Doktor z TikToka. 111 faktów, które zniszczą twoje wyobrażenie o świecie - ebook

WSTĘP

Ta książka jest próbą przeniesienia TikToka, istniejącego zaledwie od siedmiu lat, do książki – nośnika, którego historia sięga kilku­dziesięciu wieków wstecz. Przyznaję, nieźle się zestresowałem, gdy uświadomiłem sobie, z jak szacownym medium przyjdzie mi się zmierzyć… Wiem, że wiele osób chętnie ogląda moje filmiki, bo są krótkie, zabawne i treściwe, a z kolei niechętnie sięga po książki naukowe, bo stanowią one dokładne przeciwieństwo Tik­Toka – długie, niezrozumiałe i okropnie nudne, a przy tym kompletnie niemające związku z otaczającąnas rzeczywistością. Przez to można odnieść (jakże mylne!) wrażenie, że nauka również nie jest zbyt ciekawa. A przecież, jeśli choć trochę znasz tworzony przeze mnie kanał, doskonale wiesz, że to nieprawda.

Pisząc 111 faktów, które zniszczą twoje wyobrażenie o świecie, starałem się zachować formułę chwytliwych ciekawostek, na tyle krótkich, by przeczytanie jednej zajęło ci najwyżej kilka minut. I jak zwykle moim głównym celem było zaciekawić cię i zachęcić do własnych naukowych poszukiwań – pokazać nieoczywiste połączenia między faktami naukowymi, uzmysłowić ci, że sucha wiedza z podręcznika ma zastosowanie w praktyce, ­opowiedzieć zaskakujące nieraz historie bardziej i mniej znaczących odkryć.

Znajdziesz tu ciekawostki z wielu różnych dziedzin nauki, często dotyczące zaledwie niewielkiego wycinka wiedzy, jaką posiadamy obecnie – żeby to wszystko jakoś uporządkować, cała książka została ­podzielona na sześć części. Dlaczego sześć? Cóż, na początku sprawa wydawała się mnie i mojemu redaktorowi dość prosta: czy da się lepiej zorganizować zbiór ciekawos­tek o świecie, niż dzieląc je (na wzór szacownego ojca filozofii zachodniej Arystotelesa) według czterech żywiołów, które ten świat budują? Ale szybko pojawił się problem, bo gdzie tu przypasować na przykład odcinek o klawiaturze i kolejności klawiszy? Z pomocą przyszedł nam uczeń Arystotelesa, czyli Platon, który do czwórcy żywiołów dołożył żywioł piąty: eter, pierwiastek o dość mglistej definicji, ale jakby stworzony, by uchwycić to, co wymyka się najbardziej podstawowym podziałom. I wszystko byłoby wspaniale, gdyby na drodze nie stanął nam… człowiek, bohater wielu opisanych tu cieka­wostek i wciąż nie do końca poznany obiekt badań. Dla­tego dodaliśmy też duży dział o człowieku, który w epoce antropocenu stał się najbardziej dominującym żywiołem na naszej planecie.

Oczywiście zanim rozpoczniesz lekturę, muszę cię ostrzec: ani TikTok, ani media społecznościowe, ani nawet ta książka nie zastąpią poważnych źródeł naukowych, czyli artykułów i opracowań pisanych przez badaczy i badaczki. Popularnonaukowa forma tej książki po prostu nie pozwala na szczegółowe opisanie wszystkich zagadnień – dlatego jeśli coś wyjątkowo cię zainteresuje, zachęcam cię do poszukania informacji na ten temat na własną rękę.

Owocnej lektury i powodzenia!

Doktor z TikToka1. Dlaczego gwiazdy świecą?

Romantycznie świecące punkciki na niebie od zawsze fascynowały ludzkość, jeszcze na długo, nim zrozumieliśmy, że to śmiercionośne, rozgrzane do nieprawdopodobnych temperatur kule plazmy i promieniowania. Ale właściwie dlaczego gwiazdy świecą? Czy to po prostu kule płonących substancji chemicznych?

