prihajali iz detektorja, tako veliko, da jih niti najboljši računalniki ne bodo znali sproti obdelovati, zato so morali razviti sistem sprotnega odločanja, katere dogodke bodo sploh zapisovali v trajni spomin. Pričakujejo, da se bosta žarka v trkalniku LHC srečala štiridesetmilijonkrat na sekundo in pri vsakem srečanju naj bi prišlo do približno dvajsetih trkov. Med množico dogodkov si bodo zabeležili le peščico posebno zanimivih, a že teh bo šest tisoč na minuto. In to le v enem od štirih detektorjev, ki bodo delovali po celotnem obroču trkalnika. Če bi vse dobljene podatke med izvajanjem eksperimenta sproti zapisovali na zgoščenke, bi jih zapekli toliko, da bi lahko vsak mesec iz njih zgradili dober kilometer visok stolp.

Vse te podatke bo treba nato še analizirati. Znanstveniki, ki bodo skrbeli za pregledovanje meritev, se na to zahtevno nalogo pripravljajo med drugim tudi na posebnih "olimpijadah". Ob takšnih srečanjih se razdelijo v dve skupini. Prva igra Boga in ustvari svet, druga pa poskuša nato iz podatkov o ustvarjenem svetu ugotoviti, kakšne ideje so vodile Boga pri stvarjenju. Povedano malo manj metaforično: prva skupina z računalniki proizvaja podatke o trkih v detektorju, kakršne bi v resnici videli, če bi v našem vesolju veljali takšni fizikalni zakoni, kot so jih uporabili v računalniškem modelu. Druga skupina pa poskuša nato zgolj iz teh podatkov ugotoviti, kakšne zakone vesolja si je zamislila prva skupina.

Ob sprostitvi energije pri trku, do katere pride po slavni Einsteinovi enačbi E=mc2, nastanejo najrazličnejši delci. Nekateri so tako kratkoživi, da še preden jih detektor sploh zazna, že razpadejo na druge delce. A tudi za takšno rojevanje in umiranje delcev veljajo stroga pravila. Tako lahko na osnovi delcev, ki jih zaznajo v detektorju, dokaj natančno sklepajo na to, kateri delec je nastal takoj po trku, čeprav neposredno tega delca niso videli. Vsak tak nestabilen delec, ki zelo hitro razpade, ima značilen podpis, kot pravijo fiziki seznamu delcev, ki jih lahko proizvede ob svojem razpadu. Na osnovi opazovanja takšnih "podpisov delcev" v detektorju nato iščejo dogodke, ki so manj pogosti in zato bolj zanimivi.

Iskanje "nove fizike"

Fiziki močno upajo, da bodo med velikansko množico trkov zaznali tudi kak dogodek, ki se ga ne bo dalo opisati s fizikalnimi zakoni, ki jih že poznamo. Pri eksperimentu LHC ne gre zgolj za to, da bi opazili edini doslej še neopaženi osnovni delec, imenovan Higgsov bozon, ki ga napoveduje teorija, ampak tudi, da bi izvedeli kaj novega o prvih trenutkih po nastanku vesolja. Mnoge sodobne fizikalne teorije, kakršna je recimo teorija strun, napovedujejo med drugim tudi, da vesolje nima samo treh razsežnosti, ampak obstajajo še druge skrite dimenzije, ki so prav tako pomembne. Fiziki upajo, da jim bo kak dogodek v trkalniku povedal kaj novega tudi o morebitnem obstoju teh paralelnih dimenzij.

Celotni projekt postavitve velikanskega eksperimenta je zelo zahteven tudi po tehnični plati. Protoni namreč drvijo po obroču s hitrostjo, ki je le malenkost manjša od svetlobne. Skorajda tridesetkilometrski obroč prepotujejo več kot desettisočkrat v sekundi. Čeprav so protoni sami po sebi zelo majhni, jih je pri velikih hitrostih zelo zahtevno upravljati. Najraje bi namreč leteli čim bolj naravnost, a tako jih ne bi mogli obdržati v obroču, zato morajo njihovo pot ves čas ukrivljati z zelo močnimi magneti. Zaradi velikih energij in velikih magnetnih polj navadni magneti za to opravilo niso primerni, saj bi se pregreli, zato pri trkalniku LHC uporabljajo superprevodne magnete. Da magneti ostajajo v superprevodnem stanju, jih morajo stalno hladiti s tekočim helijem, tako da je njihova temperatura ledenih -271 stopinj Celzija (1,9 stopinje nad absolutno ničlo), kar je celo bolj hladno kot v praznem prostoru vesolja daleč stran od kake zvezde.

Za konec velja omeniti še zabavno idejo, o kateri so mediji zadnja leta radi pisali. Pri vsakem fizikalnem eksperimentu, kjer nastopajo velike energije, se pojavi vprašanje, kaj vse lahko nastane v takšnih napravah. Lahko morda nastane tudi majhna črna luknja, ki bi požrla najprej Švico, potem pa še cel planet? Pojavile so se celo še bolj nenavadne ideje, po katerih bi lahko nastali nekakšni zelo čudni delci, ki bi začeli to svojo čudnost širiti še na okolico in bi v končni fazi uničili kar celotno vesolje. Takšni scenariji verjetno presegajo domišljijo tudi najbolj zagretih naravovarstvenikov.

Pred leti so morali v ZDA zaradi pritiska javnosti ob gradnji podobnega eksperimenta sklicati celo posebno skupino strokovnjakov, ki je pripravila mnenje o možnosti takšnih katastrof. Takrat jim je uspelo z argumenti javnost pomiriti. Fiziki pa so vseeno dobili od strokovnjakov za nastopanje v javnosti navodila, da morajo novinarjem na vprašanja o možnosti takšnih scenarijev poslej odgovarjati, da verjetnost za kaj tako eksotičnega ni le zanemarljivo majhna, ampak je enaka nič.

Sašo Dolenc

KAKO SE ROJEVAJO ČRNE LUKNJE?

Med hladno vojno sta oba velika politična bloka iskala čim bolj izvirne načine, kako bi lahko učinkovito nadzirala drug drugega. Še posebno je bilo strateško pomembno, da sta takoj zaznala prav vsak preizkus jedrskega orožja kjer koli na svetu. Detonacije jedrske bombe na zemeljskem površju ni bilo težko zaznati s seizmografi, težje je bilo spremljati eksplozije, ki niso neposredno zatresle kamnin. Američani so tako že v petdesetih letih začeli v okviru tajnega projekta Vela razvijati satelite, ki bi z neba spremljali morebitne eksplozije jedrskih bomb kjer koli v atmosferi ali tudi drugod v bližnji okolici našega planeta.

Rusi testirajo bombe na Luni?

Ker je takrat vladala splošna paranoja in nihče ni povsem natančno vedel, česa vse je zmožna nasprotna stran, so detektorje na satelitih poskušali naredili tako natančne, da bi z njimi lahko zaznali eksplozijo jedrskega orožja tudi na oddaljeni Luni. Čeprav se danes sliši povsem neverjetno, so resno premlevali scenarije, da so Rusi zmožni testirati jedrsko orožje celo na temni strani Lune.

Ko sta oba velika bloka leta 1963 končno podpisala sporazum o prepovedi jedrskih poskusov v atmosferi, v vesolju in pod morjem, ki se mu je kasneje priključila tudi večina drugih držav, je postalo medsebojno nadziranje izvajanja prepovedi še toliko bolj pomembno.

V okviru znanstvenega projekta Vela, katerega cilj je bilo učinkovito zaznavanje detonacij jedrskega orožja v vesolju in atmosferi, so v orbito zaporedoma izstrelili več kot deset satelitov, opremljenih z detektorji, ki so lahko zaznali kratke pulze zelo močne svetlobe, ki se sprosti ob jedrski eksploziji. Prvi par satelitov vela so Američani poslali v orbito že nekaj dni po podpisu sporazuma. Seveda so prvotni model detektorjev vseskozi dodatno izpopolnjevali, tako da so leta 1967 rakete ponesle v orbito par satelitov vela druge generacije, ki sta imela na krovu še bistveno bolj natančne detektorje.

So zaznali eksplozije v "galaktični vojni"?

Že kmalu po začetku obratovanja novih satelitov pa se je zgodilo nekaj povsem nepričakovanega. Drugega julija 1967 so prvič zaznali izbruhe žarkov gama, ki niso bili takšni, kakršni sledijo detonaciji jedrske bombe. Ker je celoten projekt potekal v popolni tajnosti, do širše razprave med astronomi o naravi tega pojava takrat sicer ni prišlo, a vseeno se je veliko pametnih glav začelo ubadati s vprašanjem, kaj pomenijo ti izbruhi, ki prihajajo iz vesolja.

Ker naravnega pojava, ki bi lahko povzročal takšne bliske visokoenergetskih žarkov, niso poznali, so sprva pustili domišljiji prosto pot. Nekdo je predlagal, da gre za trke kometov, zgrajenih iz materije in antimaterije. Drugi so modrovali, da gre za eksplozije majhnih črnih lukenj ali celo, da so zaznali "galaktično vojno" nekih drugih civilizacij, ki jih še ne poznamo. Vendar so bila vse to le ugibanja.

Naslednja leta so zaznali po deset do dvajset takih izbruhov na leto, kasneje, ko so detektorje še dodatno izpopolnili, pa tudi po več sto. Preden so znanstveniki natančno preučili izbruhe žarkov gama in jasno pokazali, da prihajajo iz globin vesolja in ne iz kakega bližnjega vira, je minilo kar nekaj časa. Prvi članek o obstoju izbruhov so znanstveniki objavili šele leta 1973, dolgih šest let po odkritju.

Od kod prihajajo izbruhi?

Ker je bilo vprašanje izvora teh skrivnostnih bliskov preprosto pretežko, so se astronomi odločili, da bodo najprej zbrali več informacij o tem, iz katerih koncev vesolja ti izbruhi sploh prihajajo. Če izvirajo iz naše galaksije, bi morali biti vsi razporejeni nekje v območju neba, ki ga prekrivajo zvezde naše galaksije in ga ob jasnih nočeh lahko vidimo kot vsem znano Rimsko cesto.

V resnici je sprva malokdo dvomil, da bi bili izviri bliskov zunaj naše galaksije, ker bi morali biti v tem primeru preprosto premočni. Tako velike energije ni mogel oddati noben proces, ki so ga poznali, če pa bi jo že kako lahko oddal, bi gotovo kršil temeljne zakone fizike, med drugim tudi slavno Einsteinovo enačbo E=mc2. Prva resna teorija je bila, da izbruhe povzročajo majhne nevtronske zvezde znotraj galaksije, v katere trči kak asteroid ali komet.

A že prve bolj natančne raziskave lege teh izbruhov so pokazale, da so izbruhi enakomerno porazdeljeni po vsem nebu in tako nikakor ne izvirajo iz naše galaksije, ampak prihajajo iz bolj oddaljenega vesolja. To je seveda pojasnjevanje samo še dodatno zapletlo.

Naslednji veliki projekt, ki so si ga zadali znanstveniki, je bila natančna določitev oddaljenosti virov teh izbruhov od Zemlje. Edini način, kako oceniti njihovo oddaljenost, je bil s pomočjo tehnike, imenovane rdeči premik svetlobe. Vsi vemo, da slišimo sireno na reševalnem avtomobilu zavijati z višjim tonom takrat, ko se nam ta hitro približuje, kot takrat, ko se od nas oddaljuje. Podoben pojav velja tudi za svetlobo v vesolju. Če se prva zvezda ali galaksija oddaljuje hitreje kot druga, jo vidimo "bolj rdečo" kot tisto, ki se oddaljuje počasneje.

V vesolju pa velja še eno univerzalno pravilo, ki se imenuje Hubblov zakon: bolj oddaljene galaksije se oddaljujejo hitreje kot bližnje. Medsebojna zveza obeh količin je celo zelo preprosta: bolj ko je galaksija oddaljena, hitreje se oddaljuje. Če tako poznamo podatek, kako "rdeče premaknjena" je neka galaksija ali kak drug astronomski objekt, ki oddaja svetlobo, lahko po Hubblovem zakonu ocenimo, kako daleč v vesolju se nahaja.

Najsvetlejše eksplozije v vesolju

Devetega maja 1997 jim je prvič uspelo opazovati tudi svetlobo, ki je sledila izbruhu žarkov gama, in določiti, v kateri galaksiji se je zgodila eksplozija. Takšna opazovanja so logistično kar zahtevna, saj je treba zelo hitro koordinirati teleskope po vsej zemeljski obli, da še pravočasno ujamejo ostanke svetlobe, ki spremlja oddaljeno eksplozijo.

Satelit ob zaznavi izbruha žarkov gama o dogodku pošlje SMS-sporočilo dežurnemu astronomu, ta pa začne od doma prek interneta takoj koordinirati opazovanje s katerim od velikih robotskih teleskopov, ki so razporejeni po zemeljski obli. Najbolj primeren teleskop za opazovanje, ki se lahko nahaja na Kanarskih otokih, Havajih ali v Avstraliji, prekine svoja tekoča opazovanja in se v nekaj sekundah obrne proti želenemu cilju.

Po uspešno izvedenih tovrstnih meritvah se je izkazalo, da so izviri izbruhov v zelo oddaljenih galaksijah, kar hkrati pomeni, da so eksplozije, ki povzročijo izbruhe žarkov gama, brez dvoma najmočnejše v vesolju od samega velikega poka dalje. A astronomom je vseeno uspelo zgraditi model, s katerim lahko uspešno pojasnijo tudi takšne ekstremne dogodke. Izbruhi so v resnici zelo ozko usmerjeni žarki, ki so videti zelo močni, ker ne potujejo na vse strani vesolja, ampak jih opazimo samo, ko kak tak snop oplazi našo galaksijo.

Rojevanje črnih lukenj

Trenutno sta v igri dva modela, ki lahko pojasnita nastanek takšnih visokoenergijskih žarkov svetlobe. Po prvem trčita dve nevtronski zvezdi, iz katerih nastane črna luknja. Po drugi hipotezi pa naj bi šlo za zelo močno eksplozijo supernove, imenovano tudi hipernova, pri kateri prav tako nastane črna luknja.

Hipernove naj bi nastale iz zelo masivnih zvezd, ki so tako velike, da njihova masa povzroči zelo hitro izgorevanje goriva, ki sicer omogoča zvezdam, da svetijo. Pri hipernovih se gorivo porabi tako hitro, da v vmesnem času ne uspejo niti zapustiti predelov vesolja, kjer se zvezde rojevajo. In prav to hitro porabljeno gorivo povzroči, da se takšna masivna zvezda hitro skrči, kar povzroči gromozansko eksplozijo, v kateri nastaneta tako snop žarkov gama kot tudi črna luknja.

Kot kažejo izračuni, povzročita oba mehanizma vsak malo drugačen videz izbruha in zanimivo je, da so astronomi opazili tako izbruhe, ki ustrezajo prvemu, kot tudi takšne, ki ustrezajo drugemu scenariju.

Marca letos je najprestižnejša ameriška znanstvena revija Science objavila članek o novih dognanjih pri razumevanju fizikalnih mehanizmov nastanka teh najmočnejših znanih eksplozij v vesolju, katerega soavtorica je tudi Andreja Gomboc s Fakultete za matematiko in fiziko Univerze v Ljubljani.

Sašo Dolenc

DUHOVNIK, KI JE IZNAŠEL TEORIJO VELIKEGA POKA

Teorija velikega poka velja danes za eno najbolj popularnih znanstvenih teorij. Po njej se je vesolje začelo kot zelo vroča in gosta gmota, ki se je nato razširjala in ohlajala, dokler ni po nekaj manj kot štirinajstih milijardah let dobilo podobe, kakršno vidimo danes, če se na jasno noč ozremo proti nebu. Teorija je zelo dobro podprta z eksperimenti, zato predstavlja dober primer skorajda neverjetne sposobnosti sodobne znanosti, ki lahko iz peščice podatkov, zbranih na majhnem planetu, rekonstruira zgodovino celotnega vesolja vse od prvih trenutkov naprej.

Kljub popularnosti teorije velikega poka pa danes malokdo ve, da jo je prvi opisal belgijski duhovnik Georges Lemaître, ki se je ob maševanju ukvarjal tudi z znanostjo in med drugim prijateljeval s samim Albertom Einsteinom. Ta je njegovo teorijo o prvotnem atomu, kot je sam poimenoval svojo idejo razvoja vesolja, ki je kasneje dobila medijsko bistveno bolj odmevno ime - teorija velikega poka, sprejel z zanimanjem, širša znanstvena skupnost pa se je nad njo navdušila šele v šestdesetih letih dvajsetega stoletja. Takrat sta dva ameriška znanstvenika po naključju odkrila, da iz vseh smeri vesolja prihaja do nas mikrovalovno sevanje, ki se ga ne da pojasniti drugače, kot da je bilo vesolje nekoč bistveno bolj vroče, kot je danes.

Vesolje kot radioaktivni atom

Georges Lemaître se seveda z znanostjo ni ukvarjal le ljubiteljsko. Čeprav so ga jeseni 1923 posvetili v duhovnika, je bil po duši predvsem znanstvenik. Po doktoratu iz matematike je še isto leto, ko je bil posvečen, odšel na podoktorski študij najprej v Cambridge, kjer se je izpopolnjeval pri Arthurju Eddingtonu, ki je veljal za enega najuglednejših astronomov. Pri njem je prišel v stik z zadnjimi odkritji in najnovejšimi metodami raziskovanja v astronomiji in tudi kozmologiji, ki je takrat že postopoma postajala veja znanosti, ki lahko postavlja tudi eksperimentalno preverljive teorije.

Po enem letu v Angliji je odšel naprej v ZDA, kjer je na Harvardu sodeloval z Harlowom Shapleyjem, ki je bil prav tako veliko ime takratne astronomije. V Bostonu, ki s svojimi elitnimi univerzami velja za eno najpomembnejših akademskih središč sveta, se je izpopolnjeval tudi na prestižnem inštitutu MIT, kjer se je še bolj kot prej navdušil za kozmologijo in začel preučevati modele vesolja, kakršne je napovedovala takrat še povsem nova Einsteinova splošna teorija relativnosti. Na MIT je tudi doktoriral, nato pa se je vrnil v Belgijo in postal profesor na Katoliški univerzi v Leuvnu.

