Metoda naukowa jest prawdopodobnie najważniejszą innowacją, jaką kiedykolwiek stworzyła ludzkość. Rygorystyczny proces badania świata przyrody, projektowania eksperymentów i prowadzenia obserwacji przekształcił nas ze zwykłych naczelnych w gatunek zdolny do naginania świata do naszej woli.

W ciągu ostatnich kilku tysięcy lat budowaliśmy miasta, przemierzaliśmy oceany i badaliśmy zakątki wszechświata zarówno w skali mikroskopowej, jak i kosmicznej. Rozdzieliliśmy atom, wyeliminowaliśmy choroby, opracowaliśmy globalne systemy komunikacji i chodziliśmy po Księżycu dzięki potędze eksploracji naukowej.

Problem polega na tym, że nauka z konieczności działa na obrzeżach ludzkiej wiedzy. Każdy eksperyment rzuca światło na nieznane, a czasami, gdy szturchamy nieznane, ono odpowiada. Podczas gdy całość badań naukowych była dobrem netto dla naszego gatunku, eksperymenty nie są pozbawione kosztów, a naukowcy czasami naginają świat w dokładnie niewłaściwy sposób, z przerażającymi wynikami.

Rdzeń demona

W 1945 roku Stany Zjednoczone zrzuciły bomby atomowe na japońskie miasta Hiroszima i Nagasaki. Wojsko Stanów Zjednoczonych planowało zrzucić trzecią bombę, ale po zniszczeniu dwóch pierwszych Japonia skapitulowała, a trzecia detonacja została odwołana. W rezultacie naukowcy z Los Alamos trzymali aktywny rdzeń bomby atomowej (za pośrednictwem Science Alert ).

Zamiast wyrzucać rdzeń, naukowcy trzymali go w laboratorium i przeprowadzali na nim eksperymenty. Chcieli poznać dokładny punkt, w którym pluton przechodzi w stan nadkrytyczny. Aby się tego dowiedzieć, otoczyli plutonową kulę cegłami wykonanymi z węglika wolframu. Zaledwie tydzień po kapitulacji Japonii rdzeń pochłonął swoje pierwsze życie, gdy Harry Daghlian umieścił jedną cegłę za dużo, powodując, że stał się nadkrytyczny. Daghlian otrzymał śmiertelną dawkę promieniowania i zmarł 25 dni później.

Kilka miesięcy później rdzeń pochłonął drugą ofiarę. W rzeczywistości tym razem osiem osób otrzymało niebezpieczną dawkę promieniowania, z których jedna zmarła. Po drugiej śmierci plutonowa kula otrzymała nową nazwę i od tego czasu jest znana jako rdzeń demona (za The New Yorker ).

Zderzenie akceleratora cząstek

Kiedy Wielki Zderzacz Hadronów miał zostać uruchomiony, niektórzy obawiali się, że może stworzyć czarną dziurę i połknąć Ziemię (za pośrednictwem CERN ). Oczywiście tak się nie stało, ale akcelerator cząstek spowodował kiedyś osobisty wielki wybuch dla rosyjskiego fizyka w 1978 roku.

Anatolij Bugorski pracował nad akceleratorem cząstek, który, jak sądził, nie działał. Oprócz prac konserwacyjnych, które miał tam wykonać, zepsuły się również światła ostrzegawcze, co oznacza, że ​​Bugorski nie miał pojęcia, że ​​akcelerator działał, gdy był w pokoju. Podczas badania Bugorski pochylił się w kierunku wiązki, otrzymując wybuch wysokoenergetycznych protonów, które przeleciały przez tył jego głowy i lewą stronę twarzy (via Discover ).

Bugorski relacjonował, że widział jasny błysk światła jako dawkę promieniowania setki razy wyższą niż śmiertelny poziom, który przeszedł przez jego mózg. Szokujące jest to, że Bugorski nie tylko przeżył wypadek, ale jeszcze żyje w chwili pisania tego tekstu. Mimo to nie wyszedł z wypadku bez szwanku. W kilka dni po wypadku lewa strona jego głowy spuchła, a na skórze pojawiły się pęcherze i łuszczyły się miejsca, gdzie stykała się wiązka. Później stracił słuch w lewym uchu i doświadczył zmęczenia psychicznego, drgawek i ewentualnego paraliżu twarzy.

