AVONTUREN IN MECHANISCH DENKEN – Machines kunnen leren, in ieder geval een beetje. Met wetenschappelijke vooruitgang zullen ze steeds slimmer worden en uiteindelijk de wereld op hun eigen manier ontdekken en waarnemen.
AFFINITEIT – Experimenten uitgevoerd in een vloeibaar medium met zeer kleine moleculen vormen een unieke impasse wanneer het experiment ervan uitgaat dat die moleculen met elkaar in contact komen – bijvoorbeeld om samen te binden om een grotere functionerende eenheid te vormen. De stukjes zijn zo klein en de vloeistofdruppel zo groot dat het onwaarschijnlijk is dat de moleculen elkaar vinden, tenzij ze ontworpen zijn om elkaar aan te trekken.
ALS JE DURFT – Wetenschappelijk onderzoek is nooit compleet. Vanuit het gezichtspunt van nieuwe ervaring en kennis komen nieuwe richtingen van streven.
ANDY ELLINGTON We kunnen niet weten hoe het leven op aarde is begonnen of hoe het elders begint, maar door te onderzoeken hoe eenvoudige chemicaliën in het laboratorium samenkomen, reageren en evolueren, krijgen wetenschappers een verrijkte en meer gefundeerde verbeelding van hoe de eerste organismen eruit kunnen hebben gezien. en heeft al geleid tot interessante biotechnologieën.
AUTODIDACT – Enkele van de meest waardevolle dingen in de wetenschap – en in het leven – zijn het vermogen om voor jezelf te leren, je eigen unieke perspectief en interesses aan te boren, en om het met een gevoel van vreugde te doen.
BIJNA ECHT – Wiskundige abstracties zien er nooit echt uit, maar ze zijn vaak net zo krachtig, en vaak meer conceptueel verhelderend, op een abstracte manier.
BINNEN BUITEN – Je brein heeft niet altijd geweten dat je arm je arm is. Het heeft het misschien op dezelfde manier geleerd als iemand met een prothetische ledemaat, het kunstledemaat leert ervaren als onderdeel van zijn eigen lichaam. Uitgebreid gebruik van gereedschap (stel je een racket voor, een viool of zelfs een gemechaniseerde prothese) kan er ook toe leiden dat je het gevoel krijgt dat het gereedschap of de machine deel uitmaakt van je lichaam.
BINNENSTEUN – Biologische cellen bevatten netwerken van staven, stutten en kabels op moleculaire schaal – het cytoskelet. Het cytoskelet wordt voortdurend aangepast en herbouwd en geeft cellen hun vorm. Het vermogen om dergelijke netwerken te creëren – hoewel vaak in een eenvoudigere vorm – is een inherente eigenschap van veel polymeren, zelfs niet-biologische, waardoor chemici de principes van deze vorm van zelforganisatie ethisch kunnen onderzoeken.
CEPHALOPOND – Computerprogrammeurs kunnen behoorlijk fantasierijk zijn. De term “bug” zelf is een fantasievolle metafoor. Sommige programmeurs hebben bugs in hun programma’s; anderen hebben inktvis.
COMPRESSIE – Geperst licht (fotonen waarvan de trillingen beperkt zijn in vergelijking met normaal licht) kan in het laboratorium worden vervaardigd.
CONSONANTIE EN DISSONANTIE – Met behulp van zelf-geassembleerde DNA-structuren als sjablonen, passen wetenschappers zachte lithografie, atoomkrachtmicroscopie (AFM), elektronenmicroscopie (EM), cryogene elektronenmicroscopie (cryoEM), fluorescentiespectroscopie, röntgendiffractie, microfluïdica, celkweek toe en chemische synthese als hulpmiddelen om methoden voor nanofabricage te ontwikkelen, zoals van nanodraadnetwerken. Sommige eenvoudige en pure ideeën zoals topologie en knooptheorie zijn eindeloos toepasbaar in zowel reële als ingebeelde gebieden.
DE BESTE VAN ALLE MOGELIJKE WERELDEN – Het principe van de minste actie stelt dat van alle mogelijke paden die een deeltje, zoals een foton, kan nemen, het degene zal nemen met minimale geïntegreerde energie. Analoge optimalisatieprincipes worden gebruikt in software die de beste route van plaats A naar plaats B vindt, de beste prijs voor een concertkaartje vindt of de meest waarschijnlijke interpretatie van gegevens vindt.
