Ученые до сих пор получают. Как работают анестетики? Почему у жирафов длинные шеи
Наука появилась ради необходимости отвечать на вопросы людей.
И вроде бы большая часть сложных явлений изучена вдоль и поперёк, а осталась «самая малость» - постичь природу тёмной материи, разобраться с проблемой квантовой гравитации, решить задачу размерности пространства-времени, понять, что такое тёмная энергия (и ещё несколько сотен подобных вопросов).
Однако до сих пор остаются и более простые, казалось бы, явления, но которые учёные не в силах объяснить до конца.
Что такое стекло?
НОБЕЛЕВСКИЙ ЛАУРЕАТ УОРРЕН АНДЕРСОН ОДНАЖДЫ СКАЗАЛ: «Самая глубокая и интересная из неразрешённых проблем в теории твёрдого состояния кроется в природе стекла». И хотя стекло известно человечеству уже не первое тысячелетие, в чём причина его уникальных механических свойств, учёные до сих пор не понимают. Из школьных уроков мы помним, что стекло - это жидкость, но так ли это? Учёные точно не знают, какова природа перехода между жидкой или твёрдой и стекловидной фазами и какие физические процессы приводят к основным свойствам стекла.
Процесс формирования стекла не удаётся объяснить с помощью ни одного из нынешних инструментов физики твёрдого тела, многочастичной теории или теории жидкостей. Если описать вкратце, жидкое расплавленное стекло при охлаждении постепенно становится всё более вязким, пока не обретает жёсткость. В то время как при формировании кристаллических твёрдых тел, например, графита, атомы в один момент образуют привычные периодические структуры. Тарун Читра, исследователь молекулярной динамики, объясняет организацию молекул в разных веществах на примере танца:
Идеальное твёрдое тело - это как медленный танец, когда два партнёра вместе с другими парами движутся вокруг своей стартовой позиции на танцевальной площадке.
Идеальная жидкость - это как вечеринка знакомств, когда каждый старается потанцевать со всеми в комнате (это свойство называется эргодичность), при этом средний темп, с которым все танцуют, примерно одинаковый.
Cтекло же по этой аналогии похоже на танец, когда группа людей разделяется на меньшие подгруппы и каждая кружится в своём хороводе. Вы можете меняться партнёрами из своего круга, и этот танец происходит вечно.
Стекло ведёт себя так, что его пока невозможно описать равновесной статистической механикой. В частности, субэкспоненциальные автокорреляции и кросскорреляционная функция стекла могут быть получены путём бесконечного числа случайных процессов. До какого-то момента система «работает» более-менее понятно и предсказуемо, но, если наблюдать за ней достаточно долго, вы начинаете видеть, как некоторые особенности лучше описываются теорией вероятности и случайных процессов.
Почему велосипед не падает на бок?
КОНСТРУКЦИЯ ВЕЛОСИПЕДА ДОВОЛЬНО ПРОСТА, и, кажется, что давно понятно, как и почему двухколёсное средство сохраняет отличную устойчивость. Всегда считалось, что в сохранении баланса велосипеда важнейшую роль играют два механизма. Первый - автоматическое подруливание, или эффект кастора: если велосипед наклоняется в какую-то сторону, переднее колесо само поворачивается туда же, после чего центробежная сила возвращает колесо в начальное положение. Второй механизм связывают с гироскопическим моментом вращающихся колёс.
Американский инженер Энди Руина с коллегами взялся опровергнуть оба этих утверждения. Они сконструировали велосипед, похожий на самокат, у которого переднее колесо касается опоры перед точкой пересечения с нею оси передней вилки, что «отменяет» действие кастора. А кроме того, переднее и заднее колёса связаны с двумя другими, вращающимися в обратную сторону, и тем самым обнуляющими гироскопический эффект.
Тем не менее этот велосипед не так уж и быстро падает на бок. По сути, равновесие он держит не хуже обычного велосипеда и даже демонстрирует то же самое автоматическое подруливание. По результатам эксперимента авторы сделали вывод, что оба эффекта - и кастора, и гироскопа - играют важную роль в сохранении баланса едущего велосипеда, но оба не являются критически важными для него.
