Første ... anden ... tredje ... solgt til den herre. Sådan hører man på auktioner, og sandsynligheden er, at køber er glad, men også snydt. I økonomisk teori hedder det ’vinderens forbandelse’, altså risikoen for, at varen er ble-vet købt for dyrt i forhold til, hvad den egentlig er værd for køber. Utallige eksperimenter viser, at overbud sker i rig-tig mange tilfælde. Det er et problem, som ikke kun gør sig gældende på auktioner og børser, men ifølge den græ-ske statistiker John Ioannidis fra Tufts University også ved offentliggørelsen af artikler i de store tidsskrifter (kortlink.dk/5vks). I jagten på at komme i Science eller Nature kan det nemt ske, at det er de lidt for gode og lidt for sensationelle forskningsresultater, der løber med op-mærksomheden – på bekostning af mere kedelige, men også mere korrekte resultater.

der er ikke tale om snyd. Det er et psykologisk problem. Og det er et resultat af selve strukturen i den måde, som man belønner på. Psykologer og neuroøkonomer har prø-vet at forklare fænomenet med, at folk er bange for at tabe, eller at de bliver superglade, når de vinder over andre. I en ny artikel i fagbladet Science (pas på overbuddet!) viser Mauricio Delgardo fra University of Pittsburgh, at fæno-menet kan skyldes en overiltning af striatum, altså et om-råde i hjernen, som relaterer sig til dopaminproduktion og belønning. Men Delgardo viser også, at der er et stærkt socialt element i menneskers overbud: Når konkurrencen og angsten for at være en social taber er stor nok, mister mange forsøgspersoner jordforbindelsen på et eller andet tidspunkt, og kaster sig ud i vilde bud.

Måske har vi her fat i et væsentligt motiv for kollektive fantasmer. Vores individuelle søgen efter et godt liv får os sjældent til at springe ud over en skrænt i håbet om at fly-ve. Men når konkurrencen om belønningen er stor nok, og den sociale anerkendelse afhængig deraf, kan det sag-tens ske. Og det ser ud til, at den slags overbud sker i alle

områder af intellektuel stræben, om det er forskningen, religionen eller almindelig, kapitalistisk spekulati-on. ‘Teorien Om Alt’, troen på ‘Para-dis’ og ‘Uendelig Vækst’ er alle sam-men kollektive fantasier fra overbud-dets eventyrland. Og mere end det: De kan være virksomme målestokke for vores sociale adfærd. Fysikere kan jage vilde teorier, religiøse menne-sker kan blive fundamentalister og almindelige kræmmere kan tage alt

for store lån. De føler sig som vindere, og forbandelsen lægger de først mærke til alt for sent, hvis overhovedet.

Også trOen på gud kan i øvrigt forklares i overbuddets lys. Det blev gjort af den berømte matematiker og filosof Blaise Pascal (1623-62), der opfandt følgende gudsbevis: Enten tror man på, at der findes en straffende Gud, eller man gør ikke. Først: Hvis jeg tror, at Gud eksisterer, men han faktisk ikke eksisterer, har jeg ikke tabt det store. Hvis han til gengæld eksisterer, vil jeg have opnået uen-delig lykke. Omvendt: Hvis jeg ikke tror på Gud, og han ikke eksisterer, har jeg ikke vundet det store. Men hvis han alligevel viser sig at eksistere, selvom jeg ikke troede på ham, så vil jeg leve i evig lidelse (husk, at Gud straffer dem, som ikke tror på ham!).

det ville altså være dumt af mig ikke at tro på Gud. Så, med det argument i baghånden – hvorfor ikke tro på alt, hvad de siger på børsen, i fagbladene og i kirken? Der er (næsten) intet at tabe og alt at vinde. Første … anden ... tredje … solgt til den herre. j

I overbuddets lys

Træer er smukke, træer er livsnødvendige og træer er høj-teknologi. Forskere har for første gang bygget et fungeren-de syntetisk system, der kan efterligne træers passive transport af vand fra rod til top. Det er en lille revolution med et utal af fremtidige anvendelsesmuligheder.

Ifølge termodynamikken kan fly-dende vand ved negativt tryk kun ek-sistere i en metastabil tilstand. Van-det har med andre ord tendens til at skifte tilstand fra flydende form til gasform ved ganske små ændringer i enten tryk eller volumen. Hvis dette skete, ville der dannes luftembolis-mer inde i træet, som ville ødelægge vandtransporten. Men hvis man kan undgå dannelse af disse huller, kan der eksistere et tryk (som snarere burde kaldes et ‘træk’ eller en ‘spændthed’) på flere hundrede at-mosfærer under nul.

