Home Utilità Scienze
Scienze
From clay to Man PDF Stampa
Utilità - Scienze

This chapter covers the evolution of life on Earth starting from three and half billion years ago and tries to give a possible explanation to why the following sequence of events was possible.

On the west Australian coast, there is a remote location called Shark Bay. Here, about three and half billion years ago, life started manifesting itself on Earth. To prove the happening of this event there are ancient type of rock formations called Stromatolites. These are layered mounds, columns, and sheet-like sedimentary rocks. They were originally formed by the growth of layer upon layer of cyano bacteria, a single-celled microbe that lives today in a wide range of environments ranging from the shallow continental shelves to lakes, rivers, and even soils.

Cyano bacteria are prokaryotic cells (the simplest form of modern carbon-based life) and they lack a DNA-packaging nucleus. Bacteria, including the photosynthetic cyano bacteria, were the only form of  life on Earth at that time and their DNA floated loosely inside their cell wall.  Instead the DNA-packaging nucleus is called this way because it packs the DNA like spools of thread and allows a DNA a hundred times more complex to be enclosed  in a cell wall about the size of the cyano bacteria.

The photosynthetic cyano bacteria was, for two billion years, the only life in existence on Earth. During this period it was producing oxygen, therefore increasing the amount of  oxygen in the Earth atmosphere. With this action, it was allowing the next evolutionary step to take place.

About seven hundred million years ago, a more sophisticated form of life takes place. This new type of life was the molds. Molds have a DNA about 100 times more complex than the cyano bacterias. Their DNA is packed in a nucleus and required oxygen to thrive.  Molds are the first example of intelligent life on Earth. They are considered intelligent because of their capability of finding their way in and out of a labyrinth or finding the shortest path between two or more points. Moreover they have the capacity to hack other living

creature's DNA, insuring their own survival. (The next chapter will cover a story based on their DNA hacking ability).

About one hundred million years after their creation, molds, when mixed in the clay, were able to create the first hard-shelled animals.  Clay is made of layers, only a few nanometers of thickness, capable of sliding on top of each other and giving it a viscous property. The outside edges of the layers are rich in silica. The molds used the silica strata converting them into the shell of the first animals appearing on earth. The molds, even now, still retain their ability to transform their DNA, the same way they created the first shelled animals. Soon after, animals like the trilobites started a population explosion everywhere on Earth.

Darwinian evolution proceeded then to create, in five hundred million years, all the other species on Earth.

The evolution from the cyano bacterias to the molds took an amazing amount of time, about one fourth the age of the Universe. Inside this time span, the history of the Western Civilization, from ancient Rome to the present, would fit a million times. It took so long because the DNA had to become a hundred times more complex during this evolution. In contrast, about one half of man's DNA is similar to a dinosaur's DNA and therefore a smaller time span was required for man's evolution.

We appear to be the final product of this evolution on Earth and, maybe, we are the only species capable of admiring the beauty and the mystery of the Universe.

UPDATES

NASA on May 2018 has reported that the Mars land rover, after four years of search, has been able to find only simple organic molecules such as methane on this planet. Since Mars, millions of years ago, was covered with water, finding Stromatolites could have been a proof that life was pervasive in the Universe. It appears that the creation of even basic life requires conditions not easily found on other planets.

Marcello VENEZIANO

Copyright 2018

 
Dall'argilla all'Uomo PDF Stampa
Utilità - Scienze

Questo capitolo tratta l'evoluzione della vita sulla Terra a partire da tre miliardi e mezzo di anni fa e cerca di dare una possibile spiegazione del perché la seguente sequenza di eventi è stata possibile.

Sulla costa occidentale dell'Australia, c'è una posizione remota chiamata Shark Bay. Qui, circa tre miliardi e mezzo di anni fa, la vita ha iniziato a manifestarsi sulla Terra. Per dimostrare l'accadimento di questo evento ci sono antichi tipi di formazioni rocciose chiamate Stromatoliti. Questi sono tumuli stratificati, colonne e rocce sedimentarie simili a lastre. Originariamente erano formati dalla crescita di strati su strati di ciano-batteri, un microbo unicellulare che vive oggi in una vasta gamma di ambienti che vanno dalle piattaforme continentali poco profonde a laghi, fiumi e persino suoli.

