Ang kaugnayan ng mga bato sa buhay na mga bagay

Unang lumabas sa Pinoy Weekly at isinulat habang nasa bilangguan ng Baganga, Davao Oriental.

Sino ang mag-aakala na ang mga bato sa dalampasigan ay makatutulong sa ating pang-unawa sa katangian at pag-unlad ng Buhay?

Ang mga bato na kinahihiligang kolektahin, tingnan, at pag-aralan ng mge heolohiko (geologist) ay maituturing na pinakamalinaw na halimbawa ng isang di-buhay na bagay (non-living thing). Walang hindi sasang-ayon na ang mga bato ay hindi nanganganak, hindi lumalaki, at hindi gumagalaw, mga katangiang likas na inuugnay natin sa mga buhay na bagay tulad ng mga hayop, halaman, at mga mikrobyo. Ang mga bato ng heolohiko ay walang buhay, ngunit ang mga imbestigasyong ginawa ng mga unang heolohiko tungkol dito ang siyang nagbigay ng malaking patunay sa Teorya ng Ebolusyon na gumagabay sa mga biyolohiko, ang mga eksperto sa mga buhay na bagay.

Mga fosilisadong dinosaur sa Paleontology Museum, Munich, Germany

Ang mga fossil ay mga batong may nakaukit na mga iniwang bakas o matitigas na bahagi tulad ng buto ng hayop at katawan ng puno ng hayop o halaman. Matagal nang napansin ng mga tao ang kakaibang disenyo ng mga batong ito, ngunit hindi agad naunawaan ang kanilang pinagmulan. Ang mga nakamamanghang detalye sa mga disenyong nakaukit sa mga bato ay hindi malayong makapagbibigay ng kakaibang pakiramdam na ang mga ito ay ginawa ng mga makapangyarihang espiritu o puwersang pangkalawakan. Marahil dala ng kaalaman ko sa materyal na basehan ng mga espesyal na batong ito kaya wala akong naramdamang ganito noong una kong masilayan ang mga fossil na nakadisplay sa Paleontology Museum sa Munich, bagamat ang pagkamangha ay nariyan. Pagkamangha sa tiyaga, panahon, at lakas na ginugol ng mga paleontolohiko upang masistematisa at maisaayos ang sobrang daming kaalamang ibinunga ng mga fossil.

Ang doktrina tungkol sa di-organikong pinagmulan ng mga fossil ay namayani sa kaisipan maging ng mga siyentista noong ika-17 siglo. Kahit hanggang sa nakaraang siglo, ang ilang mamamayan sa Shantung, Tsina ay naniniwalang ang mga nakaimprintang dahon sa maninipis na tipak ng bato (shale) sa malapit na mga burol ay mga sinaunang pagsubok (attempt) ng mga diyos sa sining at pagsusulat. Malaking impluwensiya sa pag-iisip ng mga siyentista at pilosopo bago ang pag-usbong ng modernong pananaw tungkol sa mga fossil ang mga turo at doktrina ng Simbahang Katoliko. Sa Teoryang Delubyo, tinanggap ng Simbahan ang organikong pinagmulan ng mga fossil, na ang mga ito ay mula sa mga natabunang totoong halaman at hayop, ngunit nangyari ito noong delubyo sa panahon ni Noah, ang tinuturing sa Bibliya na siyang Ama ng sangkatauhan. Ang ideya na ang mga fossil ay mula sa akumulasyon ng mga halaman at hayop sa napakahabang panahon ay tumampok at nagkaroon ng siyentipikong basehan dahil sa mga tuklas ni William Smith ng Inglatera pagpasok ng ika-19 na siglo.

Si William Smith ay isang surveyor ng mga lupain sa Inglatera. Una niyang napansin ang regularidad ng mga strata, isang istrukturang bato na karaniwan nang pinag-aaralan ngayon ng mga heolohiko, sa kanyang ginawang obserbasyon sa Somersetshire noong 1791 bilang paghahanda sa gagawing survey at pagpapatag ng lupa para sa linya ng gagawing Somerset Coal Canal.