Kmalu po vrnitvi je objavil prve zametke svoje teorije o razvoju vesolja. Čeprav bi morda pričakovali, da se je kot katoliški duhovnik pri ideji vesolja, ki naj bi nastalo z velikim pokom, zgledoval po biblijski zgodbi o stvarjenju, še zdaleč ni bilo tako. Navdiha ni dobil ne v astronomiji ne v teoriji relativnosti, ampak v takrat prav tako povsem novi kvantni fiziki. Bolj natančno povedano se je za idejo prvotnega atoma navdušil, ko je preučeval pojav radioaktivnosti.

Je nastanek vesolja plod naključja?

Znano je, da radioaktivni elementi niso stabilni, ampak sčasoma razpadejo, pri čemer se sprosti tudi energija. Čeprav za posamezni radioaktivni atom nikoli ne moremo natančno napovedati, kdaj konkretno bo razpadel, lahko za množico enakih atomov zelo natančno predvidimo, po kolikšnem času jih bo razpadla, recimo, polovica. Ob spoznavanju z načeli kvantne fizike se je Lemaître vprašal, ali ne gre morda za kaj več kot zgolj naključje, da je razpolovni čas nekaterih radioaktivnih elementov zelo podoben ocenam starosti vesolja, ki izhajajo iz meritev hitrosti napihovanja vesolja. Živimo morda v iztrošeni verziji nekakšnega radioaktivnega vesolja?

Po izvorni ideji Lemaîtra se je vesolje začelo kot nekakšen "veliki radioaktivni atom", zato mu tudi lahko pripišemo natančno starost. Analogija z radioaktivnostjo je bila ključna tudi za premagovanje znanega problema pojasnitve samega začetka vesolja. Če želimo vzročno pojasniti prvi trenutek, se moramo sklicevati na dogodek, ki je starejši, tega pa ne moremo, ker želimo pojasniti prav najstarejši dogodek. Temu problemu so skozi zgodovino najrazličnejši misleci posvetili veliko prostora, morda najslavnejšo formulacijo pa mu je dal Immanuel Kant, ko ga je opisal kot prvo antinomijo čistega uma.

Ključno pri radioaktivnem atomu je, da razpade povsem po naključju. Za posamezen atom nikakor ne moremo napovedati, kdaj natančno bo razpadel, zato njegov razpad tudi nima vzroka. Je povsem nepredvidljiv, napovemo lahko le verjetnost, da bo v določenem časovnem obdobju razpadel. Lemaître je idejo naključnega razpada radioaktivnega atoma razširil na svojo idejo vesolja kot prvotnega atoma, za katerega morajo prav tako veljati zakoni kvantne fizike. Čeprav ne gre za povsem isti tip dogodka, pa je analogija, ki jo je poskusil povleči Lemaître, očitna. Tako kot posamezen razpad nima vzroka, čeprav veljajo zanj natančni zakoni kvantne fizike, tudi vesolje kot celota morda nima vzroka, vendar to še ne pomeni, da zanj ne veljajo natančni fizikalni zakoni.

Vesolje se je začelo malo pred začetkom časa

Leta 1931 je svojo idejo opisal v članku, objavljenem v reviji Nature, kjer je med drugim zapisal: "Če se je svet začel z enim samim kvantom, pojma prostora in časa na začetku nista imela nobenega pomena; pomen sta dobila šele, ko se je izvorni kvant razdelil na dovolj veliko število kvantov. Če je ta ideja pravilna, se je začetek sveta zgodil malo pred začetkom prostora in časa."

Morda se zdi na prvi pogled takšen način razmišljanja nekaj, česar nikoli ne bi pričakovali od katoliškega duhovnika, a vsakomur, ki se vsaj malo spozna na zgodovino krščanske teološke misli, je hitro jasno, da je podobnost s slavno doktrino kreacije očitna. Tako kot je Bog po doktrini kreacije pri stvaritvi sveta absolutno svoboden in ni podvržen prav nikakršnim omejitvam, premislekom ali višjim ciljem, je tudi Lemaîtrov prvotni atom povsem svoboden glede tega, kdaj bo "razpadel".

Čeprav je bila analogija z naključnim radioaktivnim razpadom v začetku ključna, je postala z izpopolnjevanjem teorije vedno manj pomembna. Že sam Lemaître je svojo teorijo skozi leta bistveno dogradil in jo utemeljil na splošni teoriji relativnosti, vendar je bila v tistem času vse preveč eksotična, da bi jo v širših znanstvenih krogih jemali kot resen opis dejanskega vesolja in ne le kot eno od mnogih hipotez. V znanosti namreč velja pravilo, da bolj kot je teorija nenavadna, močnejše argumente in eksperimentalne potrditve potrebuje, da jo znanstvena skupnost sprejme. Kot smo že povedali, so mikrovalovno sevanje kozmičnega ozadja, ki je bistveno prispevalo k sprejetju teorije velikega poka, odkrili šele nekaj desetletij po drugi svetovni vojni, tako da je ideja o prvotnem atomu dolgo veljala bolj za eksotično hipotezo kot za opis dejanskega dogajanja v vesolju. Lemaître je umrl kmalu zatem, ko ga je dosegla novica o odkritju kozmičnega mikrovalovnega sevanja, ki je potrdilo njegovo vizionarsko idejo o začetku vesolja.

Leta 1936 so ga imenovali v Pontifikalno akademijo znanosti, ki papežu svetuje pri odločitvah, ki se navezujejo na znanost. Leta 1960 je postal celo njen predsednik in na položaju ostal vse do svoje smrti leta 1966. Vseskozi je zagovarjal prepričanje, da med znanostjo in vero načeloma ni konflikta. To je trdil tako kot visok cerkveni dostojanstvenik kot tudi kot vrhunski znanstvenik svoje dobe.

Ni mu bilo všeč, ko se je papež Pij XII. skliceval na znanost, tudi na kozmologijo velikega poka, ki je bila vseskozi njegovo ožje področje raziskovanja, ki naj bi vse bolj dokazovala, da se razodeta in znanstvena resnica prekrivata. Visoki cerkveni dostojanstveniki še danes radi poudarjajo, da znanost prihaja do podobnih zaključkov, kot jih opisujejo cerkvene dogme. Tako naj bi teorija velikega poka opisovala razvoj vesolja vse do začetka časa, sam prvi trenutek pa naj bi bil izvzet. To naj bi bila domena Boga.

Lemaître se s takšnimi interpretacijami, ki so jih zagovarjali tudi zadnji papeži, nikakor ni strinjal: "Kot sam razumem, ostaja teorija (prvotnega atoma) povsem onkraj vseh metafizičnih ali religioznih vprašanj. Materialistu dopušča, da zanika vsakršno transcendentno Bitje. (…) Je soglasna z besedami preroka Izaije, ko je govoril o 'skritem Bogu', ki ga ni bilo videti niti ob začetku vesolja…"

Sašo Dolenc

KAJ JE IZTREBILO DINOZAVRE?

Ko je ameriški geolog Walter Alvarez sredi sedemdesetih let prejšnjega stoletja začel preučevati kamnine v okolici italijanskega srednjeveškega mesteca Gubbio v Umbriji, se mu še sanjalo ni, da bo prav tam prišel na sled vzroku izumrtja dinozavrov. Alvarez je takrat razvijal novo metodo za ugotavljanje starosti sedimentnih kamnin. Sklade apnenca ob starem mestecu na sredini italijanskega škornja je izbral kot primerno mesto za svoje eksperimente prav zato, ker so imeli zelo lepe in jasne plasti, tako da z datacijo ni imel težav.


Del južne Evrope je bil namreč pred mnogimi milijoni let, ko so po našem planetu še kolovratili dinozavri, pod morsko gladino. Na morskem dnu pa se odlagajo sedimenti, iz katerih nastajajo kamnine. Ti nekoč podmorski predeli so kasneje zaradi gibanja tektonskih plošč prišli na površje. Skalnati predeli v okolici mesteca Gubbuo tako pričajo o dogajanju na površju Zemlje pred 50 do 100 milijoni let.

Skrivnost plasti brez fosilov

Ko je Alvarez preiskoval plasti teh sedimentov, je opazil približno centimeter debelo temnejšo črto, ki je bila drugačna od okoliških plasti. Starejši sedimenti pod njo so bili polni fosilnih ostankov majhnih morskih organizmov iz obdobja pozne krede. Nad centimetrsko črto so bile kamnine s fosili bistveno redkeje posejane in takšne plasti so dokaj značilne za zgodnje obdobje terciarja. Presenetljivo pa rdečkasta glinena plast, ki je razmejevala kamnine obeh velikih geoloških dob, ni vsebovala nobenega fosila.

Alvarez je vedel, da meja med obema geološkima dobama ustreza obdobju, ko so izumrli dinozavri. Tej ločnici strokovno pravijo tudi K-T razmejitev (kreda-terciar) in takrat se je, kot vse kaže, na našem planetu zgodila velika katastrofa. Čeprav so geologi na podlagi fosilov lahko ugotovili, da je v tistem obdobju izumrla polovica vseh vrst živih bitij, so lahko o vzrokih te katastrofe le ugibali. Alvarezova ideja je bila, da bi s preučevanjem te tanke plasti sedimentov, ki ustreza K-T razmejitvi in jo najdemo povsod po svetu, v Ameriki pa je celo še debelejša kot v Evropi, odkril vzrok, ki je povzročil to "veliko umiranje", kot pravijo globalnim katastrofam velikih razsežnosti, ko izumre več kot polovica vseh oblik življenja na planetu.

Velika katastrofa, ki je naš planet prizadela pred 65 milijoni let, ni bila edina v pestri zgodovini Zemlje. Geologi so našteli več podobnih velikih dogodkov, ki so povzročili velika izumiranja življenja. Podobna katastrofa je Zemljo doletela tudi pred 250 milijoni let, ob koncu perma. Takrat naj bi po ocenah nenadoma izumrlo 95 odstotkov vseh vrst živih bitij, ki so živela v morju, in 70 odstotkov tistih, ki so živela na kopnem. Prav po tem velikem umiranju, katerega vzroka natančno še ne poznamo, a je verjetno povezan z vulkansko aktivnostjo, so na Zemlji zagospodovali dinozavri.

V drugi polovici sedemdesetih let se je tako Walter Alvarez s svojim očetom, slavnim nobelovcem na področju fizike Luisom Alvarezom lotil preučevanja te mejne plasti, ki ni vsebovala fosilov, da bi pridobil čim več informacij o vzroku izumrtja dinozavrov. Znanstvenika sta najprej želela odgovoriti na vprašanje, kako hitro je ta centimetrska plast nastala, saj bi tako lahko sklepala tudi o vzrokih katastrofe. Odločila sta se, da bosta poskušala hitrost nastajanja sedimentov v tej plasti določiti s pomočjo vsebnosti redkega elementa iridija. Skorajda ves iridij na zemeljskem površju izvira namreč iz prahu majhnih meteoritov, ki trčijo ob zemeljsko atmosfero in jih ponavadi opazimo kot utrinke na nebu. Izvorni zemeljski iridij se je namreč ob nastanku našega planeta zbral v jedru, tako da ga na površini skorajda ni. Ker pade na zemljo vsako leto približno enaka količina tega meteorskega prahu, lahko geologi z merjenjem vsebnosti tega elementa določajo, koliko let je nastajala posamezna sedimentna plast.

Za goro velika gmota trčila v Zemljo?

Znanstvenika sta v vzorcu iz mejne plasti, ki sta ga našla v bližini italijanskega mesteca Gubbio, izmerila za tridesetkrat večjo osebnost iridija od običajne. Seveda je bil to jasen znak, da se je takrat dogajalo nekaj neobičajnega, kar bi težko pojasnili z normalnimi geološkimi pojavi. Da bi izključila možnost, da gre le za lokalno odstopanje, sta meritev ponovila še na danski pečini Stevns klint, kjer sta izmerila celo 160-kratno povečanje vsebnosti iridija v tej plasti glede na okoliške plasti, ki so se tvorile v času pred K-T dogodkom.

Na osnovi teh rezultatov sta postavila drzno hipotezo, da je izumrtje dinozavrov pred 65 milijoni leti povzročilo trčenje približno deset kilometrov velikega kometa ali asteroida z Zemljo. Za Mount Everest velika gmota je po njunem iz vesolja zadela naš planet in s svojim trkom povzročila tako razdejanje, da je izumrla več kot polovica vseh življenjskih oblik, ki so takrat naseljevale zemeljsko površje.

Padec asteroida ali kometa na Zemljo je povzročil ogromne cunamije, sprožil množico požarov in v ozračje dvignil toliko prahu, da sonce nekaj let ni posijalo na površje. Zaradi pomanjkanja svetlobe rastline niso mogle izvajati fotosinteze, zato niso več rasle, kar je povzročilo, da kmalu ni bilo več dovolj hrane za živali. Pomanjkanje hrane je bilo usodno tudi za dinozavre, preživeti pa je uspelo majhnim sesalcem, katerih daljni potomci smo tudi ljudje.

Oče in sin Alvarez sta leta 1980 svoja odkritja objavila v reviji Science, a sta bila takoj deležna hudih kritik. Drugi strokovnjaki so bili namreč prepričani, da presežek iridija bolj verjetno izvira iz močnih vulkanskih izbruhov in ne iz vesolja. A sčasoma se je začelo nabirati vse več dokazov v prid njuni hipotezi. Enako plast sedimentov, zelo bogatih z iridijem, so geologi namreč našli povsod po svetu, prav tako pa tudi posebne kamnine, ki se tvorijo le ob zelo velikih tlakih, ko pride do takšnega katastrofalnega trčenja.

Skriti krater pod Mehiškim zalivom

Leta 1991 pa je prišlo do še enega velikega odkritja, ki je hipotezo o padcu meteorita dokončno umestil v učbenike zgodovine življenja na Zemlji. Na polotoku Yucatan v Mehiki so odkrili ostanke velikanskega kraterja, ki ima v premeru kar 180 kilometrov, po vasici v bližini središča pa so ga poimenovali Chicxulub krater. Gre za enega največjih ostankov trka Zemlje s katerim od nebesnih teles, kar jih poznamo, star pa je prav toliko kot rdečkasta plast sedimentnih kamnin. Zelo verjetno torej ustreza kraju, kamor je padel asteroid, ki je pokončal vse dinozavre, ki so na Zemlji gospodovali dolgih 150 milijonov let.

Krater so sicer odkrili že nekaj desetletij prej, ko so geologi, ki so delali za mehiško državno naftno podjetje Petróleos Mexicanos ali krajše Pemex, na zračnih posnetkih geološke strukture območja jasno opazili obliko velikanskega kraterja, a o tem zaradi tajnosti korporativnih podatkov niso smeli govoriti. Šele leta 1981 so se pri podjetju omehčali in geofiziku Glenu Penfieldu dopustili, da je nove meritve predstavil na znanstveni konferenci. A predstavitev takrat ni imela velikega odmeva, saj je bila konferenca bolj slabo obiskana. Težava je bila tudi, da Penfieldu ni uspelo dobiti vzorcev kamnin iz vrtin na območju kraterja, saj naj bi se izgubili.

Šele desetletje kasneje, ko so se s Penfieldom povezali drugi znanstveniki, ki so iskali možne lokacije kraterja, ki bi lahko ostal za padcem asteroida pred 65 milijoni let, so se pri podjetju Pemex vendarle potrudili in našli vzorce iz vrtin, ki so potrdili, da gre res za krater. V vzorcih so namreč našli kamnine, ki nastanejo le ob zelo velikih tlakih, kakršni se pojavijo le pri tako ekstremnih dogodkih, kot je trk gore in planeta.

Sašo Dolenc

LJUDJE

KEPLERJEVA ČAROVNICA

V začetku sedemnajstega stoletja je osrednjo Evropo zajela prava manija lova na čarovnice. V mestecu Leonberg na Švabskem so pozimi leta 1615-1616 na grmadi sežgali šest čarovnic. V bližnji vasi Weil (danes Weil der Stadt), katere prebivalstvo ni preseglo dvesto družin, so jih med letoma 1615 in 1629 sežgali kar osemintrideset. Malce opravljivo in čudaško starko po imenu Katharina, ki je živela v Leonbergu, je žena mestnega steklarja obtožila, da je s čarovnim napitkom prinesla bolezen sosedi, da je urekla otroke krojača in jim prinesla smrt in da je trgovala z grobarjem, ker si je hotela priskrbeti lobanjo svojega očeta, ki jo je hotela kot kelih podariti enemu svojih sinov, astrologu, ki se je ukvarjal s črno magijo.

Danes se nam zdijo takšne nenavadne obtožbe smešne, vendar so bile pred nekaj stoletji še kako resne in mnogo starih ženic je končalo na grmadi prav zaradi obtožbe, da so čarovnice. Zgodba o čudaški starki z imenom Katharina bi bila le ena od več tisoč podobnih usod tistega časa, če njen sin ne bi bil slavni matematik in astronom Johannes Kepler, eden od pomembnih začetnikov sodobne znanosti. Prav njegovo odločno posredovanje pri vplivnih možeh, vneto pošiljanje pisem in še posebej to, da je za obrambo matere najel najboljše odvetnike, je pripomoglo, da Katharina ni delila usode drugih domnevnih čarovnic tistega časa in ni končala na grmadi. Vseeno pa tudi vplivni sin ni mogel preprečiti, da ne bi več kot sedemdesetletna ženica dobro leto presedela v priporu.

Zgodbo o čarovniškem procesu proti Katharini Kepler je v knjigi Kepler's Witch – An Astronomer's Discovery of Cosmic Order Amid Religious War, Political Intrigue, and the Heresy Trial of His Mother, HarperCollins, 2004 natančno opisal James A. Connor. Knjiga je poleg tega, da pripoveduje napeto zgodbo, zanimiva tudi zato, ker Collins citira dokumente s samega procesa. Prav tako je prevedel nekaj pisem, ki jih je Johannes, takrat dvorni matematik, pošiljal vplivnim možem, ki bi lahko kako pomagali, da bi njegovo ostarelo mater spustili iz ječe in jo oprali nesmiselnih obtožb. (Zgodbo o Katharini Kepler povzema tudi Paolo Rossi v knjigi Rojstvo moderne znanosti v Evropi, Založba */cf., 2004, ki predstavlja eno redkih kvalitetnih preglednih del o tem obdobju znanosti, ki jih imamo v prevodu.)