Отчего же не падает велосипед, до конца так и неизвестно. По последним предположениям инженеров, ключевую роль в этом играет особое распределение нагрузки.
Как работает плацебо?
О плацебо, или веществах, которые не имеют явных лечебных свойств, но положительно воздействуют на организм, известно давно. В основе эффекта плацебо лежит психоэмоциональное воздействие. Но исследователи не раз доказывали, что плацебо, не имеющее активных веществ, может стимулировать реальные физиологические реакции, в том числе изменение частоты сердечных сокращений и артериального давления, а также химической активности в головном мозге. Плацебо также помогает избавиться от болей, депрессии, тревоги, усталости и даже некоторых симптомов болезни Паркинсона.
То, как наша психика может воздействовать на здоровье, до сих пор до конца не ясно, и учёные не могут раскрыть механизмы, лежащие в основе физиологических реакций на плацебо. Очевидно, что в эффекте сплетено много различных аспектов, при этом лекарства-пустышки не оказывают влияния на источник или причину заболевания. Опытным путём установлено, что реакция организма различается в зависимости от способа доставки плацебо (при приёме таблеток или инъекциях). Также плацебо дают только ожидаемый, то есть известный заранее, терапевтический эффект. И чем выше ожидания - тем сильнее эффект плацебо. Кроме того, известно, что его можно усилить при активном вербальном воздействии на пациента. Действию плацебо подвержены далеко не все. Чаще плацебо действует на экстравертов, людей с повышенным уровнем тревожности, мнительности, неуверенности в себе.
В октябре 2013 года было опубликовано исследование, демонстрирующее, что плацебо-эффект связан с повышением альфа-активности головного мозга. Альфа-волны возникают в расслабленном состоянии, которое похоже на лёгкий транс или медитацию, - то есть в наиболее внушаемом состоянии. Эффект плацебо оказывает значительное воздействие на нервную систему человека в области спинного мозга. Но пока подробно описать механизм его воздействия так никто и не смог.
Что значил wow-сигнал из далёкого космоса?
15 АВГУСТА 1977 ГОДА ПРОИЗОШЛО ОДНО ИЗ САМЫХ ЗАГАДОЧНЫХ СОБЫТИЙ В ИСТОРИИ ИЗУЧЕНИЯ КОСМОСА. Доктор Джерри Эйман во время работы на радиотелескопе «Большое ухо» в рамках проекта SETI зафиксировал сильный узкополосный космический радиосигнал. Его характеристики (полоса передачи, соотношение сигнала и шума) соответствовали ожидаемым от сигнала внеземного происхождения. Поражённый этим, Эйман обвёл соответствующие ему символы на распечатке и подписал на полях «Wow!». Эта подпись и дала название сигналу.
Сигнал исходил из области неба в созвездии Стрельца, примерно в 2.5 градусах к югу от звёздной группы Хи. Однако после долгих лет ожиданий повторения чего-то подобного ничего не произошло.
УЧЁНЫЕ УТВЕРЖДАЮТ, ЧТО ЕСЛИ СИГНАЛ И ИМЕЛ ВНЕЗЕМНОЕ ПРОИСХОЖДЕНИЕ, то существа, которые его отправили, должны принадлежать к очень и очень продвинутой цивилизации. Чтобы послать такой мощный сигнал, требуется как минимум 2,2-гигаваттный передатчик, который намного мощнее любого из земных (например, система HAARP на Аляске, одна из самых мощных в мире, предположительно способна передать сигнал до 3600 кВт).
В качестве одной из гипотез, объясняющих мощность сигнала, предполагается, что изначально слабый сигнал был значительно усилен благодаря действию гравитационной линзы; однако это по-прежнему не исключает возможности его искусственного происхождения. Другие исследователи предполагают возможность вращения источника излучения наподобие маяка, периодическое изменение частоты сигнала или его однократность. Существует также версия, что сигнал был отправлен с перемещающегося инопланетного звездолёта.