DE BRON ZOEKEN – Een eenvoudige bacterie, slechts een micron groot, kan voedsel vinden (bijvoorbeeld suiker) door zijn geur te “ruiken”. Hij zwemt in een willekeurige richting en als de geur sterker wordt, blijft hij doorgaan; zo niet, dan probeert het een nieuwe richting en bereikt uiteindelijk de bron. Evenzo kunnen wetenschappers een glimp opvangen van een hogere waarheid uit individuele experimenten en blindelings hetzelfde doen.
DE BROUWERIJ – Veel geweldige en geïnspireerde ideeën zijn bij denkers opgekomen terwijl ze volledig losgekoppeld waren van hun mentale taak. Een lang gezocht idee of oplossing kan spontaan naar boven komen tijdens een moment van ontspanning en afleiding, een “Aha!” moment.
DE HORDER – Bij het verkennen van onbekende grenzen weet je nooit welke verrassingen je te wachten staan. Met aanhoudende nieuwsgierigheid en zorgvuldig nadenken komen duidelijk gedefinieerde feiten naar voren uit de chaos van meerdere variabelen en experimentele onzekerheid.
DE KRACHT VAN ONMOGELIJKHEID – In de wiskunde kan men objecten definiëren (zoals verzamelingen of functies) die onmogelijk te berekenen zijn. Toch kunnen deze onmogelijke objecten inzicht verschaffen dat verduidelijkt wat mogelijk is. In kunst en wetenschap is het bereiken van een bepaald resultaat slechts een klein onderdeel van een lang proces.
DE WEVER – Met het juiste inzicht en zorgvuldige aanraking kan DNA worden geprogrammeerd om zichzelf te assembleren tot ongelooflijk complexe objecten op nanoschaal die ‘DNA-origami’ worden genoemd.
DIERENTUIN VAN PARELS – In een emulsie worden waterdruppels omringd en gescheiden door olie. Elke waterdruppel kan worden gevuld met een andere set (misschien willekeurige) moleculen, waarvan het gedrag vervolgens kan worden waargenomen. Wetenschappers kunnen deze druppeltjes gebruiken om miljoenen kleine experimenten parallel uit te voeren.
DATA DANSER – DNA-microarray-chips stellen artsen en wetenschappers in staat om de interne werking van een cel te lezen. Een enkele chip kan honderdduizenden pixels hebben, die elk de aanwezigheid van RNA voor een specifiek gen of een bepaalde genetische mutatie kunnen detecteren. Deze gegevens kunnen leiden tot nieuwe ontdekkingen en inzichtelijke diagnoses.
DIGITALE GENEZER – Een microfluïdische chip is een netwerk van buisjes, kleppen, reactiekamers en sensoren verpakt in een klein apparaat dat in staat is geavanceerde medische diagnoses te stellen.
DISCRETISERING – De technologische verschuiving in elektronica van analoog naar digitaal ging gepaard met een paradigmaverschuiving in de wiskunde, waarbij discrete en combinatorische wiskunde de traditionele continue analytische wiskunde verving. Continue objecten worden nu geconverteerd naar discrete representaties voor verwerking op digitale computers.
DRIJVEND STILLEVEN – Degenen die een instinct hebben om te beoordelen en te doen wat er gedaan moet worden, en om te zorgen voor de behoeften van anderen, vrolijken op en verbeteren het leven van de mensen om hen heen.
DRUPPEL – Biochemische experimenten vereisen vaak kleine hoeveelheden vloeistof – microliters, of minder… een fractie van een regendruppel.
EEN EERSTE SMAAK – Blootstelling op jonge leeftijd aan de vreugde van ontdekking kan een ernstige indruk achterlaten en een levenslange indruk maken op iemands nieuwsgierigheidsfactor.
EEN RIP IN DE STOF – Zelfherstellende objecten, van eenvoudig (bijvoorbeeld water) tot complex (bijvoorbeeld de staart van een salamander), zijn in staat schade aan hun structuur te herstellen. In de moleculaire biologie zijn zelfherstellende fragmenten goede kandidaten voor mutatie, en dus voor evolutie. Het proces van wiskundige ontdekking kan op zich zelfherstellend zijn, omdat het de verwarring compenseert die wordt veroorzaakt door paradoxen uit de echte wereld.