Katharina Kepler je bila zelo primerna žrtev za obtožbo čarovništva, ukvarjala se je namreč z naravnim zdravilstvom. Težave so se začele, ko se je njen sin Christoph, ugledni mestni obrtnik in klepar, sprl z družino mestnih steklarjev. V sinov spor se je vmešala tudi Katharina, pri čemer je zelo nespametno zabrusila svoji nekdanji prijateljici Ursuli iz družine steklarjev nekaj hudih žalitev. Seveda ji Ursula ni ostala dolžna. Da bi se ji maščevala, je začela po mestu širiti govorice, da ji je postalo slabo, ko je popila zvarek, ki ji ga je pripravila Katharina. Hitro so se začele pojavljati še nove obtožbe. Dvanajstletna deklica, ki je nosila v opekarno žgat opeko, je Katharino srečala na ulici in takrat v roki začutila grozno bolečino, ki ji je za nekaj dni ohromila roko in prste. (Lumbago in trd vrat v Nemčiji še vedno imenujejo Hexenschuss; hexen – čarati).

Ljudje po vaseh in mestecih v tistem času niso bili ravno razgledani. Verjeli so v mnoge vraže in nekako v naravi človeškega duha je, da išče vzroke za dogodke, ki si jih ne zna pojasniti. Če je mesto napadla epidemija otroške bolezni, bi z današnjim znanjem za to okrivili kako bakterijo ali virus, takrat pa teh malih povzročiteljev bolezni še niso poznali. Tako so vzroke iskali v dogodkih, ki so se jim zdeli v tistih časih povsem verjetni.

Collins primerja kruto izživljanje nad domnevnimi čarovnicami v sedemnajstem stoletju z odnosom današnje družbe do domnevnih teroristov. Tako kot še danes nekateri povsem resno zagovarjajo mučenje zapornikov, če so ti domnevni teroristi, ki pripravljajo napad z veliko nedolžnimi žrtvami, so tudi pred nekaj stoletji ljudje še toliko bolj posegali po čudaških metodah ugotavljanja krivde. Ena najbolj priljubljenih metod preverjanja, ali je neka oseba resnično kriva čarovništva, je bila recimo sodba z vodo. Domnevno čarovnico so zvezali za roke in noge ter jo vrgli v reko. Po izvorni babilonski metodi je reka izrekla sodbo tako, da je kriva obtoženka utonila, nedolžno pa je reka pustila pri življenju. Vendar so Asirci menda babilonsko metodo malo spremenili, tako da je pri njih veljalo, da reka pogoltne nedolžne in izvrže krive. In prav ta nenavadna asirska metoda se je udomačila tudi v Evropi.

Obtožbe proti Katharini so se še kar vrstile, dokler je niso aretirali in jo tudi formalno obtožili čarovništva. Po dolgotrajnem procesu so septembra 1621 na pravni fakulteti v Tübingenu sprejeli naslednjo sodbo: »Obtoženo naj spoznajo z metodami mučenja, a le na prvi stopnji oziroma v obliki territio verbalis, ko jo odpeljejo v prostor z rabljem, kjer ji ta podrobno pojasni in razkaže svoje instrumente.« Čeprav so profesorji sprejeli vse Keplerjeve argumente in se strinjali, da ni dovolj trdnih dokazov za Katharinino smrtno obsodbo, so bili še vedno toliko v dvomih, da je niso želeli povsem oprostiti. Ko je uspešno prestala soočenje z rabljevimi orodji in vseeno ni hotela priznati, da je čarovnica, so jo po več kot letu ječe in šest let po prvih obtožbah 7. oktobra 1621 končno spustili na prostost. Kmalu zatem je zaradi izmučenosti in slabih razmer v zaporu umrla.

Sašo Dolenc

ISAAC NEWTON - PRVI FIZIK ALI ZADNJI ČAROVNIK?

Isaac Newton se je rodil kot nedonošenček na božični večer leta 1642 (4. januarja 1643 po novem gregorijanskem koledarju) v vasici Woolsthorpe v okrožju Lincolnshire. (Istega leta je po težki bolezni v hišnem priporu v Arcetri pri Firencah umrl Galileo Galilei.) Očeta ni nikoli poznal, saj je umrl tri mesece pred sinovim rojstvom. Novorojenček je bil tako majhen in šibak, da niso verjeli niti, da bo preživel svoj prvi dan, kaj šele 84 let, kolikor je bil star, ko je umrl domnevno zaradi zastrupitve pri alkimističnem poskusu.

Mladost

"Newton ni bil prvi v dobi razuma. Bil je zadnji od magov, Babiloncev in Sumercev, zadnji veliki um, ki je gledal v vidni in intelektualni svet z enakimi očmi kot tisti, ki so začeli graditi našo intelektualno dediščino pred nekaj manj kot deset tisoč leti."

John Maynard Keynes

Ko je imel tri leta, se je mati nanovo poročila s premožnim Barnabasom Smithom, zato je Isaac preživel mladost nekaj km stran od doma na kmetiji maminih staršev. Do svojega enajstega leta, ko je očim umrl, je živel stran od matere, čemur biografi pripisujejo veliko krivde za njegov zelo težek, skorajda bolesten značaj. Očima je sovražil z dna duše. Ko je leta 1662 sestavljal spisek svojih grehov, je vanj vključil tudi naslednji zapis: "Grozil očetu in materi Smith, da ju bom zažgal s hišo vred."

Po očimovi smrti je mati želela, da bi njen prvi sin Isaac počasi prevzel kmetijo, zato ga je poklicala nazaj iz šole v Granthamu, kjer je spoznaval osnove latinščine in geometrije. Toda s svojo drobno postavo je sorodnike že kmalu prepričal, da za delo na polju ne bo pretirano uporaben. Velikokrat se je, namesto da bi gnal živino na pašo, raje zvalil pod drevo in bral knjigo. Stric, ki je zgodaj opazil njegovo nadarjenost za študij, je prepričal mamo, da ga je vpisala na univerzo v Cambridge.

Šolar - kužna leta

Tako se je mladi Newton leta 1661, sicer malo starejši od svojih sošolcev zaradi prekinjene osnovne šole, znašel na Trinity Collegeu. Čeprav se je znanstvena revolucija nezadržno širila po Evropi, pa so bile univerze nanjo dokaj imune. Prva leta študija se je moral Newton poglobiti v Aristotela, čeprav so se v zraku že čutili vplivi novih spoznanj. Kmalu je odkril dela Francoza Reneja Descartesa, ki je v nasprotju s tistim, kar so se učili na predavanjih, zagovarjal mehanični pogled na svet. Leta 1664 si je na neuporabljene liste v svoji šolski vadnici pod naslovom Quaestiones Quaedam Philosophicae (Določena filozofska vprašanja) zapisal nekaj misli, ki so danes eno redkih pričevanj o njegovem takratnem razmišljanju. Sestavek je podnaslovil z "Amicus Plato amicus Aristoteles magis amica veritas" (Platon je moj prijatelj, Aristotel je moj prijatelj, a moj najboljši prijatelj je resnica).

Newton raziskuje sestavo svetlobe.

Iz zapisov v Quaestiones lahko sklepamo, da je podrobno proučil celotnega Descartesa in veliko bral atomista Pierra Gassendija, vendar z njunimi dognanji nikoli ni bil v celoti zadovoljen. Skozi spise cambridgeškega platonista Henryja Mora je odkril hermetično tradicijo, ki je svet razlagala z alkemičnimi in magičnimi pojmi. Antagonizem med obema glavnima predstavama o svetu in naravnih pojavih v njem, med "mehanično" in "hermetično" tradicijo, je vseskozi vplival na njegovo razmišljanje in predstavljal ključni problem njegove celotne znanstvene kariere.

Najbolj ga je zanimala kemija, v katero so ga uvajale knjige Roberta Boyla, vendar si je že prvo leto študija kupil tudi izvod Evklidovih Elementov. Kmalu zatem je prebral še Keplerjevo Optiko, deli Vietea in Wallisovo Arithmetico infinitorum. Po letu 1663 je poslušal zanimiva predavanja Isaaca Barrowa in preko njega spoznal tudi dela Galileija, Fermata, Huygensa in še nekaterih. Kasneje je v pismu Hooku napisal: "Če sem videl dlje od Descartesa, je to zato, ker sem stal na ramenih velikanov." Proti koncu leta 1664 je trčil ob mejo takratnega matematičnega znanja in ugotovil, da lahko začne lastne raziskave. Leta 1665 je prišel do prvih odkritij pri zapisu funkcij z neskončnimi vrstami in začel razmišljati o fluksijah in fluentih, kot je sam imenoval infinitezimalni račun.

Kmalu po diplomi (bachelor's degree) leta 1665 so univerzo v Cambridgeu zaradi kuge zaprli za dve leti. Newton se je pred boleznijo umaknil domov na deželo, kjer je lahko v miru študiral. Teh nekaj mesecev v domačem Woolsthropeu je bilo najbolj plodovito obdobje v njegovem življenju, če ne kar v celotni zgodovini fizike (primerjati se ga da samo še z Einsteinovim magičnim letom 1905). Kot je sam kasneje zapisal, je takrat prišel do štirih izmed svojih velikih spoznanj: (1) binomski teorem, (2) infinitezimalni račun, (3) gravitacijski zakon in (4) sestava bele svetlobe.

Leta 1669 je svoja nova matematična dognanja povzel v spisu De Analisi per Aequationes Numeri Terminorum Infinitas (O analizi neskončnih vrst), ki je kot rokopis krožil v ozkem univerzitetnem krogu. V naslednjih dveh letih je spis predelal in izdal pod novim naslovom De metodis serierum et fluxionum (O metodi vrst in fluksij). Čeprav je takrat njegovo delo poznalo le nekaj kolegov, je bil v tistem času že vodilni matematik Evrope.

Profesor

Po ponovnem odprtju univerze leta 1667 so Newtona sprejeli med člane Trinity Collegea. Dve leti zatem je odšel v pokoj njegov učitelj Isaac Barrow prav z namenom, da bi prepustil častno mesto Lucasianovega profesorja matematike svojemu genialnemu učencu. Profesorsko mesto je Newtona razbremenilo služenja denarja z inštrukcijami, a je moral v zameno pripraviti določeno število predavanj na leto. Prva tri leta (1670-1672) je predaval nova spoznanja v optiki, ki jih je zbral v eseju O barvah, kasneje pa objavil kot prvo poglavje v svoji Optiki.

Študij optike je bil že od Keplerjeve Paralipomene iz leta 1604 osrednje vprašanje znanstvene revolucije. Descartesovo odkritje sinusnega lomnega zakona je v omenjeni študij uvedlo novo matematično pravilo, ki je le še podprlo prepričanje, da naravi vladajo matematični zakoni. Svetloba je bila osrednji element Descartesove mehanične filozofije narave. Realnost svetlobe predstavlja gibanje, prenešeno preko materialnega medija. Newton je popolnoma prevzel mehanično teorijo svetlobe, vendar se je bolj zavzel za atomistično alternativo, kjer svetlobo sestavljajo majhni gibajoči se delci. Korpuskularna teorija svetlobe je bila vseskozi špekulacija na robu njegovih teorij o optiki. Newton je dosegel največje uspehe pri pojasnitvi barv. Stara teorija, ki je temeljila še v Aristotelu, je mavrico razlagala kot posledico preobrazbe svetlobe, ki je v svoji osnovni obliki bela. Descartes je to teorijo združil z mehanično podobo sveta. Vendar je Newton s serijo poskusov v letih 1665 in 1666 pokazal, da lahko teorijo preobrazbe zamenja enostavnejša teorija analize. Obrnil je stališče in trdil, da je bela svetloba le vsota vseh barv, ki sestavljajo mavrico. Te se lahko poljubno mešajo in razklanjajo s pomočjo prizme. Do takšnega prepričanja so ga pripeljali poskusi z enobarvno svetlobo, ki je ni mogel več razločiti. Trdil je, da različni delci v svetlobi (različne barve) povzročajo različne vtise o barvah v očesu. Ker je spoznal, da kromatične aberacije nikoli ne bo mogel odstraniti iz leče, je skonstruiral prvi reflektorski teleskop.

Njegova spoznanja o naravi barv je v svet ponesla Kraljeva združba iz Londona, ki so jo ustanovili leta 1660. Ko so ga imenovali za profesorja, ga nihče v znanstvenih krogih izven Cambridgea skorajda ni poznal. Novica o konstrukciji teleskopa na zrcalo leta 1671 mu je prinesla članstvo v omenjeni družbi. Navdušen nad toplim sprejemom, jim je Newton naslednje leto poslal tekst o naravi barv, ki je bi večinoma kar dobro sprejet, čeprav je izzval nekaj kritik.

Med najhujšimi kritiki Newtonovega spisa je bil Robert Hooke, ki se je imel za izvedenca v optiki. Napisal je uničujočo kritiko spisa takratnega novinca v znanstvenih krogih. Še normalnega človeka kritika potre, kaj šele čustveno neuravnovešenega Newtona. Po tem neljubem dogodku se je Newton zaprl pred svetom in delal le še zase.

V letih samote je veliko študiral hermetične spise, s katerimi se je spoznal že pred diplomo. Od vedno ga je zanimala alkimija, sedaj pa se je globoko poglobil v obskurne knjige in iskal skrite pomene. V teh letih se je njegova predstava o svetu bistveno spremenila. Iz tipičnega predstavnika mehanicistične šole, ki je naravne pojave razlagala z gibanjem delcev materije, se je prelevil v čarovnika.

Leta 1675 je med obiskom Londona slišal, da je Hooke sprejel njegovo razlago barv. To ga je opogumilo, da je spisal novo delo o barvah, ki nastanejo na tankih plasteh, in je zelo podobno drugemu poglavju njegove kasnejše knjige Optika. Temu spisu pa je priložil še en sestavek z naslovom Hipoteza o razlagi lastnosti svetlobe, v katerem je obdelal celotni sistem narave. Hooke ga je obtožil plagiatorstva, kar je Newtona znova razburilo, vendar se je zadeva umirila že z izmenjavo nekaj vljudnostnih pisem. Še nekaj sporov in materina smrt je Newtona tako izčrpalo, da je doživel živčni zlom. Po tem se je za šest let umaknil iz javnega življenja.

V letih samote je veliko študiral hermetične spise, s katerimi se je spoznal že pred diplomo. Od vedno ga je zanimala alkimija, sedaj pa se je globoko poglobil v obskurne knjige in iskal skrite pomene. V teh letih se je njegova predstava o svetu bistveno spremenila. Iz tipičnega predstavnika mehanicistične šole, ki je naravne pojave razlagala z gibanjem delcev materije, se je prelevil v čarovnika. Okrog leta 1679 je opustil idejo etra in začel iskati razloge, zakaj se nekatere snovi spajajo med seboj, druge pa ne. Pojave si je razlagal z notranjo privlačnostjo in odbojnostjo med posameznimi delci snovi, ki so bili neposredno prevzeti s pojmi hermetične filozofije o simpatijah in antipatijah. To je med mehaničnimi filozofi zbudilo burne proteste. Newton je na vse skupaj gledal le kot na razširitev mehanične predstave o svetu in ne kot na nekaj popolnoma novega. Poskušal je združiti mehanično predstavo o svetu s pitagorejsko idejo, ki je zagovarjala matematično naravo sveta. Pojem sile je bil srečni proizvod takšne sinteze in hkrati Newtonov glavni prispevek k razlagi narave.

Principia

Newton je sprva apliciral idejo o privlaku in odboju med delci samo na zemeljske dogodke. Novo idejo je dobil v pismu, ki mu ga je leta 1679 poslal Hooke in z njim skušal ponovno vzpostaviti korespondenco. Hooke je v pismu omenil analizo gibanja planetov pod vplivom centralnega privlaka. Newton seveda na pismo ni odgovoril, začel pa je razmišljati v tej smeri. Zamislil si je poskus: iz visokega stolpa spustimo kamen. Ker je tangencialna hitrost na vrhu večja kot spodaj, kamen zanese proti vzhodu. Tir kamna je izrisal kot spiralo, ki se konča v centru zemlje. To je bilo napačno, kot ga je opozoril tudi Hooke, ki je trdil, da mora biti gibanje eliptično. Newton ni rad poslušal kritik, a se je vseeno sprijaznil s porazom. Vendar ni v celoti sprejel Hookovega načela in prevzel, da je gravitacija konstantna. Čeprav kamen res pada po spirali v konstantnem polju, pa je Hooke izjavil, da po njegovem gravitacija pada s kvadratom razdalje. Veliko let kasneje je bilo to pismo glavni dokazni material, s katerim je poskušal Hooke Newtona obdolžiti plagiatorstva. Vendar Hooke ni nikoli matematično izpeljal eliptičnih orbit iz gravitacijskega zakona. Vse je trdil le na podlagi intuicije. V letih 1679 in 1680 se je Newton ukvarjal samo s problemom gibanja planetov. Teorije gravitacije še ni poznal.

Januarja leta 1684 so Edmond Halley, Christopher Wren in Robert Hooke skupaj kosili v neki Londonski gostilni in se pogovarjali o astronomiji. Halley in Wren sta bil prepričana, da lahko Keplerjeve zakone izpeljeta iz gravitacijske sile, ki pada s kvadratom razdalje. Hooke jima je nazaj zatrdil, da je to že enkrat dokazal, vendar njegove besede niso zvenele prepričljivo, zato mu je Wren ponudil nagrado, če mu prinese dokaz v dveh mesecih, kar pa mu ni uspelo.

Portret iz leta 1689, ko je bil star 46 let (dve leti po objavi Principie).
Naslikal ga je Godfrey Kneller.

Avgusta 1684 je Newtona obiskal mladi astronom Edmond Halley in se pozanimal, če mogoče on zna izpeljati eliptične poti planetov iz centripetalne sile, ki pada s kvadratom razdalje. Newton mu je zatrdil, da je to res enkrat že izračunal, a je papirje nekje založil. Domenila sta se, da mu bo Newton ob prvi priliki poslal izpeljavo. Čez tri mesece je Halley resnično prejel pošto iz Cambridgea,v kateri je bil kratek traktat z naslovom De Motu (O gibanju), v katerem je Newton matematično dokazal, da iz gravitacijskega zakona, pri katerem pada sila s kvadratom razdalje, sledi, da planeti krožijo po elipsah. Halley ga je prepričal, da je o svojem dokazu napisal knjigo. V dveh letih je tako nastala Philosophiae Naturalis Principia Mathematica (Matematični principi filozofije narave), eno temeljnih del moderne znanosti.