I batteri ciano sono cellule procariotiche (la forma più semplice di vita moderna basata sul carbonio) e mancano di un nucleo di imballaggio del DNA. I batteri, compresi i fotosintetici batteri ciano, erano l'unica forma di vita sulla Terra in quel momento e il loro DNA galleggiava liberamente nella loro parete cellulare. Invece il nucleo del packaging del DNA è chiamato così perché impacchetta il DNA come rocchetti di filo e consente a un DNA cento volte più complesso di essere racchiuso in una parete cellulare delle dimensioni dei ciano-batteri.

I batteri ciano fotosintetici furono, per due miliardi di anni, l'unica vita esistente sulla Terra. Durante questo periodo producevano ossigeno, aumentandone quindi la quantità nell'atmosfera terrestre. Con questa azione, si stava permettendo il prossimo passo evolutivo.

Circa settecento milioni di anni fa, si manifestava una forma di vita più sofisticata. Questo nuovo tipo di vita era lo stampo. Le muffe hanno un DNA circa 100 volte più complesso dei batteri ciano. Il loro DNA è confezionato in un nucleo e ha bisogno di ossigeno per prosperare. Le forme sono il primo esempio di vita intelligente sulla Terra. Sono considerati intelligenti a causa della loro capacità di trovare la loro strada dentro e fuori da un labirinto o di trovare il percorso più breve tra due o più punti. Inoltre hanno la capacità di hackerare il DNA di altre creature viventi, assicurando la propria sopravvivenza. (Il prossimo capitolo tratterà una storia basata sulla loro abilità di hacking del DNA).

Circa cento milioni di anni dopo la loro creazione, le muffe, se mescolate nell'argilla, furono in grado di creare i primi animali a guscio duro. L'argilla è fatta di strati, solo pochi nanometri di spessore, capaci di scivolare uno sopra l'altro e conferirgli una proprietà viscosa. I bordi esterni degli strati sono ricchi di silice. Gli stampi utilizzavano gli strati di silice convertendoli nel guscio dei primi animali che comparirono sulla terra. Gli stampi, anche adesso, mantengono ancora la loro capacità di trasformare il loro DNA, allo stesso modo in cui hanno creato i primi animali sgusciati. Poco dopo, animali come i trilobiti iniziarono un'esplosione demografica che coinvolse tutta la Terra.

L'evoluzione darwiniana procedette quindi a creare, in cinquecento milioni di anni, tutte le altre specie sulla Terra.

L'evoluzione dai batteri ciano alle muffe ha richiesto una quantità incredibile di tempo, circa un quarto dell'età dell'Universo. All'interno di questo lasso di tempo, la storia della civiltà occidentale, dall'antica Roma al presente, sarebbe contenuta un milione di volte. Ci è voluto così tanto tempo perché il DNA doveva diventare cento volte più complesso durante questa evoluzione. Al contrario, circa la metà del DNA dell'uomo è simile al DNA di un dinosauro e quindi per l'evoluzione dell'uomo era richiesto un intervallo di tempo più breve.

Sembriamo essere il prodotto finale di questa evoluzione sulla Terra e, forse, siamo l'unica specie in grado di ammirare la bellezza e il mistero dell'Universo.

 

Aggiornamenti:

Agenzia Spaziale NASA

La NASA del maggio 2018 ha riferito che il rover di Marte, dopo quattro anni di ricerche, è stato in grado di trovare solo molecole organiche semplici come il metano su questo pianeta. Poiché Marte, milioni di anni fa, era coperto d'acqua, trovare Stromatoliti poteva essere una prova che la vita era pervasiva nell'universo. Sembra che la creazione di una vita di base richieda condizioni che non si trovano facilmente su altri pianeti.