Eksperyment więzienny w Stanford

W 1971 roku Biuro Badań Marynarki Wojennej Stanów Zjednoczonych sfinansowało dwutygodniowy eksperyment społeczny na Uniwersytecie Stanforda. W badaniu starano się zobaczyć, jak ludzie zachowują się pod wpływem nierównowagi władzy, a jako poligon doświadczalny wykorzystano symulowane środowisko więzienne. Badacze opublikowali ogłoszenie wzywające ochotników do psychologicznego badania życia więziennego (za pośrednictwem Britannica ) i otrzymali ponad 70 odpowiedzi, spośród których wybrano 24 osoby.

Połowa uczestników została wybrana do odgrywania roli więźnia, a druga połowa była strażnikami więziennymi. Naukowcy posunęli się nawet do tego, że fałszywi więźniowie zostali aresztowani przez prawdziwych funkcjonariuszy policji i dostarczeni do pozorowanego więzienia w piwnicy budynku psychiatrycznego (za pośrednictwem Stanford Magazine ).

Warunki w symulowanym więzieniu szybko się pogorszyły. Drugiego dnia więźniowie zorganizowali bunt, a czwartego dnia niektórzy uczestnicy byli tak zszokowani, że musieli zostać odesłani do domu. Szóstego dnia eksperyment pogrążył się w chaosie i został zatrzymany, zanim osiągnął połowę planowanego dwutygodniowego czasu trwania. Niektórzy uważają, że eksperyment był od początku skazany na niepowodzenie, sugerując, że pozyskiwanie ochotników w celu symulacji środowiska więziennego przyciągało ludzi predysponowanych do nadużyć władzy. Bez względu na przyczynę, jest to przykład tego, jak eksperymenty mogą się nie udać, jeśli nie są rygorystycznie zaprojektowane, i jak szybko możemy obudzić nasze najgorsze cechy, gdy mamy szansę.

Gua i Donald

Od wieków opowiadaliśmy historie zdziczałych dzieci żyjących poza granicami ludzkiej cywilizacji. W opowieściach żyją samotnie na wolności lub ze zwierzętami innymi niż ludzie i zachowują się tak, jakby same były zwierzętami. Przez długi czas te historie były niepotwierdzone, były mitem lub legendą, ale w XX wieku potwierdzone odkrycie kilku tak zwanych zdziczałych dzieci (za pośrednictwem History ) wywołało zainteresowanie skutkami wychowania i natury. Jeśli wychowanie człowieka na wolności czyni go dzikim, to czy wychowanie zwierzęcia w cywilizacji uczyni go cywilizowanym?

Na to pytanie psycholog porównawczy Niles Kellogg postanowił odpowiedzieć w 1931 roku, kiedy przyprowadził szympansa do swojego domu i wychował go razem ze swoim małym synkiem. Jak donosi Smithsonian Magazine , dzieci, Donald i Gua, były wychowywane razem, jakby były rodzeństwem, w nadziei, że Gua przekroczy behawioralne granice swoich dzikich rówieśników.

Początkowo Gua radziła sobie lepiej niż Donald w testach poznawczych, ale ostatecznie uderzyła w ścianę i osiągnęła plateau. Ekspozycja na ludzkie środowisko mogła mieć wpływ na tempo rozwoju prowadzące do tego muru, ale Gua nie mogła przekroczyć ograniczeń swojej genetyki. W rzeczywistości eksperyment nie tylko nie sprawił, że Gua zachowywał się bardziej jak człowiek, ale odniósł sukces wręcz przeciwnie. Donald naśladował Gua i mógł mieć utrudniony rozwój języka ludzkiego. Możliwe, że to był powód ostatecznego zakończenia eksperymentu.

Symulacja brytyjskiego wąglika

Jedną z wad odkryć naukowych jest to, że niemal natychmiast po tym, jak dowiadujemy się czegoś nowego, ktoś wymyśla, jak zamienić to w broń. Wraz ze wzrostem naszego rozumienia biologii rósł również nasz strach przed atakiem bronią biologiczną. W latach 50. i 60. naukowcy z Londynu przeprowadzili serię eksperymentów symulujących atak bronią biologiczną w celu zidentyfikowania potencjalnych słabych punktów miasta.