EEN VOORBEREIDE GEEST – Vaak is het beste wetenschappelijke resultaat het eenvoudigst. Een oplossing of ontdekking kan, achteraf gezien, zo ongecompliceerd en voor de hand liggend zijn dat het verrassend of elegant is. Maar om die simpele waarheid te benaderen, waren misschien geavanceerde instrumenten en complexe methoden nodig om duizenden mogelijkheden te verkennen.
ELIMINATIEPROCES – Bij geavanceerde medische therapieën zijn moleculaire robots betrokken die geprogrammeerd zijn om rond de buitenkant van gerichte cellen (zoals kankercellen) te ‘kruipen’ na het herkennen van diagnostische markeringen op het celoppervlak die ze als kwaadaardig identificeren. Terwijl het molecuul interageert met het celmembraan, snijdt het het effectief open en vernietigt het de cel.
ESDOORNBLAD – In de wetenschap kun je zelden direct zien wat je studeert. Experimentele resultaten worden gekleurd door hoe een vraag wordt gesteld en welke experimentele apparatuur wordt gebruikt. Dit probleem is vooral prominent aanwezig in de kwantumfysica.
FLUORESCENTIE – Wanneer licht een molecuul bombardeert, kan een foton worden geabsorbeerd, in welk geval de extra energie ervoor zorgt dat de bindingen van het molecuul krachtiger trillen. Een deel van die extra trillingsenergie verdwijnt als warmte in de omgeving van het molecuul. Als de energie niet volledig wordt gedissipeerd, kunnen de trillingen zich uitlijnen om een nieuw foton te creëren en uit te zenden met lagere energie en een (meestal) langere golflengte; dat wil zeggen, ze fluoresceren.
FYSICA IN VORMING – Materiële vormen vereisen een scala aan krachten, gewichten, dichtheden, vectoren en andere ingrediënten om zelfs maar een klein deeltje te maken. Ontelbare combinaties van warmte, massa, beweging, licht en trillingen combineren naadloos en verstrengelen zich om de wereld om ons heen te vormen.
GEFRAGMENTEERD VISIE – In de hersenen worden visuele scènes opgesplitst in elementaire stukken – contouren, kleuren, hoeken, beweging – waaruit meer complexe percepties worden afgeleid – texturen, vormen, acties – en uiteindelijk worden de belangrijke kenmerken van de scène herkend. Net als bij dromen, onthult een diepere blik in de visuele cortex een nog fijnere desintegratie van elk deel van een scène, gepixeld en vervolgens gereconstrueerd in het hoofd van een waarnemer.
GEVANGEN GENOMEN! – Het is moeilijk om een molecuul te vangen; ze zijn te snel en te klein. Dus wetenschappers laten anderen ze vangen door moleculen te maken om moleculen te vangen. Daarna kunnen ze bestudeerd en geprogrammeerd worden.
GRUN – De elegantie van eenvoud is een begeerd doel in wetenschappelijke gemeenschappen in tijd, plaats en onderzoeksgebied. “Wat met minder gedaan kan worden, wordt met meer tevergeefs gedaan.” Willem van Occam
HERHALING – Regeltheorie bestudeert hoe feedbackloops tussen sensoren en actuatoren kunnen worden gebruikt om robuuste responsieve systemen te maken, van de cruisecontrol van een auto tot robots in een fabriek of biochemische circuits in een cel.
HERREGELING – Zelfassemblage is een proces dat spontaan orde schept. Op moleculaire schaal ‘weten’ zelfassemblerende componenten niet waar ze heen moeten, maar ze komen er wel. Deeltjes combineren en vestigen zich op zoveel manieren, willekeurig in elkaar passend, dat ze uiteindelijk, beetje bij beetje, complex worden en nog verder kunnen bouwen.