Sa kanyang gawain bilang inhinyero para sa kanal, nagkaroon siya ng pagkakataong masuyod ang mga lupain at nabigasyong inland sa Inglatera. Taong 1794 nang ginawa niya ang kanyang pinakaunang geological map ng mga lupain sa paligid ng Lungsod ng Bath na nagpapakita ng samu’t saring strata sa naturang lugar. Ang mga pag-aaral ni Smith ng mga strata ay nagtulak sa Ingles na inhinyero na pansinin ang fossils na makikita sa mga strata na kanyang inaral, at inilabas niya ang kanyang mga obserbasyon sa isang libro noong 1799: Order of the Strata, and their embedded Organic Remains, in the neighbourhood of Bath; Examined and Proved Prior to 1799. Lalo pa niyang inayos ang kanyang teorya tungkol sa ugnayan ng mga fossil at ng mga strata sa publikasyong Strata Identified By Organised Fossils noong 1816. Binago ng mga ideya at pananaliksik ni Smith and buong pag-aaral ng paleontolohiya, ang pag-unawa sa mga fossil. Dahil sa kanyang mga pananaliksik, si Smith ang itinuturing na ama ng heolohiya sa Inglatera.

Ang pagkakahati-hati ng mga bato sa Bath ay may kinalaman sa magkakaibang mineral na bumubuo sa mga ito. Ang mga magkakapatong na makakapal na batong clay, sandstone, limestone, at iba pang komposisyon ay madaling napaghihiwalay ni Smith, kung saan niya kinolekta ang iba’t ibang fossil. Napansin niya na ang bawat mineral na pormasyon ay may natatanging fossil na hindi makikita sa ibang layer. Ibig sabihin nito’y kayang malaman kung kailan nabuo ang mga bato kung malalaman lang ang panahon kung kailan nabuhay ang mga nilalang na nakaimprenta sa fossil. Ang mga fossil, kung gayon, ay puwedeng gamiting tagamarka ng panahon (time marker) ng pagkabuo ng mga bato.

Marami pang mga pananaliksik sa mga pormasyong heolohikal ang naging tuntungan ng mga paleontolohiko upang paunlarin ang kanilang pang-unawa sa mga fossil. Sa isang hiwalay na inisyatiba, pumasok sa eksena ang mga biyolohiko sa pangunguna ni Georges Cuvier, isang Pranses na eksperto sa mga hayop o zoolohiko at bihasa sa anatomiya ng mga vertebrata. Sa kanyang lathalain noong 1812, Reserches sur les ossements fossiles de quadrupédes, inilahad niya ang detalyadong obserbasyon sa mga ngipin at buto ng mga fossil na mammal at reptilya. Maraming mga hayop na fosilisado na ang hindi kilala ng mga zoolohiko. Ibig sabihin, wala na ang mga ito sa mundo o extinct, na ang mga ito. Ang mga pag-aaral ng mga paleontolohiko sa mga fossil ay yumanig sa kaisipang namamayani sa panahong iyon hinggil sa katangian at pagbabago ng mga hayop at mga halaman. Sa larangang paleontolohiya, humigpit ang ugnayan ng mga bagay na buhay at mga bagay na di-buhay. Sa di-inaasahang pagkakataon, ang mga eksperto sa bato ay nagkaroon ng malaking kontribusyon sa pag-unlad ng agham ng mga buhay na bagay.

Humantong ito, kasama ng iba pang obserbasyon ng mga biyolohiko o mga naturalista, sa Teoryang Ebolusyon ng mga organikong materyal ni Charles Darwin at ni Alfred Russel Wallace. Sa Origin of Species, isinalaysay ni Darwin ang prosesong dinaanan ng klase-klaseng hayop at halaman. Ang mga obserbasyon ng mga paleontolohiko ay tila naging batong pundasyon ng mga ideya ni Darwin , na nagbigay naman ng payo sa mga paleontolohiko upang masisistematisa nila ang kanilang larangan. Ang Teorya ng Ebolusyon ni Darwin ay naging gabay ng mga eksperto sa paleontolohiya ng mga vertebrata upang mas mapatibay at mapaunlad ang kanilang pag-unawa sa mga hayop, nasa mundo pa man ito o matagal nang extinct tulad ng mga dambuhalang reptilya, ang mga dinosaur.

