Τηλεσκόπια και Μικροσκόπια—Πρόοδοι από Χθες Μέχρι τις Μέρες Μας

ΤΑ τηλεσκόπια των αστεροσκοπείων σήμερα είναι ουσιαστικά γιγαντιαία σε σύγκριση με τα μοντέλα του Γαλιλαίου που είχαν διάμετρο 4,4 εκατοστόμετρα (1 3/4 της ίντσας). Οι πρωτόγονες συσκευές του ήταν διοπτρικά τηλεσκόπια. Ένας μεγάλος κυρτός φακός στο ένα άκρο σχημάτιζε το είδωλο και ένας μικρός κοίλος φακός στο άλλο άκρο, που αργότερα τροποποιήθηκε ώστε να είναι και αυτός επίσης κυρτός, μεγέθυνε την εικόνα. Το αξιοσημείωτο είναι ότι το εργαλείο του αυτό μπορούσε να μεγεθύνει τα αντικείμενα μέχρι 33 φορές, επιτρέποντας του να παρατηρήσει απομακρυσμένα θαύματα, όπως τα τέσσερα φεγγάρια του Δία και οι φάσεις της Αφροδίτης που μοιάζουν με της Σελήνης.

Σήμερα τα κατοπτρικά τηλεσκόπια χρησιμοποιούν τεράστιους καθρέφτες σε σχήμα μπωλ (μέχρι 600 εκατοστόμετρα διάμετρο [236 ίντσες]!) για να συγκεντρώνουν το φως από απομακρυσμένα ουράνια σώματα. Μ’ αυτόν τον τρόπο μπορούν να ανιχνεύουν αντικείμενα δέκα εκατομμύρια φορές ασθενέστερα από εκείνα που μπορεί να δει το γυμνό μάτι. Υπάρχει ο ισχυρισμός ότι ένα τηλεσκόπιο στην Αυστραλία μπορεί να ανιχνεύσει τη φλόγα ενός κεριού από 1.600 χιλιόμετρα (χίλια μίλια) μακριά!

Είναι ενδιαφέρον, ωστόσο, ότι οι αστρονόμοι σήμερα εξακολουθούν να έχουν το ίδιο πρόβλημα που αντιμετώπιζε και ο Γαλιλαίος. Εκείνος παρατήρησε ότι με τη μεγέθυνση τα άστρα αύξαναν σε αριθμό, αλλά όχι και σε μέγεθος. Ο Γαλιλαίος υπολόγισε ότι τα άστρα πρέπει να βρίσκονταν σε απίστευτες αποστάσεις ώστε να παραμένουν απλά σημεία φωτός ακόμη και με μεγέθυνση. Παρ’ ότι οι σημερινοί αστρονόμοι κατά τα φαινόμενα γνωρίζουν πόσο ακριβώς μακριά βρίσκονται τα ουράνια αυτά σώματα, παρ’ όλ’ αυτά, ακόμη και με τους φακούς ακριβείας και τα στιλβωμένα κάτοπτρα τους, βλέπουν τα άστρα σαν απλά στίγματα φωτός. Όπως λέει το Δε Ομπζέρβερζ Μπουκ οβ Αστρόνομυ: «Τα άστρα είναι τόσο απομακρυσμένα, ώστε ακόμη δεν έχει κατασκευαστεί κανένα τηλεσκόπιο που να τα δείχνει λίγο πιο μεγάλα απ’ ό,τι απλά σημεία φωτός».

Αυτό, ωστόσο, δε σταματάει τους επιστήμονες από του να προσπαθούν να αποκτήσουν μια ματιά από πιο κοντά στα άστρα. Για παράδειγμα, το 1986, η Εθνική Διοίκηση Αεροναυτικής και Διαστήματος (ΝΑΣΑ) (ΗΠΑ) σχεδιάζει να εξαποστείλει ένα μεγάλο διαστημικό τηλεσκόπιο σε τροχιά πάνω από την ατμόσφαιρα της γης. Οι επιστήμονες πιστεύουν ότι αυτό θα μπορεί να ανιχνεύει αντικείμενα 50 φορές ασθενέστερα από όσο μπορεί να ανιχνεύσει οποιοδήποτε τηλεσκόπιο πάνω στη γη.