 

 

Marcello VENEZIANO

 

Copyright 2018

 
Quando l'infinito si trasforma in infinitesimale PDF Stampa
Utilità - Scienze

Dopo il Big Bang, l'Universo continuò ad espandersi ed alla fine uscì dallo stato di buco nero e solo allora "il Tempo" iniziò ad esistere. Nei paragrafi seguenti, discuteremo di come il concetto di spazio non ha senso senza l'esistenza del tempo. Quando il tempo si ferma, qualsiasi tipo di viaggio non può durare. Pertanto, qualsiasi tipo di materia, poiché dipende dal moto degli elettroni nel suo atomo, non può esistere. Per spiegare questo concetto iniziamo con il seguente scenario: Gianni dice al professore che sta facendo un viaggio a New York. Afferma che ci vogliono 8 ore in aereo per raggiungere la destinazione. Poiché il professore sa che gli aerei moderni viaggiano a una velocità di circa 500 miglia all'ora, deduce che New York si trova a circa 4000 miglia di distanza. Arriva alla cifra moltiplicando la velocità dell'aeroplano per la durata prevista del viaggio. Il professore dice a Gianni: "Quando l'aereo è pronto per il decollo, se il tempo si ferma, non sarai in grado di muoverti nemmeno di un centimetro".

"Ma perché?" Disse Gianni.

"Perché, non importa quanto lentamente l'aereo tenti di rullare, è richiesto ancora del tempo per spostarsi dal punto A al punto B ipotetico, anche se il punto B è solo a un centimetro di distanza. Le pale del motore del turbojet smetteranno di ruotare, perché normalmente viaggiano continuamente da una certa posizione A ad una certa posizione B in un dato momento e, in un mondo in cui il tempo è fermo, questo non è permesso. Il viaggio non è concesso in un mondo senza tempo. A questo punto, penseresti che i motori si fermerebbero, l'aereo si arresterebbe e i passeggeri rimarrebbero congelati per sempre nella posizione in cui si trovavano nel momento in cui il tempo si fermò ".

"Sì, questo sembra ragionevole." disse Gianni

E il professore: "No !!! Lo scenario sarebbe molto diverso e più drammatico! La pista dell'aeroporto, pochi istanti prima ricoperta da un bel sole, diventerebbe improvvisamente completamente buia." I raggi del sole che raggiungono la Terra in circa 8 minuti dato che si muovono alla velocità della luce, verrebbero fermati, perché i fotoni non potrebbero viaggiare a causa del congelamento temporale. Ora che il Sole è diventato completamente buio, normalmente dovrebbe collassare a causa della mancanza di energia cinetica di tutti i suoi atomi. I suoi strati interni non sopporterebbero la pressione dei suoi strati esterni, ma il collasso richiede movimento, e ancora una volta questo non è permesso.Tutti i protoni e gli elettroni hanno campi magnetici e quindi una carica rotante e devono crollare. Il Sole stesso deve istantaneamente sprofondare. Tutte le onde elettromagnetiche devono scomparire, ma l'energia immagazzinata nei campi elettromagnetici deve essere preservata (legge fondamentale di Fisica), e l'unico modo in cui può essere preservata è trasformandola nella massa infinitesimale dei neutrini. I neutrini sembrano essere le uniche particelle stabili che non richiedono l'esistenza del tempo per esistere poiché, secondo la maggioranza degli scienziati, erano le uniche particelle presenti subito dopo il Big Bang. E subito dopo il Big Bang il tempo non esisteva "

"Allora cosa mi succederebbe dentro l'aereo?" Disse Gianni.

"In questo momento, tu, l'aereo, la Terra e il resto dell'universo sareste convertiti in neutrini e poiché i neutrini sono simili ai buchi neri, il tempo sarebbe fermo all'interno dell'aereo e in tutto l'universo. Infine, posso dire che se quello che rimarrebbe è un Universo congelato nel tempo, pieno solo di neutrini invisibili, che farebbero sì che le distanze non avrebbero senso. L'Universo stesso diventerebbe un punto infinitamente piccolo, non importa quanti piccoli infiniti punti contiene. In questo scenario, fermando il tempo, restringiamo l'Universo in un punto in cui lo spazio cessa di esistere. Se guardiamo indietro all'Universo poco prima del Big Bang, quello che abbiamo è solo un enorme quantità di neutrini in una condizione senza "Tempo" e "Spazio" È impossibile distinguere tra l'Universo prima del Big Bang e immediatamente dopo il Big Bang. In entrambi i casi il Tempo si è fermato.