Sa pamamagitan ng mga fossil bilang time marker ng mga pormasyon ng mga bato, kayang pag-ugnayin ang mga lupain sa magkakaibang kontinente o isla. Kaya rin nitong ibigay ang wastong pagkakasunud-sunod ng pagkabuo ng mga lupain at mga matitigas na layer nito, kahit pa ilang beses na itong binaligtad ng mga paggalaw ng mga lupa. Bagama’t hindi nito kayang ibigay ang eksaktong tagal at panahon ng pagkakabuo, may kapangyarihan itong isalaysay sa atin kung aling hayop o halaman ang unang umusbong sa mundo at kung saang bahagi ng mundo. Halimbawa, ang mga fosilisadong halaman at puno sa panahong Carboniferous (pinangalan sa saganang coal na puno ng carbon sa mga lupaing pinagmulan ng mga naturang fossil) ay nabuhay sa panahon bago ang mga dinosaur na nabuhay naman bago pa umusbong ang pinakaunang tao. Ibig sabihin, napakaraming fossil pala ang naipon bago pa nabuhay si Noah at binaha ang sanlibutan.

Ang ganitong kaalamang napipiga sa pag-aaral ng mga strata at mga fossil, gayunman, ay hindi kayang magbigay ng eksaktong tagal ng mga pangyayari. Kailangan pang paunlarin ng mga liknayano ang mga pamamaraang gumagamit ng kaalaman sa radioactivity upang maisagawa ito, isang larangang heokronolohiya na gumagamit din ng iba pang kaalaman sa liknayan, kemistri, at iba pang sanga ng agham.

Ang Big Bang ay totoo

Unang lumabas sa Pinoy Weekly noong Mayo 2014. Isinulat ito sa loob ng bilangguan ng Baganga, Davao Oriental. Kamakailan lang ay binigyan ng award ang tatlong theoretical physicists kaugnay ng teorya sa likod ng eksperimentong BICEP2.

Nagpapasalamat ako sa mang-aawit na si Jason Mraz sa maraming magagandang awit niya, lalo na sa kanyang bagong kantang “I Won’t Give Up”. Pinaaalala nito sa mga tagapakinig na tumingala sa kalangitan at pahalagahan ang mga bituin at ang araw (na isa rin namang bituin na sobrang lapit) tulad ng pagpapahalaga na ating ipinapakita sa pinakamamahal sa buhay. Ang kantang ito na siguro ang pinakabagong theme song ngayon, hindi lang ng maraming magkasintahan, kundi pati na rin ng mga aspiring astronomer at astrosoc (astronomical societies).

Makikita natin ang mga bituin sa kalawakan dahil sa taglay nilang liwanag (visible radiation) na binubuga nang mga reaksiyon-kemikal at -nukleyar sa loob ng maririkit na bagay sa kalangitan. Ang liwanag na ito, tulad ng iba pang tumatakbong bagay sa ating paligid, ay kumakain ng oras upang marating ang isang lugar (tulad ng mga mata natin) mula sa pinanggalingan nito. Ang liwanag mula sa mga bituin kung gayon ay makikita natin matapos ang mahabang paglalakbay ng liwanag nito bago natin masilayan.

Halimbawa, ang liwanag mula sa bituin na nagngangalang Tau Ceti na 12 lightyears ang layo ay naglalakbay sa 12 taon bago ito makarating sa ating mundo. Ibig sabihin, anumang pangyayari sa maliwanag na bagay na ito ay hindi natin nalalaman sa loob ng 12 taon. Kung sumabog o maglaho man ang Tau Ceti ngayon, malalaman natin ito 12 taon pa mula ngayon. Ganun din sa araw, ang ating sariling bituin: Hindi natin agad-agad nalalaman ang anumang nagyayari rito. Nakalimutan ko lang kung gaano kalayo ang araw mula sa ating planeta.