HET VERLIES VAN ENTROPIE – Het leven kan zijn ontstaan uit natuurlijk voorkomende minerale kristallen die zich vermenigvuldigden door spontane mineralogische processen, die uiteindelijk het raamwerk vormden voor en de productie van organische moleculen stimuleerden die de basis vormen voor moderne organismen. (Zie ook ‘Aardse Matrix’)
HET WEG DAT KENT – Kristallen kunnen op verrassend complexe manieren groeien. Synthetische bismutkristallen ontwikkelen zich als rechthoekige wenteltrappen. Met de mogelijkheid om macromoleculen te ontwerpen, kunnen programmeurs kristallen creëren die “intelligent” kunnen reageren op obstakels die ze tegenkomen op een beoogd groeipad.
HET WONDER VAN ROET – Nanobuisjes en Buckyballs (genoemd naar Buckminster Fuller) zijn op atomaire schaal kippengaasachtige gaaskooien, waarvan de opmerkelijke eigenschappen intrigerende fundamentele wetenschap en nieuwe technologische toepassingen mogelijk maken. Gevonden in het roet van verbrand koolstofhoudend materiaal worden ze, net als diamant, steenkool en grafiet, gevormd door natuurlijke processen.
HANGENDE TUINEN – Moleculaire ingenieurs kunnen complexe polymeren ontwerpen en synthetiseren die op bijna levensechte manieren groeien. Net als een spin kan een gemanipuleerd molecuul de insertie van polymeersubeenheden erachter activeren, waardoor effectief een draad wordt “uitgescheiden” waaraan het vast blijft zitten. Naarmate de technische grenzen zich uitbreiden, zal zelfs meer levensecht gedrag haalbaar zijn.
HEMEL EN AARDE – In ons veelzijdige leven kunnen die dingen die ons aan de aarde verankeren, die ons gronden en een basis bieden, onze subtiele geest in staat stellen om in onze gedachten rond te dwalen, te dromen en verre rijken te bezoeken. Hier reizen gedachten en sensaties sneller dan het licht.
HOMUNCULUS – Als intelligente wezens die leren van hun omgeving, belichamen we spiegels van de wereld, en zelfs spiegels van onszelf. Een opmerkelijk voorbeeld is dat als je naar de sensorische en motorische cortex van de hersenen kijkt en vraagt tot welk deel van het lichaam het behoort, je een (vervormde) kaart van het lichaam krijgt.
IK WAS ZO BETROKKEN – Wetenschappers en kunstenaars gaan volledig op in hun werk, vergeten te eten of verliezen tijd, plaats en (als het echt goed is) zelfs zichzelf uit het oog.
INNERLIJK LICHT – Intuïtie wordt sterker door gebruik en opvoeding, en heeft een krachtige manier om de conventies en beperkingen opgelegd door traditionele benaderingen te doorbreken.
INSTANTIATIE – Computerprogramma’s moeten constant nieuwe data-objecten creëren wanneer ze nodig zijn. Vaak wordt een standaardsjabloon gebruikt en worden verschillende numerieke, tekstuele of algoritmische elementen van het formulier ingevuld om het specifieke object van interesse samen te stellen. Om de wereld om ons heen te begrijpen, creëert de geest op dezelfde manier nieuwe ideeën door algemene in de cache opgeslagen sjablonen in te vullen met informatie over de betreffende kwestie.
KELP BOS – Op het oppervlak van een DNA-chip die wordt gebruikt om een prototype van een kunstmatige cel te maken, worden DNA-strengen vastgebonden aan een grond, enzymen kruipen op en neer langs de strengen en synthetiseren nieuwe moleculen die langzaam wegdrijven. Sommige gebieden zijn actief en druk; later zal de golf van activiteit meebewegen.
KERNBEGRIPPEN – Organismen en hun onderdelen ‘weten’ op de een of andere manier wanneer ze moeten beginnen, veranderen of stoppen met groeien. Zoals computers algoritmisch, logaritmisch of binair tellen, zo ‘telt’ de biologie op haar eigen biochemische manier.
KOM SAMEN – Elk van de 100 biljoen cellen in je lichaam heeft zijn eigen DNA, zijn eigen moleculaire fabriek voor het bouwen van eiwitten en zijn eigen biochemische circuits om beslissingen te nemen. Hoewel ze op zichzelf staan, zijn deze cellen van elkaar afhankelijk en functioneren ze samen als een verenigd geheel. Sommige soorten, zoals slijmzwammen, leven in hun jeugd als onafhankelijke eencellige organismen en verenigen zich vervolgens met andere slijmzwammen tot één meercellig volwassen organisme. Robotici kunnen op een dag kleine robots ontwikkelen die zich op dezelfde manier kunnen assembleren tot een meta-robot.