Quello che ho descritto nel paragrafo precedente è una situazione artificiale perché nulla può fermare improvvisamente il tempo in tutto l'universo.

Ma, nei buchi neri cosmici, un luogo dove la forza gravitazionale è così forte che non può fuggire nemmeno qualcosa che viaggia alla velocità della luce, il tempo si ferma, la materia diventa invisibile e lo spazio diventa una quantità senza senso. Penso che l'Universo presente, dopo molte generazioni, in cui stelle e galassie vengono create e muoiono, continuerà ad espandersi e continuerà a convertire tutta la materia in neutrini all'interno dei meccanismi interni dei buchi neri. Alla fine, solo i neutrini saranno lasciati in un universo senza tempo e spazio. A questo punto sarebbe impossibile distinguere tra l'Universo prima del Big Bang e lo stadio finale dell'Universo attuale. Possiamo dedurre da questo scenario che la vita dell'Universo, per procedere in un ciclo, non deve espandersi dal momento del Big Bang, ma raggiungere una dimensione massima e ricominciare a ridursi a una entità infinitesimale di piccole dimensioni. In questo scenario, l'Universo continuerebbe ad espandersi fino a quando tutta la materia non verrebbe trasformata in infinitesimamente piccoli neutrini. Poi il tempo si ferma, lo spazio diventa privo di significato e l'universo ritorna alle stesse condizioni di prima del Big Bang ". Questo è il tempo in cui l'infinito si trasforma nell'infinitesimale.

Gianni disse: "Penso che cancellerò il mio volo".

 

Marcello VENEZIANO

 

Copyright 2018

 
When the infinity turns into the infinetesimal PDF Stampa
Utilità - Scienze

After the Big Bang, the Universe continued expanding and eventually exited the black hole status and only then "Time" started existing. In the following paragraphs, we are going to discuss how the concept of space is meaningless without the existence of time. When time stops, any type of travel cannot exist. Therefore, any type of matter, because dependent on the motion of electrons in its atom, cannot exist. To explain this concept we start with the following scenario. In this scenario Gianni tells the Professor that he is taking a trip to New York. He says that it takes 8 hours by plane for him to get there. Since the Professor knows that modern planes travel at a speed of approximately 500 miles per hour, he deduces that New York is about 4000 miles away. He arrives to the figure by multiplying the speed of the airplane by the expected time length of the trip. The Professor tells Gianni: " When the airplane ready to takeoff, if time stops ,you will not be able to move not even an inch".

"But why?"said Gianni.

"Because, no matter how slowly the plane tries to crawl, it still requires time to move from point A to hypothetical point B, even if point B is only an inch away. The turbojet engine blades will stop rotating, because they normally travel continuously from a certain position A to a certain

position B in a given time and, in a world where time is stopped, this is not allowed. Travel is not allowed in a world without time. At this point, you'd think that the engines would stop, the plane would stop and the passengers would stay frozen forever in the position they were at the moment when time stopped".

"Yes, this seems reasonable." said Gianni

And the Professor said: "No!!! The scenario would be much different and more dramatic! The airport runway, just a few moments before covered by a beautiful sunshine, all at once becomes totally dark. The Sun rays that reach the Earth in about 8 minutes moving at the speed of light, are stopped, because photons cannot travel due to the time freeze. Now that the Sun has turned completely dark, it normally should collapse because of the lack of kinetic energy of all its once vibrating atoms. Its inner layers cannot support the pressure of its outer layers, but collapsing requires movement, and once again this is not allowed. All the protons and electrons have magnetic fields and therefore a rotating charge and they have to collapse. Since, they make up the mass of the Sun, the Sun itself instantaneously has to collapse. All the electromagnetic waves have to disappear. But the energy stored in the electromagnetic fields has to be preserved (basic law of Phisics), and the only way it can be preserved is by converting it into the infinitesimally small mass of the neutrinos. Neutrinos appear to be the only stable particles that do not require the existence of time in order to exist since, according to the majority of the scientists, they were the only particles present just after the Big Bang. And just after the Big Bang time did not exist"

"Then what happens to me inside the plane?" Said Gianni.