Młode gwiazdy składają się głównie z wodoru. Wodór wszyscy znamy, to najlżejszy pierwiastek we Wszechświecie. Kiedyś ludzie mieli niezbyt mądry pomysł, żeby napełniać nim sterowce, i nie skończyło się to najlepiej (6 maja 1937 roku w katastrofie aerostatu LZ 129 Hindenburg, który spłonął w kilka chwil na lotnisku w Lakehurst w stanie New Jersey w USA, zginęło 36 osób). Wodór jest ekstremalnie łatwopalny, ale nie jest tak, że gwiazdy to po prostu kule płonącego wodoru. Do takiego klasycznego procesu spalania, jaki znamy, niezbędny jest tlen, którego w gwiazdach nie ma prawie wcale.

Ze względu na nieprawdopodobną temperaturę i siłę grawitacji w gwiazdach atomy wodoru są ze sobą zgniatane i przekształcane w hel. Hel – drugi po wodorze najlżejszy pierwiastek na świecie – też wszyscy znamy. Napełnianie nim balonów to znacznie lepszy pomysł, gdyż jest niepalny i właściwie nie wchodzi w żadne reakcje chemiczne.

W reakcji łączenia dwóch atomów wodoru w hel powstaje mnóstwo energii, która działa trochę jak wybuchająca bomba – stara się wszystko rozepchać na zewnątrz. Temu „wybuchowi”, który rozsadziłby gwiazdę na kawałki i rozrzucił po kosmosie, przeciwdziała siła grawitacji, która z kolei próbuje ścisnąć gwiazdę.

Taka równowaga pomiędzy wybuchową siłą łączącego się wodoru i grawitacją sprawia, że gwiazda może istnieć i ani nie rozpada się na kawałki, ani nie zapada się w sobie. I jednocześnie promieniuje ogromnymi ilościami energii, której część ucieka jako widzialne dla nas światło.

Co się jednak dzieje, gdy gwieździe kończy się paliwo, czyli wodór? Dalsze losy zależą od jej wielkości. W tych naprawdę ogromnych z helu zaczynają powstawać coraz cięższe pierwiastki – najpierw węgiel, potem przez setki lat neon, potem przez mniej więcej rok tlen, następnie przez kilka miesięcy krzem, a wreszcie przez jeden dzień – żelazo. I koniec! Żelazo jest dla gwiazdy zabójcze, ponieważ nie da się już nim podtrzymać wybuchowej reakcji fuzji, która rozpycha ciało niebieskie. Grawitacja ostatecznie zwycięża i cała gwiazda zapada się w sobie z jedną czwartą prędkości światła. Taka implozja odbija się od zbudowanego z żelaza jądra, tworząc eksplozję widoczną z odległości tysięcy lat świetlnych. To zjawisko, jaśniejsze niż miliardy słońc, nazywamy supernową.

Po takim wybuchu z gwiazdy powstają bardzo dziwne twory. Jeśli jej jądro było wystarczająco masywne, może z niego powstać gwiazda neutronowa lub czarna dziura. Gwiazda neutronowa to maleńka gwiazda o bardzo dużej gęstości, złożona głównie z neutronów. Ma średnicę zaledwie około 10 kilometrów, ale może ważyć tyle, co Słońce. Przyciąganie grawitacyjne jest w niej tak silne, że nic, nawet światło, nie może stamtąd uciec. Jeśli jądro nie było wystarczająco masywne, aby zapaść się w gwiazdę neutronową lub czarną dziurę, może stać się białym karłem. Biały karzeł to mała, bardzo gęsta gwiazda, która wyczerpała swoje paliwo i nie zachodzą w niej już reakcje jądrowe.

2. Czy upał może zabić?

Powiecie, że to głupie pytanie – przecież ludzie często umierają z przegrzania. Zapytajmy więc bardziej ogólnie: Jaka jest maksymalna temperatura, w której możemy funkcjonować? Odpowiedź brzmi: 35°C! W wyższej temperaturze człowiek umiera w ciągu sześciu godzin, nawet siedząc w cieniu. Ale zaraz, zaraz – przecież na Ziemi notuje się nie takie upały – najwyższą temperaturę powietrza zarejestrowano w 1913 roku w Dolinie Śmierci w Kalifornii: 56,7°C! W Europie najgoręcej było w Syrakuzach na Sycylii 11 sierpnia 2021 roku: termometry wskazały wtedy 48,8°C. Skąd więc to „śmiertelne” 35°C?