LATEN WE DIT DOEN – In de loop van de evolutionaire geschiedenis is er een verbazingwekkende verscheidenheid aan levensvormen ontdekt, waarvan de meeste ons nu vreemd en bizar zouden voorkomen. Tijdens het Cambrium, meer dan 500 miljoen jaar geleden, evolueerden veel dieren met vreemde lichaamsvormen en rare aanhangsels (net zoals de onze voor hen lijkt). Elk van de levensrijken die we vandaag kennen – de protisten (eencellige eukaryoten), monera (prokaryoten), archaea, schimmels, planten en dieren – begon met een unieke verre voorouder.
LIBELS – Objecten wisselen moleculen uit bij contact. Residu achtergelaten door elk kan een nieuw groeipatroon starten, zoals kristallisatie, op zijn nieuwe gastheer.
MIGRATIEPROCESSIE – Gedistribueerde moleculaire robots zijn kuddes eenvoudige machines die met elkaar communiceren om collectieve taken uit te voeren. Net als mieren kunnen deze robots zich aan elkaar hechten om kettingen te vormen of op elkaar lopen om collectieve bovenbouw te creëren.
MOLECULAIRE INTROSPECTIE – Wanneer informatieve moleculen zoals DNA, RNA en eiwitten zich vouwen van een slappe lineaire keten tot een concrete vorm, zoals een enzym of een andere nanomachine, wordt het proces gestuurd door subsequenties langs de keten die elders in de keten zoeken naar overeenkomende subsequenties. ketting, en vervolgens binden en vergrendelen om de vouw te stabiliseren.
MOLECULAIRE VELDEN VOOR ALTIJD – Op menselijke schaal is een plat oppervlak iets eenvoudigs. Maar dichterbij wordt de ongelooflijke complexiteit ervan duidelijk. Moleculaire engineering kan een deel van die complexiteit beheersen door zelfassemblage te gebruiken om het oppervlak te coaten en complexe moleculen op specifieke locaties te plaatsen.
MOTOR CYTOSKELET – Het cytoskelet van een cel bestaat uit een netwerk van “I-stralen” op moleculaire schaal die de cel in zijn vorm houden. Sommige gemanipuleerde cellen kunnen kruipen door hun cytoskelet aan de ene kant te laten groeien en aan de andere kant op te lossen.
MYMOSH DE ZELF VERWETEN – In een kort verhaal van Stanislaw Lem ontstond Mymosh per ongeluk toen een overboord gegooid object van een passerend ruimteschip een post-nucleaire vuilnisbelt deed rammelen, waardoor verschillende objecten tuimelen, botsen en hechten, waardoor een denkend wezen ontstaat.
NEUROTANGO – Wanneer je naar muziek luistert, coderen neuronen in je oren de geluiden in een reeks elektrische signalen, piektreinen genaamd, die het ritme, de tonen en de textuur van wat je hoort opnemen. De spike-treinen worden naar je cortex gestuurd, waar de geluiden worden waargenomen, genoten en geïnterpreteerd.
959 – De nematode Caenorhabditis Elegans is wiskundig uniek omdat wildtype individuen precies 959 cellen bevatten. Ook wordt de positie van elke cel nauwkeurig bepaald. C. Elegans is transparant, dus celfunctie en afstamming zijn gemakkelijk te volgen.
ONONTCIJFERBAAR – Het is eenvoudig om een ingewikkelde knoop te leggen, of een combinatie of code in te stellen. Het is veel moeilijker om de knoop door te hakken of de code te kraken.
OPMERKINGEN VOOR JEZELF – Een verscheidenheid aan communicaties, zoals lachen, een zwaai of een zucht, wordt door vrijwel iedereen gemakkelijk begrepen, en zelfs door sommige dieren. Andere tekens en signalen zijn meer esoterisch, misschien alleen begrepen door slechts één of enkelen.
PAD VAN VLINDER – Uiteindelijk verlaat men de veiligheid van huis en gaat op weg in de wereld, waar de ogen worden geopend door mogelijkheden en wonderen, door de bruggen achtergelaten door onze voorgangers en door de intriges van de machinerie van het leven.