Malayo na ang narating ng pag-aaral ng tao sa mga bagay sa kalangitan (heavenly bodies). Dati, akala ng mga tao na ang ating daigdig, ang planetang Earth, ang pinakasentro ng buong sangkalawakan (universe). Ang mga bituin, ang araw, ang buwan, at iba pang bagay sa kalangitan, ay umiikot sa ating mundo. Ang geocentric na pananaw na ito sa daigdig ay binitbit ng kanlurang kabihasnan ng mahigit isang libong taon.

Pinaniwalaan ito ng mga pilosopong Griyego sa pangunguna ni Aristotle. Di-kalaunan, niyakap at pinalaganap naman ito ng Simbahang Katoliko sa Roma patungo sa panahon ng paghahari ng piyudalismo sa Europa. Hanggang ngayon, hindi pa rin buong-buong tinalikuran ng naturang Simbahan ang pananaw na ito. Sa pamamagitan ng masusing obserbasyon at pagtingala sa kalangitan, nakita ng isang astronomo sa Krakow, Poland na mali ang pananaw na ito.

Ang laboratoryo noon ni Nikolas Kopernikus sa Krakow ay isa na ngayong kilalang museo na dinadayo ng mga turista sa lumang lungsod na ito sa bansang Poland. Sa panahon ni Kopernikus noong huling bahagi ng ika-15 na siglo, ang lungsod ay sentro ng isang makapangyarihang kaharian sa Gitnang Europa. Dambuhala ang mga instrumento ni Kopernikus na siyang ginagamit ng astronomo upang mabuo ang kanyang pananaw tungkol sa lugar ng ating mundo sa kalwakan.

Sayang at wala akong kamera noong bumisita ako doon noong 2009, kasama ng iba pang mag-aaral sa European Summer School of Chronobiology sa Jagiellonian University. Malamang, inayos na rin ng tagapamahala ng museo ang instrumentong iyon na maaaring sinira noon nang dahan-dahan ng panahon. Gamit ang mga instrumentong iyon, sinubaybayan niya ng ilang taon ang galaw ng araw, buwan, mga bituin, at mga planeta. Batay sa kanyang pagsusulat, nakita niya na ang Earth ay umiikot sa Araw, hindi ang kabaligtarang galaw na siyang pinaniwalaan ni Aristotle at ng Simbahang Katoliko. Ang mga pananaw ni Kopernikus ay sinulat niya sa isang aklat. Ngunit dahil taliwas ito sa pananaw ng Simbahan, hindi siya pinahintulutang ilathala o isapubliko ito. Nang mailabas ang kanyang aklat, pinagbawalan ang mga tao na basahin ito.

Ang panahon ni Kopernikus ang itinuturing ng maraming historian na simula ng pagtubo ng natural science. Hanggang ngayon, hindi pa rin tumitigil sa paglalabas ng maliliit at malalaking tuklas ito. Kalahating milenyo mula kay Kopernikus, ano na ba ang antas ng pag-unawa ng mga astronomo sa buong sangkalawakan? Nitong nakaraang buwan, lumabas ang isang lathalain mula sa grupong BICEP2, na siya ring pangalan ng eksperimento. Dahil hindi basta-basta ang nais patunayan at sukatin ng eksperimentong BICEP2, metikuloso at madetalye ang lathalain na hinati ng grupo sa limang magkakahiwalay na papel. Ang pangunahing resulta ng eksperimento ay tinalakay sa unang papel na may pamagat na “Detection of B-Mode Polarization at Degree Angular Scales”.