Bo to nie jest zwykłe 35°C, które widzicie na swoich termometrach.

Otóż istnieje kombinacja temperatury i wilgotności, powyżej której człowiek nie jest w stanie przeżyć. Nawet jeśli jest zdrowy, siedzi w cieniu oraz ma wodę do picia. Żeby dokładnie określić, gdzie jest ta granica, musimy wprowadzić pojęcie temperatury mokrego termometru. Jego nazwa wzięła się stąd, że kiedyś używano termometru owiniętego mokrą szmatką, by obliczyć wilgotność powietrza – porównywano wskazywaną przez niego temperaturę z temperaturą wskazywaną przez ter­mometr „suchy”.

Jaka jest zatem definicja temperatury mokrego termometru? To najniższa temperatura, do której przy danej wilgotności można ochłodzić dany obiekt za pomocą parowania. A że ludzkie ciało jest właśnie takim obiektem – chłodzonym za pomocą parującego potu – wspomniana definicja ma kluczowe znaczenie dla naszego przeżycia. Wnętrze ciała człowieka ma temperaturę około 37°C, a powierzchnia skóry około 35°C. Jeśli temperatura mokrego termometru zmierzona na zewnątrz przekracza 35°C, to nasze ciało całkowicie traci możliwość chłodzenia się.

Nieważne, jak obficie będziemy się pocić, prawa fizyki nie pozwolą nam obniżyć temperatury ciała. Oznacza to powolną śmierć przez udar cieplny. A właściwie nie tak bardzo powolną, bo szacuje się, że raptem po sześciu godzinach przebywania w takiej temperaturze czeka nas koniec cierpień. Już temperatura mokrego termometru przekraczająca 30°C jest klasyfikowana jako „ekstremalnie niebezpieczna”, bo sprawia, że zdolność odprowa­dzania ciepła wytwarzanego w procesach fizjologicznych w ludzkim organizmie bardzo się zmniejsza. Praca fizyczna w takich warunkach jest praktycznie niemożliwa.

Czy temperatura mokrego termometru to kolejna bezużyteczna ciekawostka pozwalająca zaimponować nerdom i nerdkom? Żeby odpowiedzieć na to pytanie, musimy sprawdzić, czy gdzieś na naszej planecie temperatura mokrego termometru zbliża się do niebezpiecznych dla życia wartości. Żeby ją obliczyć, można skorzystać z jednego z wielu dostępnych w internecie kalkulatorów. Dla przykładu: przy wilgotności powietrza na poziomie 80 procent i temperaturze 38°C osiągamy temperaturę mokrego termometru 35°C, która jest bezpośrednim zagrożeniem życia.

Dane z prawie 8 tysięcy pomiarów ze stacji pogodowych z całego świata wskazują, że takie incydenty wystąpiły kilka tysięcy razy w ciągu ostatnich 40 lat! Zdarzało się to głównie w rejonie Zatoki Perskiej, ale temperatury zbliżone do tych śmiertelnych występowały też w Indiach, Bangladeszu, Australii i Stanach Zjednoczonych. Na szczęście były to incydenty trwające zaledwie jedną–dwie godziny. W przyszłości będzie gorzej. To znaczy dłużej.

3. Co ma wspólnego strój kąpielowy z bombą atomową?

Nie uwierzycie, skąd się wzięła nazwa dwuczęściowego stroju kąpielowego – bikini. Cofnijmy się do połowy lat czterdziestych XX wieku. To nie były spokojne czasy. Właś­nie skończyła się druga wojna światowa i rozpoczynał się wyścig zbrojeń między USA a ZSRR zwany zimną wojną. Jego istotnym elementem były testy bomb atomowych.