Pomenljivo je, da spis De Motu ni vseboval zakona univerzalne gravitacije med vsemi masnimi telesi. Prav tako ni vseboval nobenega od Newtonovih treh zakonov gibanja. Šele ob popravljanju prvotnega spisa, je Newton vključil vanj princip inercije (prvi zakon) in zametke drugega. Z vpeljavo kvantitativnega pojma sile je postal drugi zakon osnova kvantitativne mehanike in s tem nove paradigme naravoslovnih znanosti.

Kvantitativne mehanike opisane, v Principii, ne smemo zamenjevati z mehanično filozofijo. Slednja je samo predstava o svetu, ki poskuša naravne pojave zvesti na gibanje nevidnih delcev snovi. Mehanika iz Principie pa je nudila kvantitativni opis gibanja vidnih teles. Temeljila je na treh zakonih gibanja: (1) telo ostaja v stanju mirovanja, če ga le v spremembo ne prisili sila, (2) sprememba gibanja (hitrosti, pomnožene z maso) je sorazmerna s silo, (3) vsaka akcija ima svojo reakcijo. Da se telo giblje po krogu, mora sila učinkovati nanj pravokotno na smer gibanja. Z analizo Keplerjevih zakonov je Newton dokazal, da planete in Luno drži v kroženju po elipsah ista sila, ki deluje med vsemi masnimi delci.

Luna je oddaljena za približno 60 Zemljinih radijev. Izračunal je, za koliko mora Luna med kroženjem okoli Zemlja "pasti" vsako sekundo, in to primerjal z meritvami na površju Zemlje. Ugotovil je, da je razdalja pri Luni za 3600 krat manjša od izmerjene na Zemlji, kar se lepo sklada z gravitacijskim zakonom. Silo je poimenoval z latinsko besedo za težkost in težo gravitas. Zakon univerzalne gravitacije, ki ga je kasneje apliciral še na gibanje kometov in plimovanje morij, deluje na vsako masno telo v vesolju, in to sorazmerno s produktom obeh mas in obratno sorazmerno z razdaljo med njima.

Ko je Kraljeva družba leta 1686 prejela rokopis prve knjige v Principii, se je Hooke začel pritoževati, da mu je Newton vse skupaj ukradel, česar pa nikakor ni mogel utemeljiti. Vendar se je Newton na obtožbe odzval enako nespretno, kot jih je Hooke postavljal. Namesto da bi Hooka potolažil s kakšno opombo na dnu strani, kar bi starca v svojem znanstvenem zatonu povsem zadovoljilo, je iz knjige sistematično izbrisal vsakršno omembo njegovega imena. Prav tako ni dovolil objave svoje Opitike in ni hotel prevzeti predsednikovanja Kraljevi družbi, dokler Hooke ne umre.

S Principio je Newton takoj mednarodno zaslovel. Čeprav so bili kontinentalni znanstveniki zvesti mehanicističnemu idealu vsaj še eno generacijo, pa niso mogli nasprotovati nenavadnem uspehu Newtonovih računskih napovedi. Mladi britanski znanstveniki so si ga počasi vzeli za vzor. V kratkem času so vsa pomembna mesta na univerzah zasedali mladi Newtonovi privrženci. Newton, čigar najbližji odnos z žensko je bilo ponesrečeno razmerje z materjo, je našel zadoščenje kot vodja skupine mladih znanstvenikov. Razmerje s Fatiom de Duillierom, švicarskim matematikom, živečim v Londonu, ki je imel podobne nazore, je bilo eno najglobljih doživetij njegovega odraslega življenja.

Portret iz leta 1726;
avtor je Enoch Seeman.

Kmalu po izdaji Principie je Newton, vedno vdan protestant, pomagal pri boju proti katolizaciji Cambridgea, kot je hotel katoliški kralj James II. Kot predstavnik univerze je v Londonu vodil pogajanja in izbojeval premirje. V tistem obdobju je spoznal veliko imen takratne angleške inteligence; med njimi tudi filozofa Johna Locka. Londonski zrak mu je ugajal, zato je, na prigovarjanje prijatelja Fatia, v Londonu začel iskati službo. Leta 1696 so ga tako imenovali za upravnika kovnice denarja. Čeprav je zadržal stolico v Cambridgeu še do leta 1701, je od tedaj naprej največ časa preživel v Londonu.

Razmerje s Fatiom je počasi zašlo v krizo. Fatio je namreč resneje zbolel in se, posredno tudi zaradi finančnih težav doma, vrnil v Švico. Newtona je prijateljeva odsotnost močno prizadela. Kmalu je zamrlo tudi dopisovanje med njima. Nekaj mesecev kasneje sta Newtonova dobra prijatelja Samuel Pepys in John Locke prejela žalilni pismi, v katerima jima je Newton sporočal, da ne želi nobenih stikov več. Locka je celo obtožil, da ga skuša zaplesti v zvezo z neko žensko. Oba prijatelja je zaskrbelo, da se je Newtonu zmešalo, čeprav danes trdijo, da je preživel samo drugi živčni zlom. Čez čas se je Newtonu stanje izboljšalo, a nikoli več se ni vrnil k poglobljenemu znanstvenemu delu. Preselitev v London je pomenila konec njegovega ustvarjalnega obdobja.

Državna služba mu je prinašala lep dohodek, zato se ni bal starosti. Bil je strah in trepet londonskih ponarejevalcev, saj jih je kar nekaj poslal na vislice. Kasneje je bil izvoljen v parlament, kjer je spregovoril le enkrat, ko je vprašal, če bi lahko zaprli okno.

Starost

V zgodnjih devetdesetih letih 17. stoletja je poslal Locku kopijo rokopisa, v katerem je poskušal dokazati, da so deli Svetega pisma, ki govorijo o sveti Trojici, potvorbe izvirnega teksta. Ko je Locke poskušal sestavek objaviti, se je Newton zbal, da bi zaradi svojih kontroverznih stališč zabredel v težave, in sestavka ni dovolil natisniti. V kasnejših letih je veliko časa namenil interpretaciji Danijelovih in Janezovih pridig ter kronologiji starih kraljestev. Obe deli so objavili šele po njegovi smrti.

Newtonova posmrtna maska;
original hrani Royal Society.

V Londonu je Newton igral vlogo patriarha angleške znanosti. Leta 1703 so ga izvolili za predsednika Kraljeve družbe, že štiri leta prej pa ga je francoska Academie de Sciences imenovala za enega od osmih tujih članov. Leta 1705 ga je kraljica Ana kot prvega znanstvenika povzdignila v viteza. Kraljevi družbi je predsedoval zelo avtoritarno, kar je zanetilo veliko sporov. Prvi kraljevi astronom John Flamsteed je dolgo let zbiral natančne astronomske podatke o legi nebesnih teles, kar je bilo Newtonu v veliko pomoč pri pisanju Principie. Proti koncu 17. stoletja se je Newton ponovno lotil študija Luninega gibanja, zato je pri Flamsteedu, ki je imel tudi sam težak značaj, zaprosil za nove podatke. Ker meritev ni uspel dobiti dovolj hitro, se je kraljevemu astronomu poskušal na vsak način maščevati. Kot predsednik Kraljeve družbe je poskušal izsiliti čimprejšnji natis Flamesteedovih meritev, s čimer je sprožil spor, ki je trajal skoraj deset let. Oblast je uspel prepričati, da je zaplenila meritve in jih, z uredniškimi posegi Flamsteedovega smrtnega sovražnika Edmonda Halleya, izdala v knjižni obliki. Po dolgem pravdanju je sodišče odločilo v prid Flamsteeda, ki je takoj nato vse preostale kopije knjige zažgal in izdal svojo različico. Newton se mu je maščeval tako, da je sistematično zbrisal vse reference na njegove meritve iz nove izdaje Principie.

V Gottfriedu Wilhelmu Leibnizu je našel Newton bolj enakovrednega tekmeca. Danes je popolnoma jasno, da je infinitezimalni račun Newton iznašel, preden se je Leibniz sploh začel resno zanimati za matematiko. Vendar je kasneje Leibniz prišel do podobne teorije popolnoma neodvisno in jo uspel prvi objaviti leta 1684. V Principii je Newton samo nakazal na svoje odkritje, natisnil pa ga je šele kot dodatek v Optiki leta 1704. Takrat se je bitka o prvenstvu razplamtela do vrelišča. Newton se javno v spor ni vtikal, je pa objavljal svoja pisma pod imeni mlajših kolegov. Kot predsednik Kraljeve družbe je ustanovil celo komisijo, ki naj bi razrešila spor, hkrati pa skrivno sam napisal uradno poročilo in ga anonimno objavil v Philosophical Transactions. Celo Leibnizova smrt ni umirila bitke, ki se je bila zadnjih 25 let Newtonovega življenja. Skorajda vsak njegov sestavek iz teh let ima vmes vrinjen jezni odstavek proti nemškemu filozofu. Boj je končala šele Newtonova smrt.

Zadnja leta se je ukvarjal predvsem s prenovljenimi izdajami svojih glavnih del. Umrl je 20. marca 1727 (31. marca po novem koledarju) v Londonu.

PARACELSUS "LUTER MEDICINE"

Življenjska zgodba enega najpomembnejših reformatorjev medicine Paracelsusa je ena najnenavadnejših v vsej zgodovini znanosti. Philippus Theophrastus Aureolus Bombastus von Hohenheim se je rodil leta 1493, le leto po tem, ko je Kolumb odkril Ameriko. Prva leta življenja je preživel v Švici, nato se je družina preselila na Koroško, v Beljak. Oče je bil nekakšna mešanica metalurga in zdravnika ter je tudi sina že zgodaj vpeljal v skrivnosti takratnega medicinskega in alkimijskega znanja. A mlademu von Hohenheimu domače okolje kmalu ni bilo več dovolj zanimivo. Že pri štirinajstih se je čez Alpe odpravil v Italijo in zelo verjetno je najprej nekaj let študiral medicino na univerzi v Ferrari.

Zdravnik mora biti popotnik

Po končani šoli – ni znano, ali je tudi formalno končal študij – se je spet podal na pot kot nekakšen »potujoči zdravilec«. Nadarjen je bil za medicino in tudi za ustvarjanje uličnega spektakla. Če mu v kakšnem kraju ni uspelo prebivalcev očarati s čudežnimi ozdravitvami bolnih, jih je vsaj s predstavo, ki jo je uprizarjal med zdravljenjem. Tudi na videz je bil malo drugačen, saj mu je otroška bolezen, zelo verjetno mumps, pustila vidne posledice. Po obrazu ni imel dlak in tudi njegov glas je bil neobičajno visok, s čimer je še bolj zbujal pozornost. Med popotovanjem je spoznaval tudi nove metode zdravljenja, tako da je kmalu ugotovil, da akademska medicina še zdaleč ne ve vsega: »Zdravnik mora poiskati stare ženice, cigane, čarodeje, klateže, stare razbojnike in podobne izobčence, od katerih se lahko veliko nauči. Zdravnik mora biti popotnik … Znanje je v izkustvu.«

Ime Paracelsus pomeni »enak ali večji kot Celsus«, kar priča o veliki samovšečnosti našega renesančnega junaka. Celsus je namreč v prvem stoletju po Kr. napisal medicinsko enciklopedijo, ki so jo na novo odkrili leta 1426 in je bila v petnajstem stoletju zelo popularna. To antično medicinsko enciklopedijo so prvič natisnili že kmalu po Gutenbergovi Bibliji, kar je pomenilo, da je postala zelo vplivna tudi zaradi dostopnosti, saj so tiskane knjige med ljudmi krožile v veliko večjem številu kot rokopisi. Prav tako je bila knjiga pomembna zato, ker je ustoličila medicinsko terminologijo za poimenovanje bolezni, zdravljenj in anatomskih značilnosti. Prav od tod izvirajo besede kot abdomen, uterus in anus. Vendar po vsebini to enciklopedično delo še zdaleč ni bilo tako izvirno, kot so bili prepričani renesančni učenjaki, tako da se Celsusa danes spominjamo predvsem zato, ker je po njem ime prevzel Paracelsus.

Nov pogled na zdravilstvo

Paracelsus je vse življenje vneto napadal avtoritete, podobno kot njegov vzornik Luther. Že od mladosti se je ukvarjal tudi z alkimijo, v katere veščino ga je verjetno vpeljal že oče. Med poskusi je denimo opazil, da so ob pripravi etra omedleli piščanci, ki so bili v bližini, kar pove veliko tudi o takratnih »laboratorijskih standardih«. Navdušil se je za ljudsko zdravilstvo, ki je temeljilo predvsem na t. i. »doktrini podpisov«. Po tem nauku naj bi zdravilne rastline tudi s svojim videzom izražale svoje zdravilske lastnosti. Če je imela rastlina obliko srca, je zdravila srčne bolezni; oblika naj bi izdajala zdravilne lastnosti. Prepričan je bil, da je to vrhovna modrost Narave in da naj bi se zdravilec naučil samo prepoznavati te v naravo vgrajene znake.

Zelo pomembna novost, ki jo je uvedel v medicino, je tudi načelo, da specifična bolezen potrebuje specifično zdravljenje. Prej je namreč veljalo prepričanje, da pomeni bolezen izgubo ravnovesja telesnih substanc, ki jih je treba za ozdravitev samo spet postaviti v ravnovesje. Njegovo spoznanje, da ima vsaka kemikalija določen učinek na telo, ki ga lahko uporabimo pri zdravljenju, je še danes temelj medicine. Med leti popotovanja je prehodil skoraj vso Evropo. Obiskal naj bi celo Skandinavijo in Anglijo. Mudil se je tudi v Konstantinoplu v času, ko je bil ta že pod Turki. Tam mu je uspelo pridobiti knjigo o bizantinski alkimiji in recept za izdelavo eliksirja iz makovih zrn, ki ga je poimenoval lavdanum, pozneje pa so mu pravili tudi opijeva tinktura. Sestavine te tinkture je dolga leta skrbno skrival, le redko je kakemu bogatašu prodal majhno stekleničko, da si je lajšal bolečine. Pogosto je v tinkturo nalašč dodal še kak listič zlata, da bi morebitne posnemovalce spravil na lažno pot, hkrati pa je imel tudi opravičilo, da je lahko dodatno zasolil ceno.

Profesor, ki zažiga učbenike

Pustolovsko življenje je na našem zdravilcu seveda pustilo močan pečat. Ko se je bližal tridesetim, je bil že skoraj plešast, pa tudi telo, ki je bilo že sicer spremenjeno zaradi mumpsa, je bilo še bolj poškodovano zaradi pogostega pijančevanja in vmešavanja v gostilniške prepire. Leta 1527 je po dolgem popotovanju prispel v švicarski Basel, kjer se je takrat mudil tudi slavni renesančni humanist Erazem Rotterdamski. Paracelsus je Erazma tako navdušil, da ga je ta takoj prosil, naj pozdravi tudi njegove zdravstvene težave, kar je Paracelsus seveda z veseljem storil. Najbolj učeni mož tistega časa se mu je menda zahvalil z besedami: »Ne morem vam ponuditi plačila, ki bi ustrezal vaši umetnosti in znanju.« Erazem je poskušal Paracelsusu najti ustrezno službo, da ne bi več potoval, kar mu je s svojimi zvezami kmalu tudi uspelo. Imenovali so ga za mestnega zdravnika in profesorja medicine na univerzi v Baslu. Ker je bil Paracelsusov vzornik Luter, je tudi sam po zgledu slavnega reformatorja na lesena vrata univerze pribil program predavanj, da so si ga vsi lahko ogledali. Med drugim je zapisal, da bodo njegova predavanja javna, kar v tistem času ni bil običaj, in v nemškem jeziku, ne v latinščini.

Na prvo predavanje je prišel oblečen v alkimistično opravo z značilnim usnjenim predpasnikom in veličastno naznanil, da bo razkril veliko skrivnost medicinske znanosti. Nato je teatralno odprl posodo, v kateri je bil iztrebek. Ugledni zdravniki in drugi profesorji so se seveda takoj odpravili k vratom, Paracelsus pa je zavpil za njimi: »Če ne želite spoznati skrivnosti fermentacije, niste vredni naziva zdravnika.« In imel je prav. Z alkimističnimi poskusi je ugotovil, da ni človeško telo nič drugega kot kemijski laboratorij, fermentacija pa je eden najpomembnejših procesov v naravi. Le teden dni po »škandaloznem« predavanju je že povzročil nov incident. Na mestnem trgu je s študenti zakuril kres in nanj zmetal Galenove in Avicennove knjige, ki sta bila tisti čas avtoriteti na področju medicine. Tudi tu se je zgledoval po svojem vzorniku Lutru, ki je prav tako javno sežgal papeževo poslanico, v kateri mu je ta grozil z izobčenjem.

Genialen tudi, ko je pijan

Vendar se Paracelsusevo razuzdano življenje tudi tedaj, ko je postal univerzitetni profesor, ni prav nič spremenilo. Njegov tajnik je o obdobju v Baslu zapisal: »Dan in noč je pijančeval in se prenajedal. Težko ga je bilo dobiti treznega za uro ali dve skupaj … A vseeno mi je bil tudi takrat, ko je bil najbolj pijan, sposoben narekovati tako konsistentno in logično, da niti trezen mož ne bi mogel izboljšati njegovih stavkov.« Univerzitetne oblasti so bile presenetljivo strpne, saj so njegovo ekscesno vedenje opazovale skoraj dve leti, preden so ga spet postavile na cesto. A vzvišenega odnosa ni imel le do akademske medicine, ampak tudi do drugih inovatorjev tistega časa. Pomembno mu je bilo samo to, kar je sam odkril, vse drugo je bilo zanj nesmiselno. Tako je nasprotoval tudi anatomskim študijam človeškega telesa, ki so bile za poznejši razvoj medicine zelo pomembne.

Velika sreča je bila, da je kljub razuzdanemu življenju našel čas, da je zapisal svoja spoznanja in jih leta 1536 izdal v knjigi. Le nekaj let po izidu knjige je pri oseminštiridesetih umrl med gostilniškim pretepom v Salzburgu. V zgodovino znanosti se je zapisal predvsem z zagovarjanjem trditve, da bolezen povzroči praviloma preveč ali premalo določene snovi oziroma kemikalije v telesu in ne neravnovesje štirih elementov, iz katerih naj bi bilo sestavljeno človeško telo.