Ευτυχώς, υπάρχουν κι άλλοι τρόποι για να δει κανείς το σύμπαν. Πριν λίγο καιρό ανακαλύφθηκε ότι ορισμένα ουράνια σώματα στέλνουν ραδιοκύματα. Όταν φτάνουν στη γη τα σήματα αυτά μπορεί να είναι ασθενέστερα από το ένα τρισεκατομμυριοστό του βατ. Κι όμως, έχουν κατασκευαστεί μεγάλα ραδιοτηλεσκόπια τα οποία συγκεντρώνουν και μεγεθύνουν τα σήματα αυτά. Με αυτόν τον τρόπο οι αστρονόμοι κατάφεραν να δουν τα κβάζαρ, τα πάλσαρ και άλλα περίεργα φαινόμενα.

Οι αστρονόμοι, συνεπώς, δε δαπανούν πια τις ώρες τους αλλοιθωρίζοντας πίσω από το φακό ενός τηλεσκόπιου όπως έκανε ο Γαλιλαίος. Όπως εξηγεί η Ενσαϊκλοπήντια Μπριτάνικα: «Σχεδόν όλη η αστρονομική έρευνα γίνεται με φωτογραφική ή φωτοηλεκτρική μέθοδο, και όχι με το μάτι . . . Μπορούν να φωτογραφηθούν αντικείμενα που είναι πολλές φορές ασθενέστερα, από εκείνα που μπορεί να δει κανείς παρατηρώντας με το μάτι μέσα από ένα οπτικό όργανο. Μια φωτογραφική πλάκα μπορεί να περιέχει τεράστια ποσότητα πληροφοριών . . . 1.000.000 είδωλα άστρων και 100.000 είδωλα γαλαξιών μέσα της».

Οι επιστήμονες μπορούν να κάνουν αξιοσημείωτα πράγματα με τις φωτογραφίες αυτές. Το περιοδικό Σκάυ εντ Τέλησκοουπ εξήγησε κάποτε ότι μία τεχνική που ονομάζεται στιγματική συμβολομετρία μπορεί να αποκαλύψει τους δίσκους μερικών κόκκινων υπεργιγάντων, παρά το γεγονός ότι τα υπόλοιπα άστρα—ακόμη και τα πιο κοντινά—παραμένουν απλά σημεία φωτός.

Το πιο κοντινό άστρο προς τον ήλιο μας, όπως φαίνεται με γυμνό μάτι, αποδεικνύεται ότι είναι τρία άστρα όταν κοιτάξεις μέσα από τηλεσκόπιο. Το ένα είναι ο Εγγύτερος Κένταυρος. Τα άλλα δυο είναι ένα ζευγάρι από άστρα που περιστρέφονται το ένα γύρω από το άλλο κάθε 80 χρόνια και είναι γνωστά σαν Άλφα του Κενταύρου. Αν εξαιρέσουμε τον ήλιο, τα τρία αυτά άστρα είναι τα πιο κοντινά από όλα τα άστρα, και ωστόσο απέχουν 4,3 έτη φωτός (παραπάνω από 40 τρισεκατομμύρια χιλιόμετρα, 25 τρισεκατομμύρια μίλια) από τη γη! Όπως παρατηρεί το βιβλίο Αστρονομία: «Αν το μέγεθος του ήλιου παρασταθεί με μία τελεία πάνω σ’ αυτή τη σελίδα, τότε ο κοντινότερος γείτονας-άστρο του ήλιου, το διπλό αστέρι Άλφα του Κενταύρου, θα έπρεπε να παρασταθεί στην ίδια αυτή κλίμακα με δυο τελείες 16 χιλιόμετρα [9,6 μίλια] μακριά».

Στο νότιο ουράνιο πόλο εμφανίζονται δυο κομμάτια σύννεφα. Το 15ο αιώνα, οι Πορτογάλοι ναυσιπλόοι τα ονόμαζαν τα Νέφη του Ακρωτηρίου. Αργότερα πήραν το όνομα του φημισμένου εξερευνητή Φερδινάνδου Μαγγελάνου. Τα τηλεσκόπια αποκαλύπτουν ότι και τα δυο αυτά σύννεφα είναι τεράστιοι εξωτερικοί γαλαξίες. Μόνο το Μεγάλο Νέφος του Μαγγελάνου περιέχει όπως υπολογίζεται πέντε δισεκατομμύρια άστρα.

Έτσι ο άνθρωπος βρίσκεται πάλι στο ίδιο σημείο. Παρά το γεγονός ότι το τηλεσκόπιο του έχει καθησυχάσει τις δεισιδαιμονικές αντιλήψεις σχετικά με το σύμπαν, παρ’ όλ’ αυτά βρίσκεται αντιμέτωπος με μια ανανεωμένη έννοια του δέους!