Minutiøs kontrolFor at lave et syntetisk træ, var det derfor vigtigt for forskerne at bruge et materiale, hvori vandets forskelli-ge tilstande kan kontrolleres minuti-

øst. De fandt det i den hydrogel, der bruges til at lave bløde kontaktlinser af. Ud over at kunne fungere som en væge, består den af bittesmå porer, der gør, at de kapillære processer kan skabe den nødvendige spændthed i væsken. Det betød blandt andet, at porerne måtte have en diameter målt i nanometer.

Hydrogelen gør netop det: Den blander vandet med gelens polymer-netværk, sådan at porerne effektivt er af molekylær størrelse. Ikke mere end ti nm. Det viser sig, at vandet kan være i ligevægt med gelen ved en luft-fugtighed på 85 procent og ved et tryk på -220 atmosfærer. Ved at grave små kapillærer ned i gelen, kunne Whee-ler og Stroock derfor skabe en struk-tur på lidt over fem centimeter, der i sin funktion efterligner et træ: To

netværk af kapilærer, et til rødderne og et til bladene, forbundet med en enkelt kanal som ‘stamme’.

Ved at eksperimentere med vand-gennemstrømningen kunne de i en artikel i fagbladet Nature vise, at de-res ‘syntetiske træ’ virker som en ne-gativ trykpumpe, der kan generere op til ti atmosfærer i pumpe-poten-tiale – hvilket svarer til at trække vand mere end 100 meter op imod tyngdekraften. Til sammenligning er den tidligere rekord med nogle svampelignende strukturer 0,7 at-mosfærer.

Bekræfter gammel teoriDe to ingeniørers eksperimentelle forsøg og dets resultater er et stærkt tegn på, at Dixons og Jolys oprindeli-ge teori er korrekt. Vandet trækker

sig selv op i de lange smalle kapillæ-rer, som et Münchhausen-reb, mod-sat tyngdekraften, i et evigt forsøg på at udjævne trykforskellen mellem rod og blade. Oppe ved membranen mellem bladet og luften er der en voldsom trykforskel, og når man punkterer et blad vil man også få van-det i de berørte kapillærer til at falde sammen med et plask, men da de er utallige, vil træet stadig kunne pum-pe vand op, passivt og mekanisk.

Bortset fra at bekræfte, at transpi-ration er en mekanisk, og ikke en bio-logisk, proces, viser eksperimentet også nye veje til at studere vand un-der spændthed – noget der er et me-get underbelyst fænomen.

»Vand er den mest studerede sub-stans i verden, men alligevel findes der en stor metastabil region i dets fa-

sediagram, som endnu ikke er blevet kortlagt,« sagde Stroock i forbindelse med offentliggørelsen af artiklen. Der er stadig masser af åbne spørgs-mål i dette område, og det syntetiske træ kunne være et godt værktøj til at undersøge dem.

teknologiske anvendelserDe teknologiske anvendelser venter nu på at blive udviklet. Træet viser, at der ikke findes nogen fundamental grænse for at gøre brug af væsker ved et stort negativt tryk.

Det mest opsigtsvækkende resultat er, at det syntetiske træ konstant kan ekstrahere væske fra en beholder med undermættet vanddamp (dvs. fra luft med 95 procents luftfugtig-hed), hvilket betyder, at det vil være teknisk muligt at lave rent vand i om-

råder, der normalt anses for at være for tørre til landbrug, eller som er alt for for-urenede til at levere drikkevand. De syntetiske træer ville også kunne bruges til at udvikle effektive passiv-sy-stemer til overførslen af varme over lan-ge afstande og mod tyngdekraften.

For eksempel kunne ‘bladene’ i sådan et system trække en kølende væske op i en bygning, hvor den så kunne fordam-pe i solvarmen under taget. Vanddam-pen ville derefter fordele sig og konden-seres forneden, hvilket ville få tempera-turen til at falde.

Et sådant passivt kølingssystem, som kaldes ‘heat pipes’, bruges allerede på centimeterskala i bærbare computere, hvor varmedampe transporteres ud til ventilatoren. Principperne bag det syn-tetiske træ ville kunne bruges til at ska-lere teknologien op i husstørrelse. j

IngenIørkunstAf Robin Engelhardt roe@ing.dk

Da ingeniører i begyndelsen af 1800-tallet byggede de første statio-nære dampmaskiner for at pumpe vand ud af minerne, kunne end ikke de kraftigste af dem løfte vandet me-re end ni meter op igennem røret. Det viste sig at være teoretisk umu-ligt at komme højere, fordi vandsøj-len i virkeligheden ikke løftes af pumpens ‘sug’ – men af det atmo-sfæriske tryk, der skubber væsken op nedefra, når pumpen mindsker trykket i røret. Ved komplet vakuum i røret vil vandet maksimalt kunne stå 10,3 meter højt.

Misundeligt kiggede ingeniører-ne på træerne ved siden af minerne. Hvordan kunne træer så klare at løf-te vand 40-60 meter – ja, helt op til over 100 meter, som tilfældet er med det store californiske nåletræ Se-quoia?