Stany Zjednoczone w tym czasie przestawały eksperymentować z bombami na swoim terytorium i szukały miejsca, w którym mogłyby uprzykrzać życie innym ludziom, nie swoim obywatelom. Padło na atol na Oceanie Spokojnym, grupę wysepek, na której żyło mniej więcej 90 tysięcy ludzi. Amerykanie podjęli próbę wysiedlenia ich, wciskając im wyssane z palca historie, że mieszkańcy Bikini – bo tak nazywał się ów atol – są narodem wybranym niczym Izraelici, więc teraz ich kolej, by opuścić swoje ziemie i udać się na wędrówkę dla dobra świata. Mieszkańcy częściowo uwierzyli, przeprowadzono akcję wysiedleńczą, a na atolu zaczęły się próby jądrowe.

Teraz zróbmy przeskok o kilkanaście tysięcy kilometrów – do Francji. Trwa tam właśnie rewolucja kulturowa i dwóch projektantów mody walczy o to, który wymyśli modniejszy strój kąpielowy dla kobiet. Jeden z nich tworzy odważny dwuczęściowy kostium z dołem w formie przypominającym bokserki. Nazywa go „atome” – na cześć tego, że cały świat jest obecnie podekscytowany próbami jądrowymi (amerykańska propaganda wykonała naprawdę świetną robotę). Jego rywal, Louis Réard, tworzy jeszcze bardziej skąpy strój i nazywa go „bikini” – jak atol, z którego Amerykanie wysiedlili mieszkańców i na którym prowadzili testy jądrowe. Nazwa miała wywoływać kontrowersje i dokładnie tak się stało. Strój zyskał ogromny rozgłos medialny, a że na dodatek był we Francji jednym z pierwszych, które nie zakrywały kobiecego pępka, wszyscy konserwatyści wpadli w szał, dodatkowo zwiększając jego popularność. Nazwa „bikini” została z nami do dziś.

4. Czy możliwy jest rok bez lata?

Lato 1816 roku było dziwne. Właściwie to nie było żadnego lata. Kilka lat wcześniej, w 1812 roku, na indonezyjskiej wyspie Sumbawa, okupowanej wtedy przez Holendrów, mieszkańcy zaczęli odczuwać wstrząsy, a z pobliskiej góry Tambora począł się unosić czarny dym.

Ta niepokojąca sytuacja trwała prawie trzy lata, aż w 1815 roku góra wybuchła. Eksplozja była tak silna, że dało się ją słyszeć nawet na odległej o prawie 2500 kilometrów Sumatrze! Erupcja rozerwała górę na kawałki. Wcześniej Tambora była wysoka na 4200 metrów nad poziomem morza, a po wybuchu mierzyła już tylko 2850 metrów. Do atmosfery dostało się 10 miliardów ton stopionych skał w postaci pyłu (to masa równa 100 tysiącom stopionych Pałaców Kultury) i cała plejada związków chemicznych, które zostały wyniesione na wysokość ponad 40 kilometrów, aż w stratosferę. Według ekspertów to była największa erupcja wulkaniczna w historii ludzkości.

Jaki to ma związek z rokiem bez lata? Wybuch wulkaniczny wyrzucił w atmosferę miliony ton związków siarki. To spowodowało krótkotrwałe globalne ochłodzenie, ponieważ związki siarki utworzyły w atmosferze aerozol, a ten zablokował promienie słońca. W 1816 roku średnie globalne temperatury dramatycznie spadły, powodując ogromne straty w uprawach zbóż i innych roślin. W Europie trwała właśnie epidemia tyfusu, która się nasiliła. W Kanadzie i USA śnieg padał już w czerwcu! W Azji znacznie opóźnił się sezon monsunowy, a to doprowadziło do wielkiego głodu i epidemii cholery.

Tego lata bez lata na całej półkuli północnej niebo przybrało mglistą, żółtoczerwoną barwę, prawdopodobnie inspirując malarzy z tamtego okresu do tworzenia ­postapokaliptycznych obrazów. To dlatego Edward Munch namalował Krzyk, a Caspar David Friedrich Dwóch mężczyzn nad morzem. To lato-nielato zainspirowało też lorda Byrona do napisania poematu Darkness. Jako Ciemność polskiemu czytelnikowi przybliżył to dzieło sam Adam Mickiewicz w takich oto frazach:

Miałem dziwny sen, może i nie całkiem senny!