Βλέποντας τον Κρυμμένο Κόσμο

Ο κόσμος του μικροσκοπικά μικρού δεν είναι λιγότερο συναρπαστικός. Οδηγημένος από μια ακόρεστη περιέργεια, ο Λιούβενχεκ συνήθιζε να μελετάει οτιδήποτε μπορούσε να δει μέσα από το φακό του. Μια φορά πήρε από το στόμα του λίγο από το σάλιο του και το εξέτασε κάτω από το μικροσκόπιο του. Προς έκπληξη του είδε «πολλούς πολύ μικρούς ζωντανούς μικροοργανισμούς, που κινούνταν πολύ όμορφα». Κατόπιν έστειλε μια περιγραφή και ένα σχεδιάγραμμα των βακτηριδίων αυτών του στόματος στη Βασιλική Εταιρία του Λονδίνου το 1683. «Τι θα λέγατε αν έλεγε κανείς», δήλωσε αργότερα ο Λιούβενχεκ, «ότι ο αριθμός των ζώων που ζουν στη βάση των δοντιών τού στόματος ενός ανθρώπου είναι μεγαλύτερος από τον αριθμό των ανθρώπων που ζουν σ’ ένα ολόκληρο βασίλειο;» Σύγχρονοι υπολογισμοί του αριθμού των μικροοργανισμών που ζουν στο ανθρώπινο στόμα τους υπολογίζουν σε δισεκατομμύρια.

Πράγματι, οι επιστήμονες που ασχολούνται με τον κρυμμένο αυτό κόσμο έχουν ανακαλύψει πράγματα τα οποία θα εξέπλητταν ακόμη και τον Λιούβενχεκ. Για παράδειγμα σήμερα μπορούν να δουν ότι μια απλή σταγόνα αίματος περιέχει κάπου 35 εκατομμύρια ερυθρά αιμοσφαίρια. Κάθε αιμοσφαίριο μπορεί να περιέχει παραπάνω από 280 εκατομμύρια μόρια αιμοσφαιρίνης. «Φανταστείτε απλώς το έργο τού να σχεδιάσει κανείς τα 10.000 άτομα που περιέχει το ένα και μόνο μόριο αιμοσφαιρίνης», διακήρυξε ο Δρ Κόππετζ στο βιβλίο του Εξέλιξη: Πιθανή ή Απίθανη;

Μικροοργανισμοί—Καλοί ή Κακοί;

Πολλοί από μας φυσικά αισθάνονται άσχημα με τη σκέψη των μικροβίων. Και είναι αλήθεια ότι μερικοί μικροοργανισμοί προξενούν ασθένεια και θάνατο. Ωστόσο, αυτό φαίνεται ότι είναι μάλλον η εξαίρεση παρά ο κανόνας.

Για παράδειγμα, απολαμβάνετε ένα ποτήρι γάλα; Απαιτούνται τρισεκατομμύρια μικροοργανισμοί μέσα στο στομάχι της αγελάδας για να μπορέσει να αφομοιώσει τη ζωοτροφή και να παράγει γάλα. Καλοήθη μικρόβια υπάρχουν επίσης και μέσα στα εντόσθια του ανθρώπου. Όπως λέει το εγχειρίδιο Στοιχεία της Μικροβιολογίας: «Πολλά βακτηρίδια των εντοσθίων μπορούν να συνθέτουν το σύμπλεγμα των βιταμινών Β και τις βιταμίνες Ε και Κ. Οι βιταμίνες που παράγονται έτσι, συμβάλλουν πάρα πολύ στις απαιτήσεις βιταμινών του ξενιστή (του οργανισμού που φιλοξενεί τα βακτηρίδια)».

Μικροσκοπικοί μικροοργανισμοί ενεργούν επίσης σαν ένα επαρκές σύστημα υγιεινής. «Αν τα μικρόβια δεν είχαν να κάνουν με νεκρή και άχρηστη ύλη», έγραψε ο επιστημονικός συγγραφέας Λουντοβίτσι, «η ύλη αυτή θα επεκτεινόταν σε τέτοια έκταση ώστε θα πεθαίναμε από έλλειψη χώρου. Αληθινά δεν είναι υπερβολή να πει κανείς ότι η ύπαρξη μας εξαρτάται από τα μικρόβια, από έναν αόρατο κόσμο που έρχεται στη θέα με τη βοήθεια του μικροσκοπίου».