Sašo Dolenc

KAKO JE FILOZOF POMAGAL ZNANSTVENIKU DO NOBELOVE NAGRADE

Zaradi vzpona nacizma se je nekaj let pred začetkom druge svetovne vojne iz Evrope izselil filozof Karl Popper, eden najpomembnejših teoretikov filozofije znanosti dvajsetega stoletja. Začasno domovanje si je našel v novozelandskem Christchurchu, kjer je tudi predaval na Canterbury University College in se družil z begunci, ki so tako kot on prišli na drugi konec planeta, da bi ubežali pred grozotami vojne. Leta 1944 je na enem od srečanj, ki so jih organizirali pribežniki iz Evrope, spoznal avstralskega nevrofiziologa Johna Ecclesa, kasnejšega Nobelovega nagrajenca za medicino, ki je tudi predaval na Novi Zelandiji. Z Ecclesom sta se hitro ujela in postala dolgoletna prijatelja, nekaj desetletij kasneje pa sta skupaj napisala tudi knjigo o delovanju možganov. (na sliki levo Karl Popper)

Še pred koncem druge svetovne vojne je Eccles Popperja povabil, da na njegovi domači avstralski univerzi pripravi serijo predavanj o filozofiji znanosti, v katerih bi predstavil svojo novo teorijo o tem, kaj sploh je znanost in kako deluje znanstvena metoda. Kljub vojnim razmeram so Popperjeva avstralska predavanja takoj doživela velik uspeh, saj so v razpravo o delovanju znanstvene metode vnesla svežino.

Še posebej pomembno so predavanja vplivala na tudi Ecclesovo poznejšo znanstveno kariero. Prav nova Popperjeva teorija o tem, kaj je bistvo znanstvene metode, ga je namreč pripravila do tega, da se je lotil svojih nevroloških raziskav drugače. Ni se namreč več trudil, da bi svojo hipotezo dokončno dokazal in tako prepričal tiste strokovnjake, ki se z njegovimi spoznanji niso strinjali, ampak se je nasprotno lotil sistematičnega iskanja načinov, kako bi hipotezo s poskusi ovrgel. In prav s pomembnimi odkritji o mehanizmih delovanja živčnega sistema, do katerih je prišel s Popperjevo metodo, si je leta 1963 prislužil tudi Nobelovo nagrado za medicino.

Popperjeva teorija o tem, kaj je bistvo znanosti, je dotedanje ideje o načelih, po katerih naj bi delovala znanost, postavila skoraj na glavo. Prej so se teoretiki znanosti večinoma ukvarjali s tem, kako lahko vemo, da je tisto, kar trdi znanost, resnično. Zanimalo jih je predvsem, po čem se znanstvena metoda razlikuje od drugih metod iskanja resnice, da ji lahko bolj zaupamo.

Popper je ostro zavrnil naivne razlage, po katerih naj bi bila znanstvena metoda le sistematično izogibanje najrazličnejšim vnaprejšnjim predsodkom in oviram na spoznavni poti. Do znanosti ne pridemo preprosto tako, da se omejimo na strogo razumski pristop in poskušamo odmisliti vsa morebitna popačenja, ki se spontano prikradejo v naše dojemanje sveta. Prav nasprotno! Bistvo znanosti za Popperja ni v nekakšnem čiščenju spoznavne poti od čutnih vtisov do teorije, ampak drugje.

Popper je vzel za izhodišče trditev, da lahko neko hipotezo štejemo za znanstveno šele, če obstaja zanjo tudi dejanska možnost, da ni resnična. Če je neka hipoteza nujno resnična oziroma si sploh ne moremo zamisliti, da ne bi držala, potem to zanj ni znanstvena hipoteza. Znanost se ukvarja zgolj s hipotezami in teorijami, ki so v načelu takšne, da so lahko tudi napačne. Bistvo znanstvene metode za Popperja tako ni v tem, da bi za posamezno hipotezo neizpodbitno dokazali, da je resnična, ampak da poskušamo najti čim več dejanskih pojavov v naravi, ki bi hipotezo ovrgli. Več takšnih preizkusov prestane neka hipoteza, bolj ji lahko zaupamo. Fizik Richard Feynman je nekoč takšno razumevanje znanstvene metode povzel v na prvi pogled nenavadni izjavi: »Poskušamo si čim hitreje dokazati, da se motimo, kajti le tako lahko napredujemo.«

Na področju nevrologije je Ecclesa zanimalo predvsem, kako se prenašajo informacije med posameznimi živčnimi celicami oziroma nevroni. Gre za električno ali kemično obliko prenosa? Obe hipotezi sta imeli svoje vnete privržence, ki so dokazovali svoj prav. Če gre za kemični prenos, potem nanj lahko vplivamo z najrazličnejšimi kemijskimi spojinami, kar je poskušala dokazati prva skupina. Zagovorniki električne sinapse oziroma informacijske povezave med celicami pa so bili prepričani, da je kemijski proces prepočasen, da bi se signali lahko učinkovito prenašali po živčevju, zato so poskušali natančno izmeriti, kako lahko potujejo električni signali po živčevju.

Eccles je bil najprej vnet zagovornik električne sinapse. Ko je slišal za Popperjevo razlago bistva znanstvene metode, se je takoj odločil, da bo teorijo apliciral tudi na svoje znanstveno delo. Tako je začel sistematično iskati možnosti, kako bi svojo osrednjo hipotezo o mehanizmu prenosa informacij po živčnem sistemu »dokazal« tako, da bi jo podvrgel čim večjemu številu najrazličnejših preizkusov. Tragika zgodbe pa je, da je po nekaj letih natančnih poskusov res ugotovil, da njegova hipoteza ne drži. Pri prenosu informacij z enega nevrona na drugega ne gre za električni, ampak za kemični proces. In prav za te raziskave, s katerimi je ovrgel svojo izvorno hipotezo, je prejel Nobelovo nagrado.

Sašo Dolenc

KAKO RAZMIŠLJAJO GENIJI: RICHARD P. FEYNMAN

V začetku šestdesetih let so na slavnem Kalifornijskem inštitutu za tehnologijo (Caltech) pripravljali prenovo uvodnih predavanj, ki jih študenti fizike poslušajo na začetku študija. Vodstvo Caltecha je želelo ustaljen kurikulum predavanj, ki ga že dolgo niso spreminjali, prilagoditi novim prelomnim spoznanjem na področju fizike v prvi polovici dvajsetega stoletja. Kar nekako samoumevno je bilo, da kot predavatelja k projektu povabijo svojega najbolj karizmatičnega profesorja.

Richard P. Feynman je bil eden najizvirnejših, najzanimivejših pa tudi najzabavnejših mislecev svoje generacije, ki je znal marsikatero zapleteno znanstveno teorijo predstaviti lahkotno, vsakomur razumljivo in dostopen način. Pravi mitični status si je med kolegi pridobil, še preden je leta 1965 za svoje delo na področju kvantne fizike prejel tudi Nobelovo nagrado.

Ponavljanje ga ne zanima

Feynman je ponudbo inštituta, da pripravi novo serijo predavanj za bruce, z veseljem sprejel, postavil pa je pogoj, da pripravi predavanja samo enkrat. Ponavljanje že povedanega ga namreč ni zanimalo. Na Caltechu so se seveda zavedali, da gre za zgodovinski dogodek, zato so skrbno posneli vsa njegova predavanja in fotografirali vsako tablo, ki jo je predavatelj popisal. Predavanja so hitro postala legendarna. Po nekaj mesecih je bilo med občinstvom v predavalnici že skoraj več profesorjev in raziskovalcev kot študentov. V letih 1961–63 je Feynman zelo izvirno podrobno predstavil vsa področja klasične in moderne fizike. Kmalu so predavanja izšla tudi v knjižni obliki pod naslovom »The Feynman Lectures on Physics«, ki jih učitelji in študenti še danes z zanimanjem prebirajo.

Vendar Feynman ni postal kultna figura znanosti dvajsetega stoletja le zaradi svojih strokovnih dosežkov, ampak predvsem zaradi svoje osebnosti. Sam sicer ni veliko pisal, znal pa je zelo dobro pripovedovati zgodbe. Tako se je njegov prijatelj Ralph Leighton odločil, da bo snemal Feynmanovo obujanje najrazličnejših dogodivščin iz svojega življenja. Sedem let je, praviloma po vajah bobnarskega orkestra, kamor sta oba zahajala, skrbno zapisoval njegove pripovedi in jih nato leta 1985 zbral v knjigi »Surely You're Joking, Mr. Feynman!«. Knjiga je takoj postala uspešnica in doslej so je prodali že v več kot pol milijona izvodih.

Očetova vzgoja

Feynman se v knjigi na zabaven način spominja mnogih dogodkov svojega življenja. Oče mu je tako že v zgodnji mladosti privzgojil nekonvencionalen odnos do sveta, ki ga je spremljal vse življenje. Pomemben temelj očetove vzgoje je bilo popolno nezaupanje do vseh formalnih avtoritet. Oče je večkrat poudaril, da ni pomembno, kakšne našitke na uniformi ima posameznik, bistveno je, kaj govori in počne. Morda najpomembnejša vrednota, ki mu jo je pustila očetova vzgoja, pa je bil pristop k razumevanju sveta in pojavov v njem. Oče ga je navajal na to, da pojav razumeš šele, ko dojameš mehanizem, ki je zadaj, ne pa takrat, ko poznaš ime, ki ga je nekdo pripisal dogodku ali stvari. Feynman se je tega načela držal vse življenje in ga s pridom uporabljal tudi v svojem znanstvenem in pedagoškem delu.

V spominih je večkrat z navdušenjem opisal vsebino svojih pogovorov z očetom. Anekdota z imeni ptic lepo povzame bistvo odnosa do znanja, ki mu ga je vcepila očetova vzgoja: »Kot otroka me je prijatelj vprašal: 'Poglej tisto ptico. Veš, kako se imenuje?' Odgovoril sem mu: 'Sanja se mi ne.' Pa mi odvrne: 'To je rjavogrli drozg. Kaj te oče nič ne nauči?' A resnica je bila ravno nasprotna: oče me je veliko naučil. Ko sva z očetom zagledala ptico, mi je rekel: 'Veš, katera ptica je to? Je rjavogrli drozg, ampak v portugalščini se imenuje …, v italijanščini …' mi je razlagal, 'v kitajščini je to …., v japonščini …' in tako naprej. 'Zdaj,' pravi, 'poznaš imena ptice v vseh jezikih, ki si jih lahko zamisliš, a ko bom prenehal naštevati, ne boš o ptici sami vedel prav nič. Vedel boš le, kako ptico imenujejo ljudje na različnih koncih sveta.' 'Zdaj,' pravi, 'pa si oglejva ptico.'« (Richard P. Feynman: The Pleasure of Finding Things Out, Penguin Books 2001, str. 4.)

Še kot podiplomski študent je Feynman sodeloval tudi v tajnem medvojnem ameriškem projektu gradnje atomske bombe. Takrat se je tudi prvič poročil, vendar je žena kmalu zbolela za tedaj še neozdravljivo tuberkulozo. O tem tragičnem, a čustev polnem obdobju Feynmanovega življenja so leta 1996 posneli film Infinity, v katerem je mladega Feynmana upodobil Matthew Broderick, njegovo ženo pa Patricia Arquette. Ker sta se oba mladoporočenca zavedala, da njuni skupni trenutki ne bodo trajali dolgo, se je žena preselila v mestece blizu Los Alamosa v Novi Mehiki, kjer so fiziki gradili atomsko bombo. Ves čas sta si tudi veliko dopisovala in pri tem jezila vojaške cenzorje. Ti so nadzorovali vso pošto, ki je prihajala in odhajala iz tega tajnega vojaškega kompleksa. Vse, česar cenzorji niso razumeli ali so posumili, da ima lahko dvojni pomen, so preprosto izrezali. Tako je Feynman nekoč prišel na obisk k ženi brez predmetov, ki mu jih je naročila v pismu. Cenzorji so namreč posumili, da je seznam nepovezanih vsakdanjih reči nekakšna skrivna šifra, zato so ga preprosto izbrisali.

Kako hitro teče čas?

Zabavne so tudi zgodbe, ko se je Feynman v svojem prostem času loteval drugih področij znanosti, ne samo fizike. Že med študijem na Princetonu je tako prebral članek nekega profesorja psihologije, v katerem je ta postavil nenavadno hipotezo o subjektivnem dojemanju hitrosti teka časa. Žena tega profesorja je bolehala za kroničnim nihanjem telesne temperature, zato se je profesor odločil, da bo na njej preizkusil svojo teorijo, da je doživljanje hitrosti teka časa odvisno od telesne temperature. Večkrat ji je meril temperaturo, medtem pa je morala v mislih šteti do šestdeset. Trajanje njenega štetja je skrbno meril in res ugotovil, da šteje hitreje, ko ima povišano temperaturo. Vendar se ni ustavil zgolj pri tem, ampak je poskušal ugotoviti še, hitrost katere naravne reakcije ima enako temperaturno odvisnost kot subjektivno dojemanje hitrosti teka časa njegove žene. Ugotovil je, da je še najbolj podobna neka reakcija z železom, iz česar je potegnil sklep, da so za tek časa v telesu odgovorne reakcije, v katerih je udeleženo železo.

Feynmanu se je seveda vse zdelo smešno, vendar ga je začel problem subjektivnega dojemanja hitrosti teka časa zelo zanimati. Kmalu se je tudi sam odločil, da bo naredil nekaj poskusov, pri čemer je za poskusnega zajčka izbral kar sebe. Najprej je preizkusil domnevo, da je dojemanje časa odvisno od hitrosti bitja srca, a jo je kmalu ovrgel. Kljub tekanju po stopnicah in delanju sklec je njegovo miselno štetje do šestdeset trajalo zmeraj približno oseminštirideset sekund.

Takšno eksperimentiranje je zanj z leti postalo prava obsedenost, saj je preverjal svoj občutek za čas v najrazličnejših okoliščinah. Kmalu je znal celo brati knjigo in hkrati šteti, kar brez vaje nikakor ni preprosto. Ugotovil je tudi, da lahko v mislih šteje in zraven počne kar koli, le govoriti ne more. Je pa kmalu spoznal, da lahko brez težav šteje na prste in zraven glasno bere. Kljub mnogim poskusom pa mu ni uspelo odkriti nobenega opravila, ki bi vplivalo na hitrost štetja oziroma občutja teka časa.

Ko je januarja 1986 eksplodiral Nasin vesoljski raketoplan Challenger, so Feynamna povabili v posebno komisijo za raziskovanje vzroka nesreče. Seveda je bilo odgovornim kmalu žal, da sodeluje v preiskavi tudi nepredvidljivi profesor fizike, saj je bilo jasno, da ne bo odnehal, dokler ne bo našel pravega vzroka. In seveda ni trajalo dolgo, da je ugotovil pravi vzrok tragedije, kar je natančno popisal tudi v svojem poročilu, ki so ga odgovorni najprej želeli skriti pred javnostjo, a se Feynman ni dal prepričati. Vzrok za eksplozijo so bila tesnila na sistemu za dovod goriva, ki na mrzli januarski dan niso bila več dovolj prožna, da bi preprečila uhajanje goriva. Težava je bila, da so odgovorni pri Nasi izvedli vzlet, čeprav so ga inženirji zaradi mraza odsvetovali.

Sašo Dolenc

POTAPLJAČ, KI BO VRTAL JUPITROVO LUNO

Živimo v dobi, ko smo podrobno raziskali že celotno površje Zemlje. Osvojili smo najvišje vrhove, prehodili najbolj odročne tropske gozdove in se spustili v najgloblja brezna oceanov. Vsi ti oddaljeni konci Zemlje so nekoč predstavljali območja, kamor še nikoli ni stopila človeška noga. A časi so se spremenili, saj postajajo tudi polarni predeli Zemlje ne samo znanstveno in pustolovsko, ampak tudi gospodarsko zelo zanimivi. Danes so tudi nekoč nepredstavljivo oddaljeni predeli Arktike in Antarktike dostopni vsakomur, če ima le dovolj denarja.

Premikanje meja neznanega

Američan Bill Stone je pravi raziskovalec neznanega, saj ga zanimajo ozemlja, kjer človek še nikoli ni bil. Ker je površje našega planeta že do potankosti raziskano, kartirano in opisano, se ozira predvsem v globino in višino. Prepričan je, da nam je za resne podvige v odkrivanju neznanih predelov Zemlje ostala je le še pot navzdol, proti središču. Raziskovanje podzemlja predstavlja zanj zadnje še neraziskano območje planeta, kjer lahko odkriva še povsem neznana ozemlja.

V okviru velikih odprav se s sodelavci odpravlja na večtedenske ekspedicije v podzemne sisteme jam in brezen. Velja za enega vodilnih svetovnih jamarjev in jamskih potapljačev, saj je v zadnjih tridesetih letih prebil več sto metrov pod zemeljskim površjem skupaj za celo leto dni.

Stone ne vidi rad, če ga kdo označi za pustolovca, saj se pustolovci odpravljajo na ekstremne podvige predvsem zaradi adrenalina in novih doživetij. Sam se ima za raziskovalca, kakršni so pred nekaj stoletji odhajali na ekspedicije v odročne predele planeta, od koder so nato prinašali informacije o nenavadnih pokrajinah, živalih in rastlinah. Delo raziskovalca je pogosto dolgočasno in nič kaj adrenalinsko, ko na terenu več tednov mukotrpno zbira podatke, da bo lahko kasneje o svojih izsledkih napisal znanstveno razpravo. A prav v kvalitetni povratni informaciji, ki jo raziskovalci za razliko od pustolovcev prinesejo s svojih ekspedicij, vidi bistvo svojega početja. "Če se z ekspedicije vrnete brez informacij, niste dosegli ničesar," je prepričan.

V reviji Wired so o Stonu zapisali, da je "z doktoratom iz gradbeništva in enajstimi lastnimi patenti arhetipski lik modernega raziskovalca; je multidisciplinarni navdušenec, ki v imenu sle po odkritjih neprestano izumlja vedno nova orodja. Objavil je tudi že več kot 220 znanstvenih člankov o različnih tematikah, vse od potresne varnosti do gradnje vesoljskih plovil."