Zdało mi się, że nagle zagasnął blask dzienny,

A gwiazdy, w nieskończoność biorąc lot niezwykły,

Zbłąkawszy się, olśnąwszy, uciekły i znikły,

Bez nadziei powrotu. Ziemia lodowata,

Wisiała ślepa pośród zaćmionego świata.

Ranki weszły, minęły, ale dnia nie było;

I wszystkie namiętności zatłumiła trwoga.

Serce rodu ludzkiego jedną żądzą biło,

Cały ród ludzki prosił o jedno u Boga:

O światło…

Wszystko płonie.

5. Jak stare jest światło Słońca?

Najkrócej mówiąc: bardzo stare. Ale by odpowiedzieć na to pytanie bardziej precyzyjnie, musimy sięgnąć tam, gdzie wzrok nie sięga, czyli do samego jądra Słońca. Jak doskonale wiecie, światło słoneczne dociera do nas pod postacią strumienia cząsteczek, które nazywamy fotonami. Wiecie też zapewne, że cząsteczki te są niesamowicie szybkie (w próżni poruszają się z prędkością około 300 tysięcy kilometrów na sekundę). Ale zanim z powierzchni Słońca wystartują w stronę Ziemi, muszą przebyć znacznie dłuższą i bardziej skomplikowaną drogę.

Światło słoneczne powstaje w drodze fuzji jądrowej, w wyniku której uwalniane są ogromne ilości energii. Najpierw w jądrze Słońca każdy foton, który później dociera na Ziemię jako cząsteczka światła widzialnego, istnieje jako wysokoenergetyczna cząsteczka promieniowania gamma (tak, tego samego, które w komiksowym imperium Marvela stworzyło Hulka). Fotony gamma dosłownie roznosi energia, a więc dążą one do tego, by wydostać się z jądra Słońca, a to wcale nie jest takie proste. Jądro jest ekstremalnie gęste, co oznacza, że każda cząsteczka, próbując uciec na zewnątrz, po zaledwie kilku milimetrach drogi nieuchronnie uderza w jakiś atom. Zostaje przez niego wchłonięta i prawie od razu wyrzucona z powrotem, jednak nie w stronę, w którą wcześniej leciała, ale w losowym kierunku, co znacząco opóźnia jej podróż. Przy każdym takim zderzeniu foton gamma traci trochę swojej energii. Można to porównać do kauczukowej piłeczki, która upuszczona z pewnej wyso­kości, z każdym odbiciem od ziemi traci trochę energii i odbija się coraz słabiej. W przypadku fotonów utrata energii z każdym odbiciem sprawia, że wysokoenergetyczne cząsteczki promieniowania gamma ostatecznie stają się niskoenergetycznym światłem widzialnym, które znamy.

Najwięcej czasu zajmuje cząsteczce wydostanie się z przestrzeni, która stanowi prawie trzy czwarte całej objętości Słońca – podróż z jądra na powierzchnię zajmuje fotonowi, czyli porcji światła, od kilku tysięcy do nawet kilku milionów lat! Po tym nieprawdopodobnie długim czasie foton trafia do pozostałych 30 procent zewnętrznej warstwy Słońca, gdzie gęstość jest znacznie mniejsza, więc dalsza podróż trwa już tylko kilka tygodni. A potem, gdy foton zakończy wreszcie tę część swojej wędrówki, trwającą w sumie miliony lat, w osiem i pół minuty dociera ze Słońca do naszych oczu.

6. Czy pioruny kuliste istnieją?

Kiedy byłem dzieckiem, rodzice straszyli mnie, że podczas burzy z gniazdka elektrycznego może wylecieć i ­zacząć krążyć po pokoju piorun kulisty. Taka kula elektryczności miała unosić się nad ziemią, mieć średnicę od kilku do kilkudziesięciu centymetrów i generalnie jawiła mi się jako bardzo tajemnicze i niebezpieczne zjawisko. Tylko czy takie pioruny naprawdę występują w naturze?