Larawan ng Dark Sector Laboratory sa South Pole kung saan nakatira ang teleskopyong BICEP2. Tingnan ang iba pang larawan sa website ng BICEP/KECK

Una itong isinapubliko ng grupo sa website na arXiv.org at may reference number na arXiv:1403.3985. Ang iba pang papel ay nagtatalakay sa iba pang aspekto ng proyekto: ang ikalawang papel ay naglalaman ng detalye ng kondukta ng eksperimento at ng katangian ng data na nakalap; ang ikatlo ay sa paraan ng pagbutingting ng data; ang ikaapat ay sa tinatawag na beam sytematics na hindi ako sigurado kung ano talaga; at ikalaima ay sa ginamit na detektor na ginawa ng California Institute of Technology at Jet Propulsion Laboratory. Ang mayroon lang akong kopya ay ang I at II na mga papel, at dalawang linggo ko na rin silang sinusubukang unawain: Hindi po madali itong basahin at sobrang espesyalisado ang dalawang papel na labas na rin sa aking espesyalisayon.

Ang 19-pahinang unang papel (version 2) ay nag-ulat sa naging resulta (findings) ng kanilang taun-taong obserbasyon. Ginawa ito doon sa napakalamig na Antartica sa South Pole, sa isang pasilidad sa Amundsem-Scott South Pole Station, na ginamit din sa iba’t ibang pananaliksik mula pa noong 1958. Doon daw sa South Pole pinaka-“malinis” ang kalangitan: malayo sa liwanag mula sa mga ilaw ng kalunsuran, manipis ang hangin (atmosphere), halos walang pagbabago sa klima ng mahabang panahon, at angkop na angkop ang klima para sa pagsusukat ng radiation mula sa kalawakan. Inulat ng grupo na binubuo ng 47 na siyentistang nagsulat ng papel (may iba pang pangalan sa pangalawang papel) mula sa bansang US (40), Canada (4), UK (1), Pransya (1) at Chile (1) na ang teoryang tinatawag na inflationary cosmology ay matagumpay na nakakapagpaliwanag sa mga katangian ng radiation na microwave na sumambulat mula sa kalawakan at nasusukat dito sa ating planeta.

Ang radiation na ito na tinatwag ding Cosmic Microwave Background (CMB) na aksidenteng natuklasan noong 1960s ni A.A. Penzias at R.W. Wilson ay pinaniniwalaang resulta ng nangyaring Big Bang. Ang Big Bang ang simula ng sangkalawakan: mula sa mas maliit pa sa atom ay lumobo ito sa lapad na mga 100 bilyong kilometro sa loob ng kalahating milyong taon. Ang napakalakas na liwanag sa sangkalawakan sa yugtong ito ang sinasabing siyang pinagmumulan ng CMB na nasusulat natin sa kasalukuyan, 13.7 bilyong taon pagkatapos ng Big Bang. Sa madaling salita, ang resulta ng pagsususkat ng BICEP2 ay nagbigay ng mas malalim na ebidensiya sa kawastuhan ng teorya sa Big Bang.

Ang Big Bang ay isang mathematical na hula (prediction) mula sa teorya ng general relativity ni Einstein na binuo niya noong 1915. Ang kasalukuyang porma ng teoryang ito ay iyong bersiyon ng 1917 na may isinama siyang isa pang bagay na tinatawag na cosmological constant. Sa pamamagitan ng pagbusisi sa equation ni Einstein, natuklasan noong 1922 ng Rusong matematikong si Alexander Alexandrovick Friendmann na ang sangkalawakan na nagsimula sa napakaliit na bagay at dahan-dahang lumaki. Tinawag itong pinakasimula ng sangkalawakan na Big Bang. Taong 1929 naman nang mapansin ng astronomong si Edwin Hubble na ang sangkalawakan ay lumolobo batay sa kanyang obserbasyon sa galaw ng malalayong bituin at galaxy.

Ang matematikong tuklas ni Friedmann at ang eksperimental na natuklasan ni Hubble ay tila nagtugma. Lalo pa itong pinagtibay ng aksidenteng natuklasan ng CMB noong 1965. Ang CMB ang tinuturing na natira sa napakalakas na liwanag na idinulot ng Big Bang. Ang liwanag na iyon ay patuloy pa ring tumatakbo sa kalawakan hanggang ngayon, bagamat nag-iba na ito ng anyo: ang dating liwanag (visible radiation) ay naging microwave radiation na ngayon. Ang detalyeng katangian ng CMB ang sinulat ng mga sopistikadong kagamitan tulad ng BICEP2. Ang mga obserbasyong nagawa hinggil sa CMB ang lalong nagpatibay sa teoryang umusbong mula sa mga ideya ni Einstein.