"At this time, you, the plane, the Earth and the rest of the Universe will be converted into neutrinos and since the neutrinos are similar to black holes, time is stopped inside the airplane and all over the Universe. The only particles left are neutrinos and they are infinitesimally small in size and mass. Finally, I can say, if what is left is a Universe frozen in time filled only with invisible neutrinos, then   distances are meaningless. The Universe, itself, becomes an   infinitesimally small point, no matter how many infinitesimal small points it contains. In this scenario, by stopping time, we shrank the Universe to a point where space ceases to exist. If we look back to the Universe just before the Big Bang, what we have is just a huge amount of neutrinos in a condition without "Time" and "Space".   It is impossible to differentiate between the Universe before the Big Bang and immediately after the Big Bang. In both cases Time has stopped.

What I have described in the previous paragraph is an artificial situation because nothing can stop time suddenly all over the Universe.
But, in the cosmic black holes, a place where the gravitational force is so strong that not even something travelling at the speed of light can escape, time is stopped, matter becomes invisible and space becomes a meaningless quantity. I think that the present Universe, after many generations, where stars and galaxies are created and die, will keep expanding and will continue converting all the matter into neutrinos inside the inner workings of the black holes. In the end, only neutrinos will be left in a Universe without time and space. At this point it would be impossible to differentiate between the Universe before the Big Bang and the final stage of the present Universe. We can deduce from this scenario that the life of the Universe, in order to proceed in a cycle, does not have to be expanding from the time of the Big Bang, reach a maximum dimension and start shrinking back to an infinitesimal small entity. In this scenario the Universe keeps on expanding until all the matter is turned   into infinitesimally small neutrinos. Then time stops, space becomes meaningless and the universe is back to the same conditions as before the Big Bang". This is the time when the infinite turns into the infinitesimal.

Gianni said:"I think I' m going to cancel my flight".


Marcello VENEZIANO

Copyright 2018

 
Esplorando i buchi neri PDF Stampa
Utilità - Scienze

I buchi neri sono uno dei misteri piu' profondi dell'universo e valgono il tempo che spenderemo ad esplorarli. Nel leggere questo articolo dobbiamo tenere presente alcuni concetti. Il piu' importante e' che dentro un buco nero il tempo si ferma completamente, e viaggiare e' impossibile perche' a qualsiasi velocita' lo spazio coperto sarebbe 0. Inoltre, dobbiamo tenere in mente che in matematica 1/∞ e' uguale a un numero infinitesimo che converge verso lo 0 e che ∞/∞ e' un numero indefinito che puo' essere grande o piccolo.

 

 

Nel disegno di sopra, una pallottola viene fermata da un blocco di legno e la dimensione della penetrazione viene misurata come la distanza D. Questa distanza D e' anche la lunghezza di quella  parte della pallottola incastrata nel legno.

Nel disegno di sotto una pallottola entra nel event horizon di un buco nero. La pallottola deve trasformarsi in particelle di infinitesime dimensioni  perche' il tempo dentro the event horizon si ferma e time=0. Nello stesso istante, per conservazione dell'energia le particelle non possono essere di 0 dimensioni ma di dimensioni che convergono verso lo ─> 0 (1/∞) con una densita' che deve, per compensare la mancanza di volume, convergere verso l' infinito ∞.

A questo punto la massa M e' calcolata dal volume x densita'= 1/∞ x ∞ = ∞/∞ e' indefinita ma esistente.