Problem z potwierdzeniem istnienia pioruna kulistego jest taki, że nikt go nigdy dobrze nie zbadał, ponieważ bardzo trudno przewidzieć, kiedy się pojawi, jest zjawis­kiem krótkotrwałym, a zeznania ludzi, którzy go widzieli, są bardzo rozbieżne: niektórzy mieli zaobserwować go na zewnątrz, inni zapewniali, że rzeczywiście krążył po ich mieszkaniu, a nawet wystrzelił z gniazdka elektrycznego – dokładnie jak w opowieściach moich rodziców. W internecie można co prawda znaleźć nagrania takich incydentów, ale większość z nich to stworzone komputerowo fałszywki.

Naukowcy stawiali kilka hipotez, czym może być piorun kulisty, sugerując między innymi, że to złudzenie optyczne albo kula rozgrzanej plazmy, albo rozgrzane opary piasku, który unosi się nad ziemią po uderzeniu zwykłego pioruna. Pierwszą i jedyną jak dotąd naukową obserwację pioruna kulistego przeprowadzono w 2012 roku w Chinach, a konkretnie na Wyżynie Tybetańskiej. Naukowcy nagrywali tam klasyczne pioruny i rejestrowali ich widma, czyli sprawdzali, jakie atomy i związki chemiczne sprawiają, że przy uderzeniu pioruna widzimy świetlny ślad w postaci błyskawicy. Zupełnie przypadkiem udało im się nagrać unoszącą się nad ziemią świecącą kulę. Wyglądała ona dokładnie tak, jak powinien wyglądać piorun kulisty. Powstała w miejscu uderzenia normalnego pioruna w ziemię. Miała mniej niż pięć metrów średnicy, świeciła na biało, a potem na czerwono, i widoczna była tylko przez jakąś sekundę, ale w tym czasie pokonała drogę około 10 metrów.

Dzięki pomiarom udało się ustalić, że kula składała się ze świecących atomów krzemu, żelaza i wapnia, czyli dokładnie tego, z czego składają się piasek i gleba.

Ale pamiętajcie, że to tylko jedna naukowa obserwacja, która niczego nie przesądza, więc pioruny kuliste wciąż należą do kategorii zjawisk, które „być może istnieją, ale w sumie to nic o nich nie wiemy”.

7. Dlaczego ludzie łykają tabletki ze składnikiem dynamitu?

Nitrogliceryna jest prawdopodobnie jednym z najbardziej znanych materiałów wybuchowych. A wiedzieliście, że jest też lekiem na choroby serca? Skąd pomysł wprowadzania do organizmu tak wybuchowej substancji? I dlaczego nie wybucha po połknięciu albo jeszcze na półkach aptek?

Ten lek, mimo że został odkryty prawie 150 lat temu, wciąż znajduje się na liście leków podstawowych WHO. W medycynie nitrogliceryna jest najczęściej ­przepisywana na dusznicę, bolesny objaw choroby niedokrwiennej serca spowodowany niedostatecznym dopływem krwi i tlenu, oraz jako silny środek przeciw nadciśnieniu. Przywraca ona równowagę pomiędzy przepływem tlenu i krwi do serca a jego zapotrzebowaniem energetycznym. Co ciekawe, już sam odkrywca nitrogliceryny oprócz tego, że zauważył jej niesamowicie wybuchowe właściwości, potwierdził, że wywołuje ona bardzo silne bóle głowy, prawdopodobnie spowodowane poszerzeniem naczyń krwionośnych. Tajemnicą pozostanie, w jaki sposób wpadł na pomysł, by jeść coś, co służy do wysadzania skał.

Dlaczego w takim razie leki z nitrogliceryną nie wybuchają? Wszystko zależy od dawki! Laska dynamitu zawiera około 100 gramów nitrogliceryny, a tabletki ledwie 500 mikrogramów, co oznacza, że potrzebowalibyśmy 200 tysięcy tabletek, żeby stworzyć laskę dynamitu. Poza tym nitrogliceryna w tabletkach jest zmieszana z wieloma substancjami, które ograniczają jej wybuchowe właściwości, więc nie ma powodu, żeby się takiej pigułki bać.

_Dalsza część książki dostępna w wersji pełnej_