Według The Guardian naukowcy użyli mikroskopijnego zarodnika, który naśladuje zachowanie zarodnika wąglika, z tą ważną różnicą, że eksperymentalny zarodnik nie był śmiertelny. Eksperymenty obejmowały upuszczanie pojemnika z zarodnikami z poruszającego się podziemnego pociągu, a także bezpośrednie rozpylanie zarodników na docelowe miejsca w podziemnych tunelach. Następnie naukowcy zmierzyli rozprzestrzenianie się zarodników w całym systemie tuneli i nad miastem.

Eksperymenty ujawniły, że taki atak może łatwo rozprzestrzenić się na populację lub obszar, w tym serce rządu brytyjskiego, w ciągu dni i tygodni, zanim ktokolwiek zacznie wykazywać objawy. Do czasu zakończenia eksperymentów wniosek był jasny: dobrze przeprowadzony atak biologiczny byłby stosunkowo łatwy do przeprowadzenia i potencjalnie katastrofalny.

Dwugłowy pies Władimira Demichowa

W 1959 roku rosyjski naukowiec Władimir Demichow ciężko pracował, aby stać się prawdziwym szalonym naukowcem. Jego eksperymenty były jednymi z najwcześniejszych w badaniach nad przeszczepami narządów i tkanek i obejmowały czynności takie jak szycie dodatkowych narządów na zewnątrz żywych zwierząt i ostatecznie zszywanie razem psów, tworząc chirurgiczną chimerę.

Jak donosi Vice , operacja chirurgicznego połączenia części jednego psa z ciałem drugiego była żmudna. Demichow musiał zidentyfikować każde naczynie krwionośne i związać je, przecinając mniejszego psa na pół. Później musiałby mozolnie połączyć każde z tych naczyń krwionośnych z większym psem-gospodarzem. Mimo pozornie nieudanego eksperymentu udało się. Demichowowi udało się chirurgicznie połączyć małego psa o imieniu Szawka z ciałem większego psa o imieniu Brodyga.

Prawdę mówiąc, dzieło Demichowa było czymś więcej niż dwugłowym psem. Autostopowicz był zasadniczo żabią połową psa, w tym dwiema przednimi nogami. Zarówno Szawka, jak i Brodyga nie tylko przeżyli (co najmniej cztery dni), ale zachowali zdolność patrzenia i poruszania się, przynajmniej na tyle, na ile było to możliwe, będąc dosłownie przywiązani do innego organizmu (za pośrednictwem Czasu ). Podczas gdy eksperymenty Demichowa są czymś, czego można się spodziewać w powieści HG Wellsa, pomogły one wytyczyć kurs w kierunku nowoczesnych przeszczepów narządów.

TGN1412

W 2006 roku naukowcy z niemieckiej firmy farmaceutycznej TeGenero pracowali nad nowym lekiem na raka o nazwie TGN1412. Związek przeszedł zwykłe etapy, zaczynając od testów na zwierzętach i przechodząc do prób na ludziach. Według naukowców nic w testach na zwierzętach nie sugerowało żadnych znaczących negatywnych skutków ubocznych, ale nie sprawdziło się to, gdy zaangażowano ludzi.

Do pierwszej próby na ludziach wybrano sześciu ochotników, z których każdemu wstrzyknięto lek w odstępie 15 minut. Gdy tylko ostatni uczestnik otrzymał zastrzyk, pierwszy upadł (za New Scientist ). Wkrótce potem cała szóstka była na oddziale intensywnej terapii, z których dwie były w stanie krytycznym. Na szczęście nikt nie zginął. Lek miał modulować odpowiedź immunologiczną w celu lepszego zwalczania nowotworów lub leczenia zaburzeń autoimmunologicznych. U sześciu osób testowanych układ odpornościowy był maksymalnie pobudzony, a limfocyty T zaczęły atakować własne tkanki, co skutkowało niewydolnością wielu narządów.

Co zaskakujące, TGN1412 może triumfalnie powrócić po latach dodatkowych testów. W nowych badaniach, tym razem dotyczących leczenia zapalenia stawów, lek jest dawkowany 20 razy mniej niż wcześniej, co wydaje się czynić go bezpieczniejszym, a jednocześnie zapewniać pewne korzyści immunologiczne (za pośrednictwem Science ).