Vendar Stonovo zanimanje ni omejeno le na podzemni svet jam in brezen, temveč je že od nekdaj njegov sen tudi osvajanje vesolja. Konec osemdesetih let so ga na Nasinem izboru astronavtov med 10.000 prijavljenimi kandidati prepoznali kot enega od 60 najbolj primernih in ga povabili na nadaljnje teste. Čeprav je dobro prestal medicinske preglede, mu vseeno ni uspelo postati astronavt. Del ocenjevanja novih kandidatov je namreč tudi pogovor s skupino izkušenih astronavtov in eden izmed njih mu je postavil povsem nedolžno vprašanje, ali v svojem dosedanjem življenju kaj obžaluje. "Obžalujem svoj finančni status. Potrebujem dva milijona dolarjev," je dejal Stone. Seveda je komisijo zanimalo, zakaj nujno potrebuje toliko denarja. "Vodil bi zasebno raziskovalno ekspedicijo na Luno," se je glasil njegov odgovor. Seveda službe astronavta pri Nasi ni dobil, uradno zato, ker je prevelik individualist in ni primeren za skupinsko delo.

Iskanje življenja na Jupitrovi luni

Stone ima sicer "običajno" službo vodje raziskovalne skupine na Inštitutu za standarde in tehnologijo v državi Maryland, ZDA. Vendar zgolj ta zadolžitev za njegovo idej polno glavo ni bila dovolj, zato je ustanovil še podjetje, ki se ukvarja z razvojem tehnoloških pripomočkov za novodobne raziskovalce. V preteklih letih je bistveno izboljšal marsikateri del jamarske in potapljaške opreme. Nedavno je razvil nov dihalni sistem, ki iz izdihanega zraka odstranjuje ogljikov dioksid, kisik pa vrne nazaj v uporabo. Ta dihalna naprava omogoča jamskim potapljačem bistveno daljše bivanje pod gladino.

Poleg dihalnih naprav razvija tudi izpopolnjene načine kartiranja podzemnih prostorov, ki jih odkrije na svojih ekspedicijah. Zadnja leta pa največ energije namenja velikemu projektu, ki ga izvaja za Naso. Razvija robota z imenom DepthX, ki bo z raketo odpotoval na Jupitrovo luno Evropo in tam iskal morebitne znake življenja. Odkar je namreč slavna Nasina sonda Voyager konec sedemdesetih let potovala mimo Jupitra, je med znanstveniki razširjena hipoteza, da se pod debelim ledenim oklepom te lune lahko skriva tekoča voda in v njej morebiti tudi življenje. To je eno redkih območij našega osončja, kjer bi lahko bile razmere primerne za obstoj življenja.

Na površju Evrope je sicer več kot sto stopinj pod ničlo, a znanstveniki domnevajo, da se pod nekaj kilometrov debelim ledom morda lahko skrivajo oceani s tekočo vodo. Robot, ki ga gradi Stone, bi pristal na površju lune in tam s pomočjo jedrskega reaktorja začel taliti led pod svojimi "nogami". Podobno kot v scenariju nesreče v filmu Kitajski sindrom, kjer je šlo sicer za bistveno višje temperature, bi robot s taljenjem ledu počasi potoval proti središču lune in prej ali slej dosegel tekočo vodo, če ta res obstaja. Tu bi se robot spremenil v podmornico, ki bi plula po oceanu, zbirala podatke in jih pošiljala nazaj na Zemljo. Sliši se kot znanstvena fantastika, a v Stonovem laboratoriju že preizkušajo prve prototipe, ki naj bi jih leta 2008 testirali tudi na Arktiki.

Tovarna na Mesecu?

Stone je tipični vizionar, ki si zastavlja na prvi pogled povsem nerealistične cilje, a prav takšni ljudje so hkrati tisti, ki omogočajo napredek. Večkrat se pošali, da bi sam z enoletnim Nasinim proračunom v petih letih lahko na Luni postavil trajno industrijsko naselbino, ki bi celo prinašala dobiček. Ima namreč poslovno idejo, ki ga lahko nekoč morda res naredi milijarderja, a za njeno izvedbo mu verjetno še dolgo ne bo uspelo dobiti bančnega kredita. V vesolju ima namreč voda neprecenljivo vrednost: astronavti jo potrebujejo za pitje, iz nje lahko proizvajajo kisik za dihanje, predelano v obliki tekočega kisika in vodika pa se jo lahko uporabi tudi kot gorivo za rakete. Če bi na Luni našel zaloge ledu, bi ga lahko tovoril v nižje orbite okoli Zemlje in ga z dobičkom prodajal astronavtom na Mednarodni vesoljski postaji, ki bi tam izvajali eksperimente ali pa bi se odpravljali na dolgo pot proti Marsu. Z vidika porabe energije je namreč bistveno ceneje tovoriti vodo z Lune kot z Zemlje in prav tu vidi potencialno tržno nišo.

Rad se primerja z raziskovalci neznanega, kakršna sta bila recimo Lewis in Clarke v začetku devetnajstega stoletja. Takratni ameriški predsednik Jefferson je vedel, da se bodo ljudje, če jim bodo Divji zahod prikazali kot deželo novih možnosti zaslužka, gotovo začeli tja priseljevati. Stone si želi, da bi država podobno, kot je nekoč podprla Lewisa in Clarka, danes podprla pionirje osvajanja in kolonizacije Lune. Njegove ideje o ekspediciji v Shackletonov krater na južnem polu Meseca, ki je zaradi trajno osvetljenih gora v bližini in morebitnega ledu v središču najbolj primeren za trajno postojanko, Nasa sicer ni podprla, a zaradi tega še ni obupal. Morda bo nekoč projekt izpeljal z zasebnim kapitalom.

Seveda o Nasi kot organizaciji nima dobrega mnenja, saj se mu zdi premalo drzna. Po nesrečah raketoplanov so se namreč pri Nasi zatekli k zelo konservativnim rešitvam, da le ne bi šlo kaj narobe, saj nesreče slabo vplivajo na javno podobo inštitucije, posledično pa tudi na proračun, ki ga dobijo od države. Sam meni, da je treba vzeti žrtve med raziskovalci neznanega, ki dejansko premikajo mejnike mogočega, kot nekaj neizbežnega. Seveda je treba narediti vse, da do smrtnih primerov ne bi prišlo, a povsem izogniti se jim ne moremo. Stone je v svoji dolgoletni karieri ekstremnega jamarja in jamskega potapljača izgubil že šestnajst prijateljev, od tega štiri na ekspedicijah, ki se jih je udeležil tudi sam.

Sašo Dolenc

LOVEC NA GENE

Craig Venter je gotovo eden največjih vizionarjev sodobne znanosti. Marsikaj, česar se je lotil, so ugledni strokovnjaki razglasili za utopično, a je vedno znova dokazal, da so tudi na prvi pogled nemogoči projekti s pravim pristopom in ob zadostni motivaciji povsem uresničljivi. Niso mu verjeli, da bo lahko s svojo inovativno metodo branja genskega zapisa v kratkem času prebral ves človeški genom, a so se motili.

Mednarodni konzorcij raziskovalnih skupin, ki si je zadal enako nalogo in je dobil za isti projekt zelo veliko denarja, je moral močno pohiteti, da je lahko osnutek svojega prebranega človeškega genoma objavil leta 2000 hkrati z Venterjem. Manj pa je znano, da je Venter tudi edini človek, ki natančno pozna svoj genski zapis. Leta 2002 je priznal, da je kar dve tretjini prebranega človeškega genoma, ki so ga analizirali v okviru podjetja Celera, ki ga je vodil, pravzaprav njegovega. Ko ga je neki novinar vprašal, kateri dve tretjini sta njegovi, je v svojem značilnem slogu odvrnil zgolj: »Vsi dobri deli.«

Skrivnostna »temna živa snov«

Ko med plavanjem po nesreči popijete požirek morske vode, se verjetno ne zavedate, da je v vsakem mililitru te slane tekočine kar milijon bakterij in še desetkrat več virusov. Čeprav jih s prostim očesom ne vidimo, sestavljajo ti mikroorganizmi kar polovico vse biomase našega planeta. Kljub temu da je mikrobov na Zemlji ogromno, pa velike večine teh malih živih bitij doslej še nismo bolje spoznali. Biologi so doslej proučili le manjše število tistih morskih mikroorganizmov, ki jim jih je uspelo ohraniti pri življenju tudi v laboratoriju, preostali pa so še danes nekakšna »temna živa snov« našega planeta, saj vemo, da obstajajo, a jih še nismo natančneje raziskali.

Prav v proučevanju te pomembne, a še povsem neraziskane skupine živih bitij je Craig Venter našel nov izziv. S prirejeno dvaintridesetmetrsko jadrnico z imenom Sorcerer II se je s skupino sodelavcev odpravil na pot okoli sveta, da bi zbral vzorce morskih mikroorganizmov in jih analiziral. Med plovbo so se na približno tristo kilometrov ustavili in skozi preprost sistem zaporednih filtrov prečrpali dvesto litrov vode, ki so jo zajeli nekaj metrov pod morsko gladino. Zbrana morska voda je nato potovala skozi filtre s čedalje manjšimi porami, na katerih so se po velikosti nabirali morski mikroorganizmi. Manjši kot so bili, skozi več filtrov jim je uspelo priti. Tako zbrane vzorce iz različnih morij so nato skrbno zapakirali in jih zamrznjene z jadrnice sproti pošiljali v domači laboratorij. V ZDA so vzorce najprej kemično očistili in odstranili vse razen molekul DNA, nato pa so z napravami za branje genskega zapisa prebrali vse zaporedje molekul DNA vseh ujetih mikrobov vsakega vzorca. Skupaj so prišli tako do velikanskega števila povsem nove genske informacije.

Molekule DNK kot črke v knjigi

Marca 2007 so objavili rezultate analize prvih štiridesetih vzorcev, ki so jih nabrali med plutjem ob vzhodni obali ZDA, skozi Mehiški zaliv in Panamski kanal do otočja Galapagos in naprej po ekvatorialnemu Pacifiku. Na razdalji osem tisoč kilometrov so se srečali z zelo raznolikimi morskimi habitati: od hladnih do tropskih, od priobalnih do oceanskih. Skupaj jim je uspelo prebrati kar dobrih šest milijard baznih parov zapisa genske informacije v obliki molekul DNK (bazne pare lahko v prispodobi razumemo kot črke genskega zapisa).

Venterjeva metoda branja genskega zapisa, s katero je prebral med drugim tudi že človeški genom, temelji na podpori zelo zmogljivih računalnikov. Če ves genski zapis nekega organizma primerjamo s knjigo, ustrezajo posamezni bazni pari genske kode v obliki molekul DNA črkam v knjigi. Moderne naprave za branje genskega zapisa lahko naenkrat preberejo okoli tisoč baznih parov, kar bi ustrezalo recimo nekaj deset besedam v knjigi. Ključni problem je seveda, kako prebrati vso knjigo, če lahko naenkrat prebereš le nekaj besed, pa še za te ne veš, na katerem listu knjige so bile.

Venterjeva ideja je bila, da je besedilo genske knjige razrezal na povsem naključne kose, ki so bili primerno dolgi, da jih je stroj za branje lahko prebral. Vse te prebrane kose je nato z zelo zmogljivimi računalniki zložil skupaj tako, da je iskal dele povsem enakega zapisa in iz ponovljenega zaporedja črk na dveh kosih sklepal, da spadata skupaj. Enako je sestavil že veliko drugih genomov, med drugim tudi človeškega.

Čigav je plankton?

Vendar je imel pri svojem zadnjem znanstvenem podvigu tudi veliko nepričakovanih težav. Med preizkušanjem delovanja jadrnice Sorcerer II v Sargaškem morju ob Bermudskem otočju je projekt s kritikami napadla skrajna skupina naravovarstvenikov, ki so trdili, da so nabrani morski mikrobi last tamkajšnjih prebivalcev in ne znanstvenikov, ki jih nabirajo. Ko je te kritike povzela tudi ugledna znanstvena revija Nature, se je Venter odzval s značilnim pikrim komentarjem, da je reporter verjetno prišel k ugledni znanstveni reviji iz kakega tabloida.

Hujši zaplet se je zgodil pozneje na Francoski Polineziji. Tamkajšnje francoske oblasti namreč jadrnici Sorcerer II niso dovolile zbirati vzorcev, saj naj bi dobile takšen ukaz neposredno iz Pariza. »Ker smo bili v francoskih obalnih vodah, so verjetno mislili, da so tudi tamkajšnji mikrobi francoski,« se je pozneje šalil Venter. A stvar ni bila komična, saj je moral uporabiti vse svoje zveze pri francoskih znanstvenikih in pri francoskem ambasadorju v ZDA, da so jadrnici po uradnem pritisku ZDA na Francijo sploh dovolili odpluti naprej. A še to le, ko so jim obljubili, da ne bodo jemali vzorcev v francoskih vodah.

Komaj začetek velikega raziskovanja

Pravkar objavljeno presenetljivo odkritje ekspedicije »globalnega vzorčenja oceanov«, kot so jo poimenovali, je, da se zbrani mikroorganizmi med seboj gensko zelo razlikujejo. Več vzorcev so analizirali, več različnih genov so odkrili. Število na novo odkritih genov se je s številom prebranih zaporedij molekul DNA morskih mikroorganizmov linearno povečevalo, kar je povsem drugače kot pri na novo prebranih genomih sesalcev, kjer se večina genov prekriva z že prebranimi pri drugih vrstah sesalcev.

To je podobno, kot če bi hodili po svetu in naključno zbirali knjige. Doma bi jih nato analizirali tako, da bi si izpisali vse nove besede, ki jih najdemo v zbranih knjigah. Dokler bi se število novih besed povečevalo premo sorazmerno s številom nabranih knjig, bi seveda upravičeno sklepali, da smo pri izdelavi seznama vseh besed vseh jezikov na svetu šele na samem začetku zahtevne naloge. Do enakega spoznanja je pri analizi genskega zapisa mikroplanktona s svetovnih morij pravkar prišla Venterjeva skupina.

Vendar lahko pri določenih podskupinah zbranih knjig, kot so recimo tiste, ki so napisane v najbolj razširjenem, angleškem jeziku, opazimo tudi, da skoraj nobena na novo odkrita knjiga ne vsebuje več novih besed, saj so vse angleške že na seznamu. Ta primer ustreza recimo genomom sesalcev, pri katerih je poleg človeškega prebranih tudi že kar nekaj drugih, tako da z nobenim novim ne bomo pridobili ravno veliko še neznanih genov, gotovo pa se njihovo število ne bo povečevalo premo sorazmerno s številom na novo analiziranih vrst, kot je primer pri morskih mikroorganizmih.

Iz spoznanja, da je v vsakem vzorcu odvzetega mikroplanktona večina genske informacije povsem nove, kakršne niso opazili še nikjer drugje, sklepajo, da smo pri razkrivanju raznolikosti življenjskih oblik mikroorganizmov v morjih še zelo na začetku. S temi pionirskimi raziskavami genetske pestrosti svetovnih oceanov dobivamo šele prve informacije o tem, da je življenje na planetu veliko bolj pestro in polno najrazličnejših oblik, kot smo si morda poenostavljeno predstavljali. Neraziskanega je še zelo veliko.

(Več informacij o znanstveni ekspediciji »globalnega vzorčenja oceanov« najdete na spletni strani: www.sorcerer2expedition.org.)

Sašo Dolenc

MEDICINSKI SHERLOCK HOLMES

Zadnja leta postaja tudi komercialnim televizijskim produkcijskim hišam čedalje bolj jasno, da ljudje v povprečju nismo neumni. Tudi med televizijskimi serijami, ki ciljajo na množično občinstvo, lahko najdemo čedalje več zelo dobrih, ki od gledalcev ne pričakujejo le, da se bodo zleknili na kavč, izklopili možgane in se predali neinteligentnim šalam. Metode, ki so še pred nekaj desetletji gledalce uspešno prikovale pred televizorje, zdaj praviloma ne delujejo več. Povprečnega gledalca televizije danes preprosta zgodba ne zadovolji, ampak želi za sprostitev miselno bolj zahtevno zabavo. Neskončno variiranje vedno istih zapletov in ponavljanje že stokrat slišanih šal ne vžge več, saj gledalci preprosto prestavijo kanal. Moderna televizijska serija mora biti tehnično zelo dobro narejena, poleg tega mora pripovedovati netrivialno zgodbo, da jo gledalci sploh še gledajo.

Bakterije in virusi kot kriminalci

Tudi na naše televizijske ekrane prihaja vse več nadaljevank, pri katerih možgani ob gledanju niso povsem neaktivni. Ena najboljših tovrstnih serij je prav gotovo medicinska drama o čudaškem, a genialnem zdravniku dr. Gregoryju Housu, ki ga igra za to vlogo že večkrat nagrajeni angleški igralec Hugh Laurie. V izvirniku se serija imenuje »House M.D.« oziroma »House, dr. med.«, kot bi naslov lahko dobesedno prevedli, na naši televiziji pa so jo poimenovali »Zdravnikova vest«.

Nanizanka je nekakšna zmes žanra zdravniške in policijsko-detektivske televizijskih drame. David Shore, idejni vodja, producent in scenarist mnogih epizod, je v nekem intervjuju povedal, da so najprej nameravali medicinsko serijo posneti tako, kot snemajo policijske nadaljevanke, le da bi bili tu kriminalci bakterije in virusi. Zamisel za nov koncept nanizanke so dobili med prebiranjem priljubljenih sestavkov zdravnice dr. Lise Sanders, ki je v seriji člankov za The New York Times Magazine živo opisovala najrazličnejše nenavadne medicinske primere iz prakse. Sandersova je pozneje postala tudi medicinska svetovalka pri scenarijih za nadaljevanko.

A avtorji so hitro ugotovili, da zgolj ideja, po kateri naj bi najrazličnejše bolezni nastopale kot zločinci, še ni dovolj za dobro serijo. Potrebovali so več igralcev, ki bi bili nosilci zapleta. Kot v vsaki zgodbi o raziskovanju zločina morajo tudi tu nastopati policisti, ki iščejo dokaze, in detektiv, ki iz množice indicev ustvari celostno sliko dogajanja in najde pravega zločinca.

Vlogo policistov, ki preiskujejo zapletene medicinske primere, opravljajo Housovi trije mladi pomočniki: nevrolog dr. Eric Foreman (Omar Epps), imunologinja dr. Allison Cameron (Jennifer Morrison) in specialist intenzivne medicine dr. Robert Chase (Jesse Spencer). Njihova naloga je zbrati čim več dokazov, ki bodo pripeljali do prijetja zločinca. V konkretnem primeru, ko je zločinec bolezen, morajo opraviti vse možne diagnostične preiskave in občasno tudi pravo policijsko hišno preiskavo okolja, kjer je bolnik živel. Njihova naloga je tudi postavljanje hipotez, ki bi pojasnile opažene simptome. Vendar se zmeraj znova izkaže, da sami ne morejo postaviti dokončne diagnoze. Medicinski policisti zločinov oziroma bolezenskih zapletov ne morejo rešiti, to lahko stori šele genialni detektiv, ki s svojo nezmotljivo intuicijo in nekonvencionalnim razmišljanjem vedno znova posreduje v ravno pravem trenutku in pacientu reši življenje. Ta detektivsko-medicinski genij je dr. Gregory House.