В 2012 году к 35-летию сигнала обсерватория Аресибо направила ответ из 10 000 закодированных твитов в направлении предполагаемого источника. Однако получил ли их кто-нибудь, неизвестно. До сих пор wow-сигнал остаётся одной из главных загадок для астрофизиков.
Как неживая материя становится живой?
В НАУЧНОМ МИРЕ СЕГОДНЯ ПРЕОБЛАДАЕТ КОНЦЕПЦИЯ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ЭВОЛЮЦИИ, согласно которой первая жизнь зародилась сама по себе из неорганических компонентов в результате физических и химических процессов. То, как из неживой материи происходит живая, описывает теория абиогенеза. Однако в ней существует масса проблем.
Известно, что основными компонентами живого вещества являются аминокислоты. Но вероятность случайного возникновения определённой аминокислотно-нуклеотидной последовательности соответствует вероятности того, что несколько тысяч букв из наборного типографского шрифта будут сброшены с крыши небоскрёба и сложатся в определённую страницу романа Достоевского. Абиогенез в его классическом виде предполагает, что такое «сбрасывание шрифта» происходило тысячи раз - то есть столько, сколько понадобилось, пока тот не сложился в требуемую последовательность. Однако по современным подсчётам на это ушло бы на много больше времени, чем существует вся Вселенная.
При этом в лабораторных условиях все попытки создания искусственной живой клетки ни разу не увенчались успехом. Полный набор аминокислот и нуклеотидов и простейшую бактериальную клетку по-прежнему разделяет пропасть. Возможно, первые живые клетки очень сильно отличались от тех, что мы можем наблюдать сейчас. Также большое количество учёных поддерживают гипотезу о том, что первые живые клетки могли попасть на нашу планету благодаря метеоритам, кометам и другим внеземным объектам.
Почему люди делятся на левшей и правшей?
ЗА ПОСЛЕДНИЕ 100 ЛЕТ УЧЁНЫЕ ДОВОЛЬНО ХОРОШО ИЗУЧИЛИ ПРОБЛЕМУ, почему люди преимущественно используют одну руку и почему чаще это именно правая рука. Однако стандартного эмпирического тестирования правшей или левшей нет, так как учёные до конца не могут понять, какие механизмы участвуют в этом процессе.
Учёные расходятся во мнении, какой процент человечества является правшами, а какой левшами. В целом считается, что большинство (от 70 % до 95 %) - правши, меньшинство (от 5 % до 30 %) - левши, также существует неопределённое число людей с наблюдающейся полной симметрией. Доказано, что на леворукость и праворукость влияют гены, но точный «ген левши» пока не выявлен. Существует доказательство того, что на склонность к использованию правой или левой руки могут влиять социальные и культурные механизмы. Самый характерный пример этого, как учителя переучивали детей, заставляя при писании переключаться с левой руки на правую. При этом на данный момент более тоталитарные общества имеют меньше леворуких, чем более либеральные общества.
Портрет Поля Брока
Некоторые исследователи говорят о «патологической» леворукости, связанной с мозговыми травмами во время родов. В 1860-х годах французский хирург Поль Брока отметил взаимосвязь между активностью рук и полушариями мозга. Согласно его теории, половинки мозга соединены с половинками тела крест-накрест. Но на данный момент известно, что эти связи не являются такими простыми, как их описывал Брок. Исследования, проведённые в 1970-х годах, показали, что большинство левшей имеют одинаковую левополушарную активность, типичную для всех людей. При этом только часть левшей имеют различные отклонения от нормы.
Изучая проблемы леворукости и праворукости приматов, учёные установили, что большинство животных в отдельной популяции является либо левшами, либо правшами. При этом отдельные обезьяны часто развивают свои индивидуальные предпочтения.
В итоге у нас пока имеются только общие представление о причинах праворукости, и исследователям пока только предстоит детально разобраться во всех механизмах их формирования.
Почему мы спим?
МЫ СПИМ 36 % СВОЕЙ ЖИЗНИ, НО УЧЁНЫЕ ДО КОНЦА НЕ МОГУТ ОБЪЯСНИТЬ ЕГО ПРИРОДУ. Людям свойственен сон, поскольку это заложено в наших генах, но почему такое состояние появилось в процессе эволюции - загадка. Кроме теплокровных животных (млекопитающих и птиц), ни у кого из живых существ этих форм сна нет, и в чём заключаются преимущества сна - до сих пор непонятно.