PORTRET VAN PETER GACS – Al sinds Pythagorus en waarschijnlijk daarvoor hebben wiskundigen de wereld gezien als een verzameling getallen, wat tot grote inzichten heeft geleid.
QUANTUMBRUGGEN – Een essentieel onderdeel van het werken op de grensvlakken van wetenschap en technologie is het vermogen om fenomenen op verschillende lengteschalen met elkaar in verband te brengen, waarbij we gedwongen worden om op verschillende manieren over materie en de eigenschappen ervan na te denken.
REACTIE – DIFFUSIE – Chemische processen kunnen patronen creëren die lijken op de vlekken op luipaarden, het lappendeken op giraffen, de strepen op zebra’s. Er zouden complexere patronen kunnen ontstaan als de chemie geprogrammeerd zou kunnen worden.
REGENBOOGVEZEL – Interdisciplinaire wetenschap vereist het vermogen om vele soorten kennis te synthetiseren, ze samen te binden en hun kracht te testen, en vervolgens relevante informatie te extraheren.
REGEN VAN ABSTRACTIES – Technische problemen worden vaak opgelost door oplossingen voor complexe vergelijkingen uit te werken. In sommige gebieden van de informatica wordt de meest elegante oplossing voor een probleem bereikt door simpelweg de juiste abstracte representaties van gegevens en processen te definiëren, voor een verrassend eenvoudige oplossing.
ROTSFLUISTERER – Computerchiptechnologie is in feite kunstmatige geologie. Lithografie, de techniek die wordt gebruikt om draden en transistors in een siliciumchip te snijden, kan vele lagen structuren op een plaat silicium bouwen. Maar om de kunst van het veranderen van levenloze rots in een denkmachine echt onder de knie te krijgen, moet je de aard van het materiaal begrijpen. Het zal u vertellen wat het kan doen; luister naar het silicium.
ROTSNEST – Achter een ogenschijnlijk ondoordringbare barrière bevindt zich vaak een rustige plek van rustig voedsel; om daar te komen is misschien gemakkelijker, zij het meer omslachtig, dan men denkt.
SCHADUW VAN PERFECTIE – Wiskunde bestudeert perfecte objecten – het platonische ideaal – maar vaak kunnen de bewijzen rommelig en verwarrend zijn.
SCHATKIST – Alle materiële objecten zijn gemaakt van slechts één ding: atomen. Als je de atomen in één object zou kunnen scheiden en ze met uiterste precisie weer in elkaar zou kunnen zetten, zou je een ander object kunnen maken.
SEIFERT’S WERELD – Als je een willekeurige kronkelige lijn op papier tekent en op de kruispunten verduidelijkt welk deel er overheen gaat en wat eronder gaat, is er, denkbaar, een oppervlak in je kronkel. Een dunne draad die in een gedraaide maar gesloten bocht is gebogen en in een sopje is gedoopt, onthult zo’n oppervlak.
S.S.S. – Voor alles wat je zag, is er meer dat je nog niet ziet. Wetenschap wordt gedreven door de perceptie van het onzichtbare en het onbekende.
STAD VAN HET LEVEN – Hele organismen – of het nu bomen, walvissen, kikkers of mensen zijn – ontwikkelen zich uit een enkele cel. Wanneer cellen delen, ‘weet’ elke helft van nature welk deel van het organisme het volgende moet worden.
STILLE NACHT – Bij het voorbereiden van een monster voor atoomkrachtmicroscopie zetten complexe zelf-geassembleerde moleculen zich af op een mica-oppervlak, waar ze binnenkort in beeld zullen worden gebracht. (Zie ook “Vleugels”.)
STILLEVEN MET ACTINOLITE – De natuuronderzoeker voelt affiniteit met verschillende natuurproducten in al hun eigenaardigheden en schoonheid. Omdat we allemaal uniek zijn, voelen we ons aangetrokken tot of geïntrigeerd door verschillende sets texturen, processen, functies, waarden en kleuren van dingen. Deze dingen en combinaties beïnvloeden ons op stille en onzichtbare manieren, gedeeld door de mensheid.