Eksperymenty szokowe Milgrama

Psycholog społeczny Stanley Milgram postanowił odkryć, jak ludzie reagują, gdy utknęli między natarczywym autorytetem a własnym osądem moralnym. Milgram zwerbował uczestników do badania wpływu kar na uczenie się. Powiedziano im, że pomagają przeprowadzić test, wywołując szok za każdym razem, gdy odpowiedź na pytanie jest poprawna, i że uczeń jest faktycznym przedmiotem testu. To nie była prawda. Uczeń był aktorem, a Milgrama interesowało, czy ludzie będą nadal aplikować wstrząsy, nawet jeśli ich własny osąd moralny mówi, że nie powinni.

Na początku eksperymentu osoby wykonujące wstrząsy — nazywano ich w eksperymencie „nauczycielami” — same były rażone 45 woltami (za pośrednictwem Gregorio Billikopf Encina z UC, Berkeley ). Następnie powiedziano im, że uczeń otrzyma wstrząs o wartości 15 woltów za pierwszą błędną odpowiedź. Każda kolejna błędna odpowiedź otrzymywała coraz potężniejsze wstrząsy, aż tarcza osiągnęła maksimum na poziomie 450 woltów. W miarę postępu testu uczeń (który, jak pamiętasz, był w rzeczywistości aktorem) chrząkał, błagał, krzyczał i ostatecznie milkł.

Milgram spodziewał się, że większość ludzi zbuntuje się i odmówi wcześniejszego podania dalszych wstrząsów. Zamiast tego odkrył, że większość ludzi będzie nadal zachowywać się wbrew własnemu rozsądkowi, gdy będą naciskać przez autorytet (za pośrednictwem Scientific America).

Kasowanie lub zmiana wspomnień

Zdolność do zmiany lub wymazania bolesnych wspomnień była tematem niezliczonych opowieści science fiction, ale to już nie jest fikcja. Naukowcy opracowali kilka różnych eksperymentalnych metod usuwania lub modyfikowania w inny sposób wspomnień myszy.

Jak donosi Vox , we wczesnych eksperymentach wykorzystywano leki do osłabiania lub wymazywania wspomnień poprzez hamowanie cząsteczek ułatwiających połączenia między komórkami mózgowymi. Uważa się, że wspomnienia powstają, przynajmniej częściowo, poprzez skomplikowane połączenia w mózgu. Osłabiając lub zrywając te połączenia, wspomnienia wydają się być utracone. Główną wadą tej metody jest to, że nie jest ukierunkowana i zamiast tego wpływa na pamięć jako całość. Aby uzyskać określone wspomnienia, naukowcy zmodyfikowali genetycznie mózgi myszy, aby uwrażliwić ich neurony na światło. Następnie, oświetlając neurony światłem za pomocą wszczepionego kabla światłowodowego, byli w stanie włączać i wyłączać określone wspomnienia. Naukowcy byli nawet w stanie sfabrykować całkowicie fałszywe wspomnienia wydarzeń, które nigdy nie miały miejsca (za pośrednictwem MIT ).

Chociaż łatwo sobie wyobrazić, w jaki sposób można nadużywać tego rodzaju technologii, wgląd, jaki zapewnia w sposób, w jaki działa pamięć, może potencjalnie zająć się dolegliwościami opartymi na pamięci, takimi jak demencja lub zespół stresu pourazowego. Oczywiście istnieje również duża różnica między myszą a człowiekiem, ale te eksperymenty stanowią podstawę, na której pewnego dnia nasze własne wspomnienia mogą stać się plastyczne.

Błędy zdalnego sterowania

Naukowcy z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Berkeley zadali kiedyś pytanie, które każdy dorastający naukowiec potajemnie chce wiedzieć: co by było, gdybyśmy mogli zamienić żywą istotę w zdalnie sterowany pojazd? Praca była częścią badań finansowanych przez DARPA, które miały na celu przekształcenie owadów w pełzającą i latającą flotę maleńkich szpiegów. Jak donosi Popular Science , nosorożce zostały wybrane jako pojazd testowy ze względu na stosunkowo duże rozmiary ciała i zdolność do przenoszenia cięższego ładunku. Naukowcy najpierw wykorzystali bezprzewodowe czujniki do wykrywania ruchów mięśni odpowiedzialnych za latanie.