 

 

Ma quale particella di nostra conoscenza puo' essere questa particella appena generata nel black hole? Stiamo cercando una particella di dimensioni infinitesime. Il neutrino e' la piu' piccola particella stabile conosciuta. Questa particella puo' attraversare il diametro della Terra senza collidere e per questo le sue dimensioni devono essere infinitesime ( 1/. Per di piu' questa particella deve essere neutra perche' particelle della stessa polarita'elettrica si respingono.

 

 

Particelle con  stessa carica elettrica non possono formare un corpo  grande e stabile. Il neutrino e' l'unica particella neutra e stabile. L' elettrone e il protone sono stabili ma con carica elettrica. Il neutrone decade dopo circa 500 secondi. Il neutrino con la sua piccola massa ( un miglionesimo di un elettrone) e' l' unica particella che soddisfa la necessita' di essere di infinitesime dimensioni dentro l' event horizon di un buco nero.

Sappiamo che per creare un black hole necessitiamo di una massa equivalente a tre masse solari. Ma sappiamo anche che qualsiasi massa puo' diventare un black hole se si incrementa la sua densita' mentre si riduce le sua dimensione.

 

Nel disegno di sopra la curva rappresenta la densita' necessaria dato un corpo di un certo volume per divenire un buco nero. Entrambi la Terra( Earth) e il neutron star con 1016 la densita' della terra finiscono fuori la regione del black hole perche' non soddisfano la densita' o il volume necessari. La Terra per  la sua bassa densita'si trova in basso e a destra del grafico. Il neutrino con il suo infinitesimo volume si trova alto sulla curva. Perche' il suo volume e' infinitesimo, per compensare, la sua densita' deve sfiorare l' infinito cosi' puo' acquisire una certa massa(∞/∞). Con questa premessa il neutrino diventera' un punto sulla stessa curva quando la curva cerca di raggiungere l'infinito sull'asse della densita' . In quell' istante entrambi il neutrino e la curva convergeranno verso lo 0 sull' asse del volume. Questa e' la prova che il neutrino essendo parte della stessa  curva  e' un black hole o buco nero.

Nella figura di sotto, possiamo vedere che il nostro universo o visibile universo e' solo una piccola portione. Nel secondo quadrante con un volume negativo possiamo vedere un universo parallelo o invisibile. Il neutrino si trova dove i due universi s' incontrano. Siccome e' la natura del neutrino di avere una massa che oscilla nel tempo, si puo' dedurre che questa massa cambia quando una portione di essa avviene a trovarsi nell' universo parallelo.

 

Nel disegno di sopra due modelli di black holes sono rappresentati. Il modello alla sinistra mostra l'event horizon e una zona nera dove la materia e' concentrata. In questo modello la materia deve muoversi verso il centro dove la massa si accumula ma questo e' in contraddizione con il fatto che dentro un black hole viaggiare e' impossibile. Per questa ragione preferiamo il modello all destra dove la materia assorbita viene immediatamente trasferita in un universo parallelo attraverso un tunnel.

 

 

Nel disegno di sopra si puo' vedere che l'universo visibile ed invisibile (parallel) sono connessi da una corrente di neutrini che vanno attraverso dei tunnels. Il tunnel alla destra rappresenta il BIG BANG mentre il tunnel all sinistra rappresenta un black hole, attivo nel catturare nuova materia, appena generato da una supernova. Noi sappiamo che le prime particelle ad apparire dopo il BIG BANG furono i neutrini mentre con la nostra teoria abbiamo provato che qualsiasi cosa viene trasformata in neutrini quando e' catturata nei black holes. I due fenomeni non devono essere contemporanei ma un accumolazione di neutrini, per raggiungere una massa critica, potrebbe esserci prima del BIG BANG. Possiamo dire in fine che questo ciclo completo dei neutrini sembra conformarsi in genere con la natura ciclica dell' universo.

Nell'articolo successivo vedremo i molti vantaggi di un modello che usa il neutrino con le propieta' di un black hole ed esploreremo altri mondi.

 

Marcello VENEZIANO

 
<< Inizio < Prec. 1 2 Succ. > Fine >>

Pagina 1 di 2