STILLEVEN MET PLUMEN EN CHOCOLADE – Wanneer een nieuw lab van start gaat, is het belangrijk om het te voeden met enthousiasme, energie en vooral middernachtsnacks.
SYNCHRONISATIE – Groepen cellen (vooral in het zenuwstelsel) en groepen organismen, zoals een zwerm vogels, een school vissen of een kolonie mieren of vuurvliegjes, kunnen samenwerken in onderling afgestemde, gesynchroniseerde patronen, alsof ze signalen volgen alleen waargenomen door hun groep. Wetenschappers kunnen op een dag leren deze ongrijpbare (voor ons) signalen waar te nemen en te detecteren.
TEGEN ALLES KANSEN – Soms lijkt iemands levensverhaal zo geschreven of bedacht dat het onmogelijk is – een reeks buitengewone gebeurtenissen, toevalligheden, grote ontberingen en cruciale keuzes die leiden tot het unieke werk en de expertise van die persoon, alsof het een recept is.
TENSEGRITEIT – Sommige constructies zijn gemaakt van snaren en stutten (zoals een hangbrug of de botten en pezen van levende wezens) waarbij elke stut gescheiden is en elke kabel zodanig strak is getrokken dat de constructie niet instort. De spanningsintegriteit van een object of systeem gecreëerd door dit evenwicht van spanningselementen is tensegrity of zwevende cohesie.
TERRESTRIËLE MATRIX – A.G. Cairns Smith veronderstelt dat kleikristallen leven voortbrachten. Het kristallijne rooster, terwijl het groeide en uit elkaar viel, vormde een steiger voor nieuwe kristalgroei. Naarmate deze kristallen meer organische moleculen in hun structuur opnamen, werden ze uiteindelijk geavanceerd genoeg om de matrix van hun gastheer te coöpteren en weg te drijven, misschien bij het volgende tij, als autonoom leven. (Zie ook ‘Het verlies van entropie’)
THETA BAAI – Tijdens de slaap wordt de neurale activiteit heel anders dan wanneer je wakker bent. Geïsoleerd van de buitenwereld glijden de hersenen af naar een opeenvolging van ritmische modi, en golven van activiteit razen door de hersenstructuren en veranderen tijdens elke slaap- en droomfase. Terwijl je wakker wordt, reorganiseren deze ritmes zich om de wakende realiteit te ontmoeten.
TINKER’S MOLECULAIRE WORKSHOP – Synthetische biologie is de engineering en constructie van moleculaire apparaten die in cellen werken. De constructiematerialen zijn restrictie-enzymen om DNA te knippen, polymerasen om DNA en RNA te kopiëren, ribosomen om RNA om te zetten in eiwit, en talloze chemische trucs voor de ;laatste aanraking.
UITKOMEN – Met vastberadenheid en veel geduld wordt de zoeker vaak beloond met de ontdekking van unieke en overtreffende resultaten.
VAASMAKERS – Mensen gebruiken al heel lang biologische materialen – huid, haar, botten, hout – als bouwmateriaal voor het maken van technologische wonderen – leren laarzen, wollen truien, ivoren messen, zeilboten. Tegenwoordig kunnen we biologische polymeren zoals DNA, RNA en eiwitten gebruiken om ook wonderen op moleculaire schaal te maken.
VERBINDING/SCISSION – Sommige wetenschappers geloven dat vrije uitloop, pre-life organische moleculen spontaan samenvloeiden om de eerste organismen te maken. Samenvoegen en splitsen is te zien in het laboratorium wanneer wetenschappers zelfassemblerende nanobuisjes maken die bekend staan als ‘levende polymeren’.
VERDER GAAN – Sensatiezoekers houden ervan om het onbekende te verkennen. Voor sommigen is het de verse poeder op de helling van een onbekende berg. Voor anderen is het het onverwachte terrein van een nieuw wetenschappelijk veld. Voor een paar is het beide.
VERMENGING – Vermengde materie op alle niveaus, van neutrino’s tot de kosmos, bestaat noodzakelijkerwijs in een container. Het genestelde belang van ‘lege’ ruimte wordt vaak over het hoofd gezien simpelweg omdat het ‘er niet is’.