Isang katangian ng CMB na lumalabas sa kalkulasyon (mathematical prediction) ng mga matematikong nagtataguyod ng bersiyon ng teoryang GR na mayroong cosmological constant (ito ang 1971 na equation ni Einstein) ay ang pagkakaroon ng tinatawag na polarisasyon ng radiation. Malalaman sa pag-aaral ng elektromagnetikong radiation na ito ay may dalawang component: Electric Field (E) at Magnanetic field (B). Ayon sa teoryang inflationary cosmology, ang bersiyon ng teoryang GR na binanggit, ang polarisasyon ng CMB ay may natatanging katangian na maaaring sukatin upang makumpirma. Ang katangian ng E-mode polarizatiom ay nasukat noong 2002 ng eksperimento (QUaD, BICEP1, WMAP, QUIET, CAPMAP, CBI, BOOMERanGO3, at MAXIPOL). May isa namang katangian ng B-component ng CMB, ang tinatawag na lamang B-mode polarization, na nasukat kamakailan ng iba pang eksperimento (South Pole Telescope, Polar Bear). Pangalawang katangian ng B-component ang nasukat ng BICEP2. Ito ang tinatawag na inflationary gravitational wave B-mode polarization na mas mahirap daw sukatin kaysa sa lensing B-mode. Mas mahina daw ang signal nito. Kumbaga, ang inflationary B-mode ay signal mula sa mas malayong estasyon ng radyo, kailangan mo ng mas malakas at mas sensitibong antenna ng BICEP2 na nakasagap nito para makumpirmang totoo ang sinasabi sa teorya. Marami pang ibang eksperimento na nais sukatin ito maliban sa BICEP2 (ABS, ACTPOL, CLASS ground-based telescopes; EBEX, SPIDER, PIPER balloon experiments) kasama na ang satellite mission ng ESA na Planck.

Kapansin-pansin ang pangunguna ng US sa larangang ito. Ngunit pagdating sa teoretikal na aspeto, tila malaki ang naging papel ng dating Soviet Union--ang karibal ng US sa maraming bagay hanggang sa ito ay malusaw noong unang bahagi ng dekada ’80. Kapansin-pansin ang mga pangalang Ruso sa mga binanggit na reference ng papel ng BICEP2. Maalala na matindi ang naging paligsahan ng dalawang bansang ito sa larangan ng astronomy simula noong lumipad ang Sputnik I, ang pinakaunang artipisyal na satellite.

Para sa maraming Pilipino at iba pang mamamayan ng mundo, hindi na mahalaga kung sino ang nauuna sa pagtuklas ng katotohanan tungkol sa kalawakan. Ang kaalaman na napupulot natin sa mga tuklas sa ibang bansa ay nariyan sa iba’t ibang lathalaing unti-unti ng nagiging libre na basahin sa Internet. Nasa sa atin na kung paano natin ito gagamitin. May gamit man na materyal o wala, ang kaalaman tungkol sa kalawakan ay may kakayahang palawakin o palayain ang ating isipan upang mas mapatibay natin ang tamang pananaw sa daigdig.

Tuwing maririnig ko ang kanta ni Jason Mraz ay naaalala ko rin ang kanta ng Asin na “Tuldok”.

(Maliban sa dalawang BICEPZ na papel, nakatulong din sa pagsulat ng artikulong ito ang mga sumusunod na lathalain:

[1] Christopher J. Conselice, The Universe’s invisible hand, Scientific American, February 2007 (download PDF)
[2] Jon Mosallem, A curious attraction, Harper’s Magazine, October 2007 (download PDF)
[3] Michael D. Lemonick, Let there be light, Time, September 4, 2006 (link)
[4] Roger Penrose, The Rediscovery of Gravity, from the book by Graham Farmelo (ed), It Must Be Beautiful, Granta Books 2003)