Detektiv v bolnišnici

Za detektiva se posamezni primer začne z zločinom, za zdravnika pa z bolnim pacientom. V obeh primerih gre za podoben problem: dogodek ali sklop dogodkov je treba pojasniti oziroma najti prave vzroke zanj. Detektiv, ki raziskuje umor, mora iz sledi na kraju zločina in drugih informacij, ki mu jih uspe zbrati, razkriti morilca, zdravnik, ki zdravi bolezen, pa mora iz pacientovih simptomov določiti bolezen in jo nato s pravo terapijo pozdraviti.

Kot pravega detektiva začne dr. Housa pacient zanimati šele, ko klasična diagnostika povsem odpove. Iskanje »kurjih tatov« ga dolgočasi, zato iz dna duše sovraži delo na sprejemni kliniki, ker so mu tam skoraj vsi primeri povsem nezanimivi in jih lahko reši z enim samim pogledom. To delo bi najraje prepustil drugim, saj kot pravi genij ne čuti nobenega zadovoljstva ob postavljanju zanj povsem očitnih diagnoz. Nekoč mu tako direktorica bolnišnice dr. Lisa Cuddy (Lisa Edelstein), da bi mu naredila delo na sprejemnem oddelku bolj zanimivo, predlaga, da mu bo izplačala dodatek k plači za vsakega pacienta, ki mu bo postavil diagnozo brez dotika, samo s pogovorom in opazovanjem, kar se mu kak dan res zdi zabavno.

Dr. House deluje kot nekakšen popoln diagnostični računalnik, ki v trenutku opazi in preleti vse simptome ter poda najboljšo oziroma najbolj verjetno diagnozo. A kot pravemu detektivu mu postane medicina zanimiva šele, ko se pokaže, da njegova prva diagnoza ni bila pravilna ali da kakšnemu pacientu sploh ne more postaviti natančne diagnoze.

Čudak, ki rešuje življenja

Avtor serije David Shore je priznal, da se je pri liku čudaškega, a genialnega zdravnika, ki rešuje na prvi pogled nerešljive medicinske primere, namenoma zgledoval pri podobi Sherlocka Holmesa. Neposrednih vzporednic med obema junakoma je veliko. Sta ljubitelja glasbe: Holmes je igral violino, House igra klavir. Oba tudi povsem zaupata svojemu razumskemu sklepanju, tudi če se zdi kakšna diagnoza oziroma izvedba zločina še tako neverjetna. Brezkompromisno sledita osnovnemu aksiomu razumskega pristopa k reševanju vprašanj: če so vse druge možnosti dokazano napačne, potem mora biti edina preostala rešitev prava.

Oba detektivska junaka sta tudi odvisna od drog. Oba sta nekakšna nekonvencionalna narkomana, ki jima šele droge omogočajo »normalno« življenje. Tako dr. Watson opiše Holmesovo odvisnost od drog: »'Kaj pa je danes na vrsti', sem vprašal, 'morfij ali kokain?' … 'Kokain' je rekel, 'sedemodstotna raztopina. Želite poskusiti?' 'Hvala,' sem ostro odvrnil … 'Morda imate prav, Watson,' se je smehljal moji razvnetosti. 'Mislim, da injekcije fizično res ne vplivajo najbolje. Toda to je postranskega pomena, ker vidim, kako sijajno mi bistrijo duha.' … 'Moj duh ne more mirovati … Postavite me pred probleme, dajte mi delo, porinite predme najbolj zamotano šifrirano pismo ali najzahtevnejše analize in počutil se bom kot riba v vodi. Potem bom zlahka pogrešal umetne dražljaje …'« (Conan Doyle, Znamenje štirih, DZS, Ljubljana 1963) .

Čeprav je jemal Sherlock Holmes droge kot nekakšno nadomestilo za zadovoljstvo, ki mu ga je sicer dajalo razreševanje zločinov, mora nasprotno dr. Gregory House zdravila, ki ga omamljajo, jemati zaradi prave fizične bolečine. House ima namreč hude težave s telesom oziroma konkretneje z nogo, v kateri čuti močno bolečino, a je tudi njegovo obsežno medicinsko znanje in diagnostična genialnost ne moreta trajno pozdraviti. Zato je obsojen na jemanje močnih tablet proti bolečinam, od katerih postane počasi povsem odvisen.

Prav tako je lik onkologa dr. Jamesa Wilsona (Robert Sean Leonard), ki je v seriji Housov edini pravi osebni prijatelj, že po priimku zelo podoben pripovedovalcu zgodb o Sherlocku Holmesu dr. Watsonu. Vendar podobnost ni samo v imenu, ampak ima dr. Wilson v nadaljevanki tudi zelo podobno funkcijo naivnega opazovalca dogajanja, kot ga je imel dr. Watson v slavnih detektivskih zgodbah. Dr. Wilson ves čas, tudi v najhujših trenutkih, povsem zaupa Housu in verjame v to, da bo na koncu zmeraj rešil še tako zapleten primer. Tudi slavni nasvet, ki ga je Sherlock Holmes nekoč izrekel v pogovoru z Watsonom, bi prav tako lahko prišel tudi iz Housovih ust: »Nikoli ne upoštevaj osnovnih vtisov, dragi moj, temveč razmišljaj o podrobnostih.«

Sašo Dolenc

EINSTEINOVI MOŽGANI IN GALILEJEV PRST

Čeprav najdemo relikvije kot domnevne ostanke teles pomembnih ljudi iz zgodovine predvsem po cerkvah, kjer delajo čudeže in krepijo vero, saj naj bi pripadali temu ali onemu svetniku, tudi znanost za takšne pojave ni povsem imuna. Skozi stoletja se je večkrat pripetilo, da so kateremu od uglednih znanstvenikov po smrti odvzeli del telesa. Ta je zdaj razstavljen na polici muzeja ali pa krasi vitrino katere od univerz. Čeprav za znanstvenike tovrstne relikvije nimajo takšne vrednosti, kakršno imajo domnevne kosti svetnika za vdane vernike, so z njihovo zgodovino vseeno povezane zanimive zgodbe.

Einsteinu ukradejo možgane

Sedemnajstega aprila 1955 so šestinsedemdesetletnega Alberta Einsteina sprejeli v bolnišnico mesta Princeton, kjer je prebival zadnja desetletja svojega življenja. V prsih je čutil močno bolečino, že nekaj časa pa se je zavedal, da je na smrt bolan. Anevrizme aorte ni bilo mogoče operirati, zato se z medicinskega stališča kaj dosti ni dalo storiti. Že naslednji dan je ugledni fizik umrl.

Avtopsijo trupla je izvedel mlad patolog dr. Thomas Stoltz Harvey. Truplu je le nekaj ur po smrti odstranil možgane z očmi vred ter jih shranil v stekleno posodo, čeprav je Einstein pred smrtjo dal natančna navodila, naj njegovo truplo upepelijo in v strogi tajnosti raztresejo na neznanem kraju. Že v času svojega življenja je namreč postal medijsko tako izpostavljena osebnost, da nikakor ni želel, da bi njegov grob postal nekakšno romarsko središče.

Vendar pa se mladi patolog Einsteinovih navodil ni držal. Čeprav ni bil strokovnjak za možgane, je izrezal prav omenjeni del telesa. Ko je možgane odstranil, jih je najprej fotografiral, nato pa shranil v formaldehidu. Šele ko je delo na truplu že končal, je prosil Einsteinovega sina za dovoljenje. Poseg je opravičeval z zagotovilom, da naj bi možgane velikega znanstvenika uporabljali zgolj za potrebe znanosti, rezultati raziskav pa bi bili objavljeni v uglednih znanstvenih revijah. Seveda dovoljenja družine kljub pojasnilom ni dobil. Preostale dele Einsteinovega telesa so kmalu zatem upepelili.

Harvey je možgane zadržal zase, oči pa poslal Einsteinovemu oftalmologu, tako da so še danes shranjene v nekem newyorškem trezorju. Zaradi škandala z Einsteinovim truplom so ga po nekaj mesecih odpustili, saj možganov nikakor ni hotel predati, temveč jih je odnesel domov. Hranil jih je v kleti svoje hiše v Princetonu, zanj so postali nekakšna svetinja, ki je ni hotel predati nikomur. Najprej ga je to vztrajanje stalo službo, kasneje ga je zapustila še žena.

Da bi si našel delo, se je preselil na drug konec Amerike, možgane je seveda odnesel s seboj. V novem kraju jih je hranil kar v zaboju pod hladilnikom za pivo. Medtem je izgubil zdravniško licenco, tako da je delal kot tovarniški delavec za tekočim trakom. Čeprav njegovih dejanj nihče ni prav dobro razumel, se je vseskozi branil, da v prostem času preučuje strukturo možganov in da bo svoje izsledke kmalu objavil. To je ponavljal več kot štirideset let.

Občasno je znanstvenikom predal dele možganov za druge raziskave. Približno petina vsega možganskega tkiva je zdaj na Michael G. DeGroote School of Medicine v kanadskem Ontariu. Tamkajšnja profesorica dr. Sandra Witelson je bila ena od srečnih prejemnic nenavadnega darila, čeprav ni zanj nikoli zaprosila. Konec devetdesetih let ji je Harvey poslal faks, ali bi želela del Einsteinovih možganov.

Čeprav Harveyja ni poznala, je Witelsonova na faks odgovorila in izrazila željo po delu možganov, ki je odgovoren za sklepanje in matematične operacije. Ostareli Harvey se je tako z Einsteinovimi možgani v prtljažniku odpeljal v Kanado. Na osnovi tkiva, ki ji ga je dostavil, je leta 1999 Witelsonova objavila študijo z naslovom The Exceptional Brain of Albert Einstein.

Večina Einsteinovih možganov je zdaj na patološkem oddelku univerzitetne bolnišnice v Princetonu, kamor jih je Harvey oddal, ko je dopolnil petinosemdeset let in se je želel znebiti velike odgovornosti, ki jo je čutil pri varovanju te nenavadne svetinje. Karkoli si že mislimo o čudaškem dejanju dr. Thomasa Harveyja, študij, narejenih na Einsteinovih možganih, seveda ne bi imeli, če bi mladi patolog spoštoval željo pokojnega. Zagotovo pa znanost zaradi tega ne bi bila prikrajšana.

Galileja so pokopali šele sto let po smrti

Od vseh nenavadnih instrumentov in osebnih predmetov znanstvenikov, ki so razstavljeni v muzeju zgodovine znanosti v Firencah, je morda najbolj nenavadna majhna steklena posodica, v kateri se nahaja nič drugega kot posušen človeški prst. Ta je bil nekoč last samega Galileja, a je po spletu okoliščin kot nekakšna relikvija pristal v muzeju.

Kot vemo, je imel Galilej proti koncu svojega zelo plodovitega življenja hude težave z inkvizicijo. Cerkev ga je namreč preganjala, ker je zagovarjal kopernikanski model sveta, ta pa se žal ni skladal s podobo sveta, kakršna je bila pogodu katoliški cerkvi. Na inkvizicijskem procesu so ga prisilili, da se je pokesal, zato so ga milostno obsodili le na hišni pripor. V osami je tako hudo bolan preživel še skoraj deset let, 8. januarja 1642 pa je v visoki starosti umrl.

Galilej je želel, da bi bil pokopan v družinski grobnici v florentinski baziliki Svetega križa. Ker pa so se sorodniki in prijatelji bali, da bi Cerkev zaradi inkvizicijske sodbe prepovedala pogreb in pokop v baziliki, so truplo na hitro skrili v majhno odmaknjeno sobico pod zvonikom bazilike, kjer ni motilo nikogar. Pogreb so odložili na kasnejši čas, ko ozračje ne bi bilo več tako naelektreno.

In res je bilo treba čakati skoraj sto let, preden so se Florentinci počutili dovolj suverene, da svojega velikega znanstvenika tudi dostojno pokopljejo. A še takrat je inkvizicija skrbno bdela nad programom pogreba in odobrila vse napise in govore.

Pogreb se je začel 12. marca 1737 ob šestih popoldan, na enak datum in uro, kot so leta 1564 iz Rima v to isto cerkev prinesli Michelangelove posmrtne ostanke. Najprej so odšli v majhno sobico pod zvonikom, kjer so takoj po smrti spravili Galilejevo krsto. V delegaciji so bili tudi ugledni profesorji anatomije, da bi potrdili pristnost trupla velikega znanstvenika. Ko so dvignili leseno krsto, jih je čakalo presenečenje, ki kasneje ni bilo omenjeno v javno objavljenem poročilu. Pod Galilejevo krsto so namreč našli še eno, v kateri je bilo truplo mlade ženske, ki je prav tako umrla že pred mnogimi leti. Zaradi šoka ob tej nenavadni najdbi in strahu, da bi izgubili težko pridobljeno soglasje za svečan pokop Galileja, so sklenili o odkritju molčati.

Obe krsti so tako prenesli v novo grobnico, kjer sta še danes. Vsem je bilo jasno, da gre za osebo, ki je bila Galileju zelo blizu, zato so njuni krsti položili skupaj. Natančnega dokaza o tem nimamo, a skoraj zagotovo gre za Galilejevo najstarejšo hčer Virginio, ki mu je bila vseskozi blizu in s katero sta si veliko dopisovala, kar veliko njunih pisem pa se je tudi ohranilo.

Med pregledom krste in potrjevanjem istovetnosti Galilejevih posmrtnih ostankov so truplu odstranili nekaj prstov, med drugim tudi tistega, ki je danes razstavljen v florentinskem muzeju znanosti.

Nagačeni profesor na univerzitetnih sejah

Izmed vseh nenavadnih zgodb o posmrtnih ostankih velikih znanstvenikov je morda najbolj nenavadna usoda, ki je doletela telo angleškega pravnika in filozofa Jeremyja Benthama. Ta si je v oporoki zaželel, naj njegovo telo preparirajo in ga razstavijo v leseni vitrini, ki naj jo poimenujejo »avto-ikona«. Od sredine devetnajstega stoletja je razstavljena na hodniku University College v Londonu, nedavno pa so jo ponovno restavrirali.

University College je ustanova, s katero je bil Bentham v času svojega življenja tesno povezan, saj jo je pomagal ustanoviti, zato ga občasno, ob pomembnih sejah univerzitetnih svetov, prinesejo tudi v sejno sobo, kjer jim menda učinkovito pomaga pri razreševanju sporov. V zapisnik zapišejo, da je bil »prisoten, a ni glasoval«.

Sašo Dolenc

EINSTEINOV PRIJATELJ TERORIST

O Albertu Einsteinu smo vsi gotovo slišali že marsikaj nenavadnega, a vseeno le malokdo pozna zgodbo o njegovem zelo dobrem prijatelju Friedrichu Adlerju, s katerim sta v Švici skupaj študirala fiziko. Kasneje sta se njuni poklicni poti sicer razšli, a sta še vedno ostala v tesnih stikih. Zgodba ne bi bila nič posebnega, če ne bi Adler, ki je bil ves čas aktiven privrženec levičarskih političnih idej, leta 1916 na Dunaju s tremi streli pokončal samega avstrijskega predsednika vlade. Vse Adlerjeve sorodnike in znance je njegovo dejanje povsem presenetilo, a kljub temu so se v mesecih po atentatu močno trudili, da Friedricha ne bi obsodili na smrt. Tudi Einstein, ki takrat še ni bil slaven, se je zelo zavzel za svojega dobrega prijatelja in je celo poslal pismo cesarju, v katerem ga je ponižno prosil, naj bo do Adlerja milosten.

Prijazni "doktor Friz"

Friedrich Adler velja za eno najbolj nenavadnih osebnosti evropskega socialističnega gibanja. Njegov oče Victor Adler je bil dolgoletni predsednik avstrijske socialdemokratske stranke in zelo ugledno ime avstrijskega političnega življenja. Friedrich se v mladih letih tako ni navduševal le za naravoslovje, ki ga je kasneje tudi študiral, ampak je vseskozi z zanimanjem prebiral tudi klasike marksizma. Z Einsteinom sta se spoznala v Zürichu, ko sta si delila istega mentorja pri doktoratu. Oba sta takrat že imela družini in stanovali so v isti zgradbi.

Friz je njuno razmerje opisal v pismu očetu z naslednjimi besedami: "Z Einsteini, ki živijo nad nami, imamo zelo dober odnos; boljši, kot s katerimi koli drugimi akademiki tukaj. Tudi oni živijo v boemskem gospodinjstvu." Njuni otroci so se skupaj igrali, oba fizika pa sta se na podstrešju veliko pogovarjala tako o fiziki kot tudi o politiki. Leta 1911 je Einstein obiskal domovanje Fritzevih staršev na Dunaju in tega dogodka so se vsi še leta kasneje z veseljem spominjali.

Poleti leta 1914 se je na Dunaju mudil Lev Trocki in obiskal tudi Socialistično delavsko stranko ter se srečal z družino Adler: "Na sekretariatu sem naletel na Friedricha Adlerja ali 'doktorja Fritza', kot so ga klicali v višjih partijskih krogih, za razliko od njegovega očeta Viktorja Adlerja, ki so mu rekli le 'doktor'… Leto in pol je bil v Zürichu kot profesor fizike in urednik lokalnega partijskega glasila Volksrecht." Družina Adler pa je tudi pomembno vplivala na usodo velikega revolucionarja. Oče Victor je namreč s svojimi zvezami pri dunajskih oblastnikih dosegel, da je Trocki z družino še pravočasno pobegnil v Švico, saj se je govorilo, da oblasti pripravljajo akcijo proti sumljivim tujcem. Victor je Trockega odpeljal kar do šefa politične policije Heyerja. Ta je predlagal, da Trocki nemudoma zapusti Dunaj. Ko je Trocki vprašal, ali že naslednji dan, mu je Heyer odgovoril, da raje kar takoj. Tri ure in deset minut pozneje je bil z Adlerjevo pomočjo Trocki z družino že na vlaku proti Švici.