VERSTRENGELDE RIJMEN– De theorieën van de kwantummechanica en hun experimentele validatie hebben onze machines en technologie lang verward, en onze collectieve intuïtie van de aard van de werkelijkheid. Ons aangeboren gebrek aan vermogen om de schaal van micro- en macrodeeltjes waar te nemen, beperkt ons begrip van een onderling verbonden kwantumkosmos.
500 JAAR PLAN – Interstellaire reizen zouden mogelijk kunnen worden beheerd door zelf-assemblerende ruimteschepen, die op een geschikte planeet of meteoor zouden landen, nieuwe onderdelen uit beschikbare grondstoffen zouden assembleren, reparaties zouden uitvoeren en weer onderweg zouden zijn.
VLEUGELS – De Sierpinski-pakking is een wiskundige fractal die is opgebouwd door herhaaldelijk het midden uit elke driehoek te snijden. Of, meer vergelijkbaar met kristalgroei, het kan worden gegenereerd door te beginnen met een laag van nullen met een enkele 1, en vervolgens nieuwe lagen te bouwen door een 0 boven en tussen elk paar identieke bits te plaatsen, terwijl er een 1 boven en tussen wordt geplaatst. elk paar verschillende bits.
VOORUITGAAN – Wanneer we ons comfortabel voelen in een omgeving, vooral een natuurlijke, kunnen onze energieën en aandacht gemakkelijk versmelten met de stroom van energie, gebeurtenissen en de orde der dingen om ons heen, wat leidt tot geweldige ideeën en inzichten. Degenen met toegang tot middelen, vrijheid en misschien hulp zijn het best gepositioneerd om naar deze ideeën en inzichten te handelen.
WAARVAN DROMEN ZIJN GEMAAKT – Moleculen, moleculaire systemen en materialen kunnen worden gesimuleerd en ontworpen op computers, waardoor visionaire wetenschappers omgevingen kunnen voorstellen en creëren vanaf atomen.
WARMTECAPACITEIT – Om nanomachines aan te drijven, moet een moleculaire brandstof energie in een stabiele vorm opslaan – stabiel totdat het vrijkomt.
WATERVAL – Autonome robotvoertuigen verwerken een verbijsterende cascade van informatie van camera’s, sonars, gyroscopen en vele andere sensoren. Lokaal is de informatie luidruchtig; pas wanneer de hele scène wordt beschouwd, komen het patroon en de betekenis naar voren.
WOUD VAN DRADEN – De natuur bouwt krachtige computers, waarvan je hersenen een goed voorbeeld zijn. Moleculaire zelfassemblage stelt wetenschappers in staat elektrische circuits te creëren door ze te laten groeien.
ZELFASSEMBLERENDE BOOM – Zelfassemblage is een alomtegenwoordig proces op moleculaire schaal (kristallen, virussen, cytoskeletten) en macroscopische schaal (stofkonijntjes, zandduinen, sterren). Boomvormen zijn ook alomtegenwoordig in de natuur en zijn zelforganiserend op vele schalen (rivieren, koolhydraten, verkeerspatronen). Deze universele vormen zijn schijnbaar overal te vinden.
ZENUWSCHEPSEL – Organismen omhullen een op zichzelf staande informatie-eenheid overspoeld met stromingen en krachten, verwerken, ontcijferen en reageren op hun omgeving. Het creëren van neurale netwerken en het analyseren van hun gedrag vereist het onderling verbinden van wiskundige theorieën over informatie, berekening, optimalisatie en aanpassing.
ZICHT – Het netvlies is een complex netwerk van neurale cellen die licht detecteren en onmiddellijk beginnen met signaalverwerking om ruis te verminderen, de gevoeligheid te verhogen en contrast- en bewegingsgebieden te identificeren. Terwijl het insectenoog bestaat uit een regelmatig zeshoekig raster van bijna identieke cellen, elk met zijn eigen lens en neuronen, heeft het oog van een zoogdier een enkele lens en vele enigszins onregelmatig geplaatste fotoreceptorneuronen.
ZWERM EN VORM – Een individu is een zelfgeorganiseerde verzameling van kleinere delen, vaak aanwezig in twee categorieën: globale beweging en interacties van zwervende elementen (zoals bijen of bloedcellen) en lokale arrays van geometrisch gerangschikte vaste elementen (zoals nesten of hersencellen).