Faktisk har biologer og ingeniører i århundreder spurgt sig selv om, hvad det er for et trick, træer bruger til at transportere vandet fra deres rødder op til deres blade. Den frem-herskende teori har været, at træer virker som en væge: Tab af vand-damp fra bladene reducerer vand-trykket i bladet i forhold til det atmo-sfæriske tryk, hvilket får det flyden-de vand i jorden til at blive suget pas-sivt op i rødderne, bevæge sig op igennem stammen, og derved ud-ligne trykforskellen til bladene og holde dem vandfyldte.

Processen kaldes transpiration, men den forklarer ikke, hvordan en træstamme er anderledes end et al-mindeligt sugerør, og derfor heller ikke, hvorfor den er så meget bedre til at transportere vandet opad end de energikrævende pumper.

I 1895 foreslog den irske plante-biolog Henry Horatio Dixon sam-men med ingeniøren John Joly, at

transporten opad må skyldes vand-molekylernes gensidige tiltræk-ning, der skaber en form for træk. De kaldte deres mekaniske forkla-ringsmodel for ’cohesion-tension theory’ (sammenhængs-spændt-heds-teorien), som gik imod et stort antal biologer, der understøttede en mere vitalistisk teori om en form for aktiv transport. Men helt konkret har man ikke kunnet eftervise teori-en før nu, 113 år efter den blev for-muleret for første gang.

negativt absolut trykDet er de to kemiingeniører Tobias D. Wheeler og Abraham D. Stroock fra Cornell University i New York, der nu eksperimentelt har bekræftet og forfinet Dixons og Jolys oprinde-lige idé. Planters fundamentale trick består i at skabe en enorm tryk-forskel mellem atmosfæren og det indre i bladenes væv. Inde i vævet, i det såkaldte xylem, er der nanome-tersmå porer, som holder vandet i en tilstand af ‘negativt tryk’. Et begreb, der i klassisk forstand kan synes me-ningsløst. Der er jo ikke noget, der kan være mindre end ingenting i va-kuum, altså ved et tryk på nul.

Men vand er en meget speciel væ-ske. Det kan sættes i en tilstand af negativt absolut tryk, på grund af dets høje overfladespænding. Idet de enkelte vandmolekyler tiltrækker hinanden, kan de sættes sådan sam-men, at de trækker i hinanden som i et reb.

Man kender til fænomenet over-fladespændning i almindelige vand-dråber, der tiltrækker hinanden. Idet vandmolekylerne søger indad i dråben – der, hvor tiltrækningen er størst – vil dråbens overfladeareal al-tid søge at være så lille som muligt, altså en kugle. Når to dråber derfor rører ved hinanden, vil de trække i hinanden indtil en ny og større, rund dråbe er dannet.

Vand er den mest studerede substans i verden, men alligevel findes der en stor metastabil region i dets fasediagram, som endnu ikke er blevet kortlagt. Abraham D. Stroock

meTA Science

Af Robin Engelhardt Journalist på Ingeniøren roe@ing.dkVandets

vej til træets top

18 Ingeniøren · 1. sektion · 17. oktober 2008

POLY sCIenCe nAtuRvidEnskAbFilosoFi ERkEndElsE

19Ingeniøren · 1. sektion · 17. oktober 2008

Måske har vi her fat i et væsentligt motiv for kollektive fantasmer.

et træ kan anskues som et system for vandcirkulation i tre dele: rødder, en stamme og blade. For første gang har ingeniører lavet et syntetisk træ, der efterligner træets enestående evne til at løfte vand op i store høj-der, og fanget de fysiske principper bag processen.

Det sYntetIske træ består af en hydrogel og har to netværk af kapillærer – et som rodnet og et som blade – forbundet med en enkelt kanal, som udgør stammen. På grund af kapillærernes mikroskopiske størrelse (ca. ti nm) trækkes vandet passivt opad, kun ved hjælp af vandmolekylernes gensidige tiltrækning, som i et reb. disse bittesmå nanovandrør har et negativt ab-solut tryk, som gør at vandet teoretisk set kan træk-kes flere hundrede meter op imod tyngdekraften. tv. ses en illustration af det syntetiske træ, som forske-re har skabt i en størrelse på ca. 5 cm. Herunder et mi-kroskopfoto af de kapillære strukturer, der danner po-rer på kun ti nm.

en af De anVenDeLser af det syntetiske træ, der nu venter på at blive udvik-let, kan f.eks. være køling af bygninger (tv.): vandet vil kunne trækkes passivt op igennem kapillærerne, hvor-efter det fordamper i top-pen under taget. vanddam-pen fordeles i bygningen og kondenseres igen i bunden, og processen starter forfra.

Det sYntetIske træ

Grafik: Nanna Skytte og Troels Marstrand