V času kosila 21. oktobra 1916 je "doktor Fritz" vzel pištolo in odšel v prestižni hotel Meissl & Schadn, kjer je obedoval avstrijski predsednik vlade grof Karl von Stürgkh, ter mu v glavo izstrelil tri naboje. Predsednik je pod streli umrl, Adlerja pa so prijeli. Postavili so ga pred posebno sodišče in maja 1917 je padla tudi sodba: kriv in odgovoren je za svoja dejanja. Le štiri dni po obsodbi je v časopisu Vossische Zeitung izšel članek z naslovom Friedrich Adler kot fizik: pogovor z Albertom Einsteinom. V njem je Einstein predstavil Fritza v zelo lepi luči, kot razumnega človeka z izraženim občutkom za pravičnost.

V pismu, ki ga je poslal cesarju s prošnjo, naj Friedrichu sodijo milostno, je Einstein med drugim zapisal tudi: "Gospoda Adlerja poznam, že odkar sva pred dvajsetimi leti skupaj študirala fiziko v Zürichu. Nekaj let je bil moj najbližji prijatelj, in ko je bil profesor fizike na Univerzi v Zürichu, smo celo stanovali skupaj. Takrat sem spoznal Adlerja kot pokončno osebnost, pri čemer je še posebej izstopala njegova nesebičnost. Malo ljudi sem spoznal, ki bi bili tako zanesljivi in pošteni kot on; malo jih je, v toliki meri, preseglo lastne želje in posvetilo svoje moči drugemu kot le osebnim zadevam."

Einstein se je celo ponudil, da bi na sodišču pričal v pomoč svojemu prijatelju. Aprila 1917 mu je pisal v ječo: "Upam, da si prejel moj paket. Imam še nenavadno prošnjo: ko bodo tvoj primer obravnavali na sodišču, bi bil rad pozvan kot priča; to lahko zahtevaš. Ne misli, da je brez pomena, saj za osvetlitev s pričami niso pomembne le neposredne okoliščine dogodka, ampak je dobro osvetliti tudi osebnost hudodelca. - Kako rad bi se s teboj pogovarjal o relativnosti!"

Je nasprotovanje Einsteinu lahko znamenje norosti?

Fritzev oče Victor se je zelo trudil, da bi sodišče njegovega sina spoznalo za neprištevnega, a mu ni uspelo. Sin se seveda z očetovimi obupnimi poskusi, da bi ga rešil smrtne obsodbe, ni strinjal. Na sodišču se je branil z argumentom, da je država v vojni; tako je za boj proti sovražniku izbral enako orožje, kot ga uporablja on sam. Po njegovem je predsednik želel "spremeniti Avstrijo v absolutistično državo. Bil je človek, ki se je zavzemal za uporabo sile, tako da ga je bilo mogoče odstraniti le s silo."

Zanimivo je, da je oče Victor poskušal kot argument za sinovo "norost" uporabiti tudi dejstvo, da se je Fritz v zaporu ukvarjal s teoretično fiziko in poskusi, da bi našel kak protiargument za Einsteinovo teorijo. Sinove rokopise, ki jih je pisal v zaporniški celici, je poslal uglednim fizikom, da povedo svoje mnenje, a se ti raje niso odzvali, saj so vsaj na prvi pogled razprave povsem ustrezale formi znanstvenega dela. Da Friz ni bil nor, priča tudi dejstvo, da je svoje ideje, ki jih je spravil na papir med bivanjem v zaporu, leta 1918 objavil v knjigi z naslovom Machova osvojitev mehaničnega materializma.

Adlerjevo usmrtitev so vseeno začasno odložili in ga poslali v strogo varovani zapor, kjer je v samici čakal na svojo usodo. V zaporu si je z Einsteinom izmenjal več pisem, v katerih sta razpravljala predvsem o fiziki. Največ prostora sta v pismih namenila problemu relativnosti časa, kar morda za zapornika, ki ga zelo verjetno že kmalu čaka usmrtitev, niti ni tako presenetljivo. Fritz je imel kar nekaj pomislekov glede Einsteinovih rešitev, a razprava se je - kot kaže, v zadovoljstvo obeh dopisovalcev - razvijala in nadgrajevala. Na začetku sta razpravljala o koordinaciji ur in problemu simultanosti, nato pa sta obdelala vse znane probleme, med drugim tudi slavni paradoks dvojčkov.

Proti koncu leta 1918 se je Adlerju nasmehnila sreča, saj je bil cesar prisiljen izpustiti vse politične zapornike, in mednje je spadal tudi Friedrich. Prvega novembra 1918 je tako znova stopil na prostost in nemudoma postal heroj delavskega razreda. Postal je tako slaven, da sta mu januarja 1919 Lenin in Trocki ponudila celo mesto častnega tajnika Tretje internacionale, častnega vrhovnega komandanta Rdeče armade in častnega predsednika Centralnega sovjeta. Vendar je vse odklonil in se raje pridružil Drugi internacionali, s čimer se je boljševikom seveda zelo zameril. Trocki je kasneje o njem zapisal, da njegov osebni pogum ni na enaki ravni kot moč njegovega mišljenja. V šali so omenjali tudi, da Fritz "strelja bolje, kot govori".

Kasneje je bil Friedrich petnajst let tajnik Socialistične internacionale, nato pa je leta 1940 zapustil Evropo in drugo svetovno vojno preživel v New Yorku, kjer se je ponovno srečal tudi z Einsteinom. Junija 1945 mu je v pismu napisal: "Dragi prijatelj, zelo sem bil vesel, da sem te ponovno videl v živo." Po vojni se je vrnil v Zürich, kjer je živel še vse do leta 1960 in pisal biografijo svojega očeta. S politiko se ni več ukvarjal.

Sašo Dolenc

DRUŽBENA KORISTNOST PIRATOV

Pesem Happy Birthday to You, ki jo tudi v naših krajih pogosto prepevamo, ko ima kdo rojstni dan, velja za najbolj znano in največkrat zapeto pesem na svetu. Malokdo pa se zaveda, da lahko s petjem te pesmi na javnem kraju krši zakon. Čeprav je pesem stara že več kot sto let, saj sta melodijo zanjo napisali sestri Hill iz Kentuckyja v ZDA, ko sta bili leta 1893 vzgojiteljici v vrtcu, je tehnično po spletu okoliščin še vedno v zasebni lasti.


Podjetje, ki si je leta 1935 priglasilo pravice nad izvajanjem te pesmi, je leta 1990 kupil založniški velikan Warner Music Group in zdaj trdi, da ima pravico pobiranja tantiem za vsako javno izvedbo te popularne pesmi vsaj še do leta 2030. Seveda Warner Music Group ne preganja posameznikov, ki pesem pojejo svojim bližjim na javnih krajih, zaračuna pa na primer producentu filma, v katerem se pesem tako ali drugače pojavi.

Po vsem svetu priljubljena pesem, ki smo jo pred leti pri nas zapeli celo papežu, ko se je po naključju v naših krajih mudil ravno na svoj rojstni dan, je tako zadnja leta postala priljubljena tema razprav pravnih teoretikov. Znašla se je celo v eni od razsodb vrhovnega sodišča ZDA.

Primer pesmi »Happy Birthday to You« lepo ilustrira problem, s katerim se sooča današnja družba. Matt Mason, avtor popularne knjige The Pirate's Dilemma: How Youth Culture Is Reinventing Capitalism (Free Press, 2008), navaja podatek, da bi moral povprečni Američan plačati nekaj več kot 12 milijonov dolarjev najrazličnejšim posameznikom in podjetjem, ker je uporabljal njihovo intelektualno lastnino oziroma avtorsko delo. Pri tem ima seveda v mislih povsem običajnega državljana, ki ne ve, kaj je recimo BitTorrent protokol, filme pa si najraje ogleda v kinu, skupaj z veliko merico pokovke.

Matt Mason v omenjeni knjigi predstavi številne argumente v prid tezi, da je početje, ki se zdi na prvi pogled zločinsko, gledano z drugačne perspektive gonilo napredka. »To je zgodba o tem, kako nam morda lahko pirati pomagajo obvarovati našo ladjo pred potopitvijo. Pogosto so prav pirati tisti, ki prvi opazijo veter sprememb. Odgovor na dilemo piratstva se skriva v zgodbah o plovbah po neznanih vodah, ki jih družba in trgi še niso podredili in kjer tradicionalna pravila ne veljajo.« Ko je Edison iznašel fonograf, so ga glasbeniki sprva razglasili za pirata, ki želi izkoriščati njihovo delo. Kasneje je Edison iznašel tudi metode, s pomočjo katerih je bilo mogoče snemati filme, a je od vsakogar, ki je želel njegovo idejo uporabljati, zahteval plačilo. Seveda so se kmalu pojavili tudi filmski pirati, ki mu niso hoteli več plačevati licence, zato so zbežali na drug konec Amerike, v bližino mehiške meje, da bi ob morebitnem prihodu nadležnih odvetnikov hitro pobegnili iz države. Kraj, kjer so se naselili ti filmski pirati, se danes imenuje Hollywood.

Če nikomur ne bi popustili in bi s strogim izvajanjem zakonodaje zaustavili vse pirate, bi bila današnja Amerika podobna ogromni kmetiji Amišev, pravi Mason. Pomembno poslanstvo domnevnih »piratov« je po njegovem, da opozorijo na področja, kjer potrošniki nimamo možnosti izbire, pa bi jo lahko imeli. »Pirati stresajo ladjo. Posledica tega je, da so ljudje, podjetja in države povsod po planetu soočeni z novo dilemo – dilemo piratstva: kako naj se odzovemo na spremenjene okoliščine na ladji? So pirati tu, da nas potopijo, ali da nas rešijo? Predstavljajo nevarnost, proti kateri se moramo boriti, ali so inovatorji, s katerimi moramo tekmovati in se od njih učiti? Tekmovati ali ne tekmovati, to je vprašanje – morda najpomembnejše ekonomsko in kulturno vprašanje enaindvajsetega stoletja.«

Ko je družba spoznala, da proizvajajo domnevni pirati na določenem področju družbene aktivnosti pomembno novo vrednost, so se zakoni postopoma spreminjali, in marsikatero mejno področje se je postopoma legaliziralo. A problem današnje ekonomije je, da mora reagirati bistveno hitreje, kot so države sposobne spreminjati svojo zakonodajo.

Podjetja so tako pri spopadu z domnevnimi pirati, ki so velikokrat predvsem nenavadnih idej polni najstniki, pozorna, ali morda na prvi pogled le običajne piratske kopije ne prinašajo kake pomembne inovacije, ki jo podjetje lahko povzame in nadgradi. Združenje založnikov RIAA, ki so ga potrošniki leta 2007 razglasili za "najslabše ameriško podjetje", je recimo leta 1998 nespametno vložilo tožbo, s katero bi, če bi uspeli na sodišču, prepovedali MP3 predvajalnike. S tem bi seveda najbolj pljunili ravno v lastno skledo, saj se prav na teh predvajalnikih danes posluša največ glasbe. Presenetljivo glasbena industrija vse več zasluži tudi s prodajanjem pesmi, ki jih mladi uporabljajo kot zvonjenje na mobilnih telefonih.

Več podjetij je tako že spoznalo, da jim lahko piratstvo tudi koristi in ne le škoduje. Seveda so primeri, ko je očitno, da zelo slabi ponaredki izdelkov, ki so lahko celo zdravstveno oporečni, družbi ne koristijo in jih je treba preganjati. Podjetja pa se vedno bolj zavedajo tudi tega, kar pravi stari kitajski pregovor: "Ko zapiha veter sprememb, začnejo nekateri ljudje graditi zavetišča, drugi pa postavljajo mline na veter." Nike je na primer uvedel serijo z živobarvnimi slikami porisanih superg, ki so jih sprva izdelovali le v snežno beli barvi, saj je neki ponarejevalec začel proizvajati kopije s poslikavami, ki so se na trgu hitro prijele. V nasprotju s pričakovanji se Nike ni odločil za tožbo, temveč je pograbil idejo in sam razvil serijo, ki zdaj uspešno tekmuje s ponaredki.

Sašo Dolenc

"VAŠ ČAS JE OMEJEN"

Med vsemi mejniki v življenju ima zaključek šolanja za posameznika še posebno veliko težo. Ne gre namreč le za konec enega od mnogih obdobij življenja, ki ga nato nadomesti drugo, v današnji družbi je to dogodek, ko se mlad človek dokončno postavi na svoje noge. Rituali prehoda, ki spremljajo prestop iz dobe "pripravništva" v dobo "odraslosti", so na različnih koncih sveta prilagojeni lokalni tradiciji, a vseeno se včasih zdi, da bi veljalo kako dobro navado tudi privzeti.


V ZDA je uveljavljena tradicija, da ob podelitvi končnih spričeval univerza povabi kako znano osebnost, ki študentom ob vstopu v "resnični svet" poda še zadnje napotke v obliki nagovora pred velikim avditorijem (commencement address). Enega najodmevnejših nagovorov diplomantom, ki ga velja poslušati večkrat (najdete ga na YouTubu, na Google Video celo s slovenskimi podnapisi), je imel 12. junija 2005 na kalifornijski univerzi Stanford Steve Jobs, ključna oseba pri razvoju mnogih popularnih elektronskih naprav, kot so Maci, iPhoni in iPodi.

Zanimivo je, da Jobes, ki predstavlja sinonim za uspešnega poslovneža na področju računalništva in zabavne industrije, sam fakultete sploh ni končal. Že na začetku govora se je namreč pošalil, da je ta njegov nagovor verjetno najbližji stik, ki ga bo kadarkoli imel s ceremonijo podeljevanja diplom. A o pomenu šolanja nikakor nima slabega mnenja, le v njegovem primeru se je življenjska pot odvila nekoliko drugače, o čemer pričajo tudi tri zgodbe, ki jih je predstavil v svojem petnajstminutnem nagovoru diplomantom.

Ker ga je biološka mati rodila še kot mlada študentka, se je odločila, da ga odda v posvojitev. Vendar le pod pogojem, da ga sprejme dobro izobražena družina. A žal se je odvetniški par, s katerim so že bili domenjeni, tik pred zdajci premislil, saj so želeli punčko, tako da je mali Steve pristal pri starših brez univerzitetne izobrazbe. Ko je biološka mati to izvedela, je dokončne papirje za posvojitev podpisala šele, ko sta starša obljubila, da bosta posvojencu omogočila šolanje na univerzi, kar v ZDA ni ravno poceni.

Ker pa Jobs kot najstnik še ni prav dobro vedel, kaj bi sam s sabo in kakšne cilje naj si sploh postavi v življenju, se je z univerze že po pol leta izpisal. Ni namreč želel, da starša porabita vse težko prigarane prihranke za njegovo šolanje, če sam ni povsem prepričan, ali je izbral pravi študij. Po izpisu je še kar nekaj časa preživel v univerzitetnem kampusu, kjer je spal na tleh v sobah prijateljev in obiskoval le tista predavanja, ki so ga resnično zanimala. Pravi, da so mu prav obiski raznih na videz tako nepomembnih tečajev, kot je na primer kaligrafija, kasneje bistveno pomagali pri ustvarjanju računalnikov, s pomočjo katerih je uspel in postal ena najbolj cenjenih osebnosti v računalniškem poslu.

Pri sedemnajstih je namreč prebral naslednji stavek, ki si ga je vzel k srcu: "Če vsak dan preživiš, kot da bi bil tvoj zadnji, boš imel nekega dne gotovo prav." Od tedaj se menda vsak dan zjutraj postavi pred zrcalo in vpraša: "Če bi bil danes moj zadnji dan, bi počel prav to, kar imam na urniku?" Ko je odgovor na to vprašanje preveč dni zapovrstjo "Ne", ve, da mora v življenju nekaj spremeniti.

Pri dvajsetih sta s prijateljem v garaži staršev ustanovila podjetje Apple, ki je v desetih letih zraslo iz skromne garaže v več milijard vredno podjetje z več tisoč zaposlenimi. Pri tridesetih pa so se vizije Jobsa razšle z vizijami drugih vodilnih v podjetju. Ker ga večina nadzornikov ni podprla, je ob velikem medijskem odmevu izgubil službo v podjetju, ki ga je pravzaprav sam ustvaril.

Nekaj mesecev je bil popolnoma izgubljen. Ni vedel, kaj naj stori. Razmišljal je, da bi povsem spremenil svoje življenje, a je premagal občutek, da v tem, kar je počel do takrat, v resnici uživa. Zato se je lotil vsega znova od začetka. Ponovno je ustanovil več podjetij, ki so hitro postala vodilna na svojih področjih. Med drugim je ustanovil studio za računalniško animacijo Pixar, ki ga je leta 2006 za več milijard dolarjev prodal družbi Walt Disney, katere največji posamezni solastnik je danes. Za nazaj je prepričan, da je bila boleča izguba službe pri Applu najboljša stvar, ki se mu je zgodila v življenju. Kasneje se je vrnil nazaj v podjetje in ga zelo uspešno vodi še danes.

Poanta Jobsovega nagovora je v bistvu ravno nasprotna tisti, ki so jo zadnja leta na veliko propagirali v naših krajih, ko so mlade prepričevali, naj študirajo smeri, ki so se v nekem trenutku politiki zdele "prave". Včasih se premalo zavedamo, da nismo bitja iz računalniških igric, saj imamo zgolj eno življenje. Leta 2004 se je Jobs dejansko soočil z lastno minljivostjo. Odkrili so mu tumor na trebušni slinavki, ki je praviloma neozdravljiv. A imel je srečo, saj se je po biopsiji izkazalo, da gre za eno od redkih oblik tumorja, ki se jo z operacijo lahko pozdravi.

Takole je sam izrazil bistvo svojega nagovora: "Vaš čas je omejen, zato ga ne zapravite tako, da ga živite za koga drugega. Naj vas ne omreži dogma, da je treba živeti po spoznanjih drugih. Ne pustite, da vas notranji glas utopi v šumu tujih mnenj. Najpomembneje je, da imate pogum slediti svojemu srcu in občutkom. Ti na neki način že vedo, kaj bi radi postali. Vse ostalo je drugotnega pomena. /…/ Vaše delo bo zapolnilo pomemben del vašega življenja in edini način, da boste res zadovoljni, je, da počnete tisto, v kar resnično verjamete. To pa je mogoče le, če imate svoje delo radi. Če tega še niste našli, nadaljujte z iskanjem. Ne obupajte. Kot pri vseh zadevah, povezanih s srcem, boste že vedeli, kdaj boste naleteli na pravo stvar."

Sašo Dolenc