Με βελτιωμένα εφόδια, οι βιολόγοι μπορούν ακόμη να ρίξουν μια ματιά από πιο κοντά στους ίδιους τους μικροοργανισμούς. Κι αυτοί, επίσης, είναι εκπληκτικά σύνθετοι. Μερικοί μικροοργανισμοί διαθέτουν μια ουρά σαν μαστίγιο που ονομάζεται νηματοειδής έκφυση. Είναι συναρπαστικό να κοιτάζει κανείς μέσα από ένα μικροσκόπιο και να τα παρατηρεί να τρέχουν μέσα σε μια απλή σταγόνα νερού! Ένα είδος βακτηριδίου (που ονομάζεται Spirilum serpens) έχει ακόμη και ουρές οι οποίες λειτουργούν σαν ηλεκτρικές προπέλες. (Έχει υπολογιστεί ότι κάνουν 2.400 στροφές το λεπτό!) Και αν αυτό το μικροσκοπικό υποβρύχιο χρειάζεται να αλλάξει κατεύθυνση, απλώς βάζει μπροστά τις προπέλες του στην άλλη άκρη!

Μικροσκόπια—Η Κατάσταση της Τέχνης

Είναι εκπληκτικό το γεγονός ότι οι συσκευές που είχε φτιάξει στο σπίτι του ο Λιούβενχεκ μεγέθυναν τα αντικείμενα μέχρι 250 φορές ή και παραπάνω. Τα οπτικά μικροσκόπια σήμερα, ωστόσο, μπορούν να μεγεθύνουν τα αντικείμενα χιλιάδες φορές. «Η κοινή μύγα του σπιτιού μεγεθύνεται σε τέτοια έκταση που θα μπορούσε να εμφανιστεί ότι θα είχε μήκος 9 μέτρα [30 πόδια]», εξηγεί το βιβλίο Στοιχεία της Μικροβιολογίας.

Το 1931 εφευρέθηκε το ηλεκτρονικό μικροσκόπιο. Κατευθύνοντας ένα ρεύμα ηλεκτρονίων σ’ ένα αντικείμενο, μπορούσε να παραχθεί μια οπτική εικόνα, στην οποία τα αντικείμενα ήταν μεγεθυσμένα γύρω στο ένα εκατομμύριο φορές. Υπάρχει όμως ένα σοβαρό μειονέκτημα: Δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη μελέτη ζωντανών δειγμάτων. Όμως μια καινούργια συσκευή, η οποία συνδυάζει το οπτικό μικροσκόπιο με τηλεοπτικές κάμερες και μνήμη ηλεκτρονικού υπολογιστή, τώρα καθιστά δυνατό για τους επιστήμονες να παρατηρούν τη βιολογική δραστηριότητα των ζωντανών κυττάρων! Όπως ανέφερε η Δε Νιου Γιορκ Τάιμς: «Μπορεί να δει κανείς πόρους, ή μικρονημάτια, που έχουν διάμετρο μόνο ένα εκατομμυριοστό της ίντσας, να μεταφέρουν είδη όπως είναι η τροφή και τα απόβλητα σε αντίθετες κατευθύνσεις την ίδια ώρα».

Τα τηλεσκόπια και τα μικροσκόπια είναι συνεπώς αποτελεσματικά εργαλεία. Έχουν δώσει στον άνθρωπο μια εκπληκτική ενόραση του κόσμου—και του σύμπαντος—στο οποίο ζει. Αλλά μεγαλύνει η νέα αυτή ενόραση την ανάγκη για πίστη—ή μήπως καμιά φορά τη μειώνει;

[Πρόταση που τονίζεται στη σελίδα 4]

Υπολογίζεται ότι υπάρχουν στον δικό μας Γαλαξία 200 σμήνη αστέρων, και το καθένα τους έχει χιλιάδες ως εκατοντάδες χιλιάδων άστρα

[Εικόνα στη σελίδα 5]

Τα τηλεσκόπια έχουν αποκαλύψει ένα σύμπαν γεμάτο με δισεκατομμύρια γαλαξίες, που ο καθένας περιέχει δισεκατομμύρια άστρα

[Εικόνες στη σελίδα 6]

Μια μικρή σταγόνα αίματος περιέχει εκατομμύρια ερυθρά αιμοσφαίρια, και το καθένα απ’ αυτά περιέχει εκατομμύρια μόρια αιμοσφαιρίνης, που το καθένα περιέχει 10.000 άτομα

Ένα κουταλάκι με χώμα είναι γεμάτο με δισεκατομμύρια μικροοργανισμούς

[Εικόνα στη σελίδα 7]

Οι νηματοειδείς εκφύσεις του μικροσκοπικού αυτού βακτηριδίου περιστρέφονται σαν προπέλες. Μερικές γυρνούν με ταχύτητα μέχρι 2.400 στροφές το λεπτό