Następnie, używając materiałów, które można kupić w lokalnym Radio Shack, naukowcy zbudowali plecak z chrząszcza wypełniony mikrokontrolerem, bezprzewodowym odbiornikiem i nadajnikiem. Plecak łączy się z chrząszczem za pomocą sześciu elektrod podłączonych do płatków wzrokowych i mięśni latających. Całość zasilana jest baterią litową 3,9 V. Plecak pozwolił naukowcom przejąć kontrolę nad mięśniami chrząszcza-cyborga i latać nimi po pokoju jak samolotem RC.

Oprócz budowania przyszłości bezmyślnych dronów szpiegowskich badania poszerzają naszą wiedzę na temat biologii owadów. Naukowcy odkryli na przykład, że mięsień Coleoptera był ważnym elementem układu kierowniczego podczas lotu. Wcześniej sądzono, że służy do składania skrzydła (przez Berkeley ). Naukowcy byli w stanie uwzględnić te informacje, aby lepiej latać chrząszczami. Wkrótce każdy napotkany błąd może być małym szpiegiem rządowym.

Planetarny system maskujący

Jeśli naprawdę jest tak wiele planet wokół tak wielu gwiazd – jak pokazuje nasze ciągłe odkrywanie egzoplanet – to musi tam istnieć inne życie i inna inteligencja. Jeśli to prawda, dlaczego ich nie znaleźliśmy? I odwrotnie, w jaki sposób możemy zapobiec znalezieniu nas przez złośliwe gatunki? David Kipping, astronom z Columbia University, zmierzył się z tym pytaniem i wymyślił rozwiązanie.

Jednym z najczęstszych sposobów identyfikowania egzoplanet jest mierzenie pozornej jasności odległych gwiazd. Jeśli ilość światła docierającego do Ziemi okresowo słabnie, jest to dobra wskazówka, że ​​przed nią przechodzi planeta. Dodatkowo możemy określić skład chemiczny odległych światów, patrząc na widmo światła pochodzącego z atmosfery. Kiedy chcesz dowiedzieć się czegoś o odległym miejscu, prawie zawsze sprowadza się to do światła.

Kipping zasugerował duży układ laserowy, który mógłby wymazać naszą obecność każdemu kosmicie obserwującemu z daleka. Kiedy Ziemia przechodzi między Słońcem a miejscem, przed którym chcemy się ukryć, możemy oświetlić nasz układ laserowy, aby zlikwidować przyciemnienie spowodowane przez cień Ziemi (przez przestrzeń kosmiczną ). Moglibyśmy nawet świecić światłem laserowym o określonych częstotliwościach, aby usunąć wszelkie oznaki życia z sygnatury świetlnej Ziemi. Szokująco, Kipping wskazuje, że moglibyśmy zbudować macierz przy użyciu istniejącej technologii. Możliwe, że galaktyka jest wypełniona innymi cywilizacjami, które celowo się przed nami ukrywają.

Napędy genów

CRISPR jest obecnie ulubieńcem inżynierii genetycznej i nie bez powodu. Oferuje możliwość dowolnej edycji genomu organizmu i często jest określany jako system typu „wytnij i wklej” do badań genetycznych. Podczas gdy narzędzia do edycji genów napędzają rewolucję w badaniach genetycznych, mają potencjalnie bardziej niebezpieczne rodzeństwo zwane napędem genowym.

Jak wyjaśniono w Proceedings of the National Academy of Sciences , naukowcy co najmniej od lat czterdziestych XX wieku szukali sposobów na pomoc mutacjom w rozprzestrzenianiu się w populacjach szkodników. Teraz napędy genowe dają taką możliwość. Napęd genowy to system zdolny do przyjmowania zmian dokonywanych przez CRISPR i przekazywania ich do dziedziczenia. Można na przykład wprowadzić mutację, która sprawia, że ​​osobnik może mieć tylko żeńskie potomstwo. Dzięki napędowi genowemu możesz przekazać tę mutację, tak aby każde kolejne pokolenie miało tylko potomstwo płci żeńskiej. W końcu możesz wymazać populację lub gatunek.

Naukowcy zaprojektowali napędy genowe do zwalczania niektórych szkodników i gryzoni , ale istnieje pewien strach związany z dokonywaniem trwałych zmian w gatunku. Zanim wypuścimy te napędy genowe do rzeczywistego świata, powinniśmy długo i intensywnie zastanowić się nad pułapkami, w tym nad tym, co mogłoby się stać, gdyby użyto wobec nas napędu genowego.