УЧЁНЫЕ УЖЕ ВЫЯСНИЛИ, ЧТО ВО ВРЕМЯ СНА БЫСТРЕЕ РАСТУТ МЫШЦЫ, ЛУЧШЕ ЗАЖИВЛЯЮТСЯ РАНЫ, а также ускоряется синтез протеинов. Другими словами, сон помогает организму восполнить то, что он потерял во время бодрствования. Недавние исследования доказали, что во время сна наш мозг очищается от токсинов, и если человек мешает этому процессу (иными словами - не спит), у него могут начаться психические отклонения. Кроме того, во время отдыха в мозге ослабляются или разъединяются связи между клетками, таким образом у нас «освобождается место» для поступления новой информации. В мозге генерируются новые синапсы, поэтому недосыпание грозит снижением способности приобретать, обрабатывать и вспоминать информацию.
Во время сна мозг часто «проигрывает» некоторые эпизоды, которые случились с нами в течение дня, и, по мнению исследователей, этот процесс помогает укрепить нашу память. Хотя содержание сновидений определяется реальными впечатлениями, наше сознание во сне отличается от нашего сознания в период бодрствования. Во сне наше мироощущение оказывается гораздо более образным и эмоциональным. Мы видим различные картины, переживаем по их поводу, а осмыслить должным образом не можем. Учёные полагают, что синхронизирующие механизмы, господствующие в сонном мозге, в большей мере связаны с первой сигнальной системой и эмоциональной сферой. Но что же представляют собой сновидения, ответить однозначно пока нельзя.
Почему кошки мурлычут?
НИКТО НЕ ЗНАЕТ НАВЕРНЯКА, ПОЧЕМУ КОШКИ МУРЛЫЧУТ. Мурлыкание отличается от многих других звуков, издаваемых животными, тем, что вокализация происходит на протяжении всего дыхательного цикла (и на вдохе, и на выдохе). Когда-то считалось, что звук производился благодаря потоку крови, проходящему через нижнюю полую вену, но теперь большинство учёных согласны, что в процессе извлечения звука участвуют гортань, мышцы гортани и нейронный осциллятор.
Котята учатся мурлыкать, как только им исполняется пара дней. Ветеринары предполагают, что их мурлыканье означает что-то наподобие человеческих слов «мама», «я в порядке» или «я здесь». Эти звуки способствуют укреплению связей между котёнком и его матерью.
Но когда котёнок вырастает, он также продолжает мурлыкать, и многие исследователи убеждены, что во взрослом возрасте этот звук связан с удовольствием и радостью. Иногда же кошки мурлычут при получении травмы или при болезни. Доктор Элизабет фон Муггенталер предполагает, что мурлыканье и низкочастотные колебания, которые оно производит, являются «естественным механизмом самолечения» и укрепляют, заживляют раны и облегчают боль.
Голосовая особенность домашних кошек не уникальна. Другие виды семейства кошачьих, такие как рыси, гепарды и пумы, также мурлычут. Хотя некоторые большие кошки (львы, леопарды, ягуары, тигры, снежные барсы и дымчатые леопарды) не умеют этого делать.
1 Эффект Мпембы (физика) Парадоксально, но горячая вода замерзает быстрее, чем холодная, поэтому катки заливают горячей водой. В физике этот феномен называется «эффектом Мпембы». Почему? Потому что в 1963 году школьник из Танганьики озадачил своего учителя вопросом о том, почему разогретая жидкость замерзает быстрее, чем холодная. Педагог отмахнулся от навязчивого школьника, сказав, что это «не всемирная физика, а физика Мпембы». Эрасто о своем вопросе не забыл и позже спросил об этом же приехавшего с лекциями в университет Дар-эс-Салам английского физика Дениса Осборна. В отличие от школьного учителя, Осборн не только не стал смеяться над пытливым студентом, но провел вместе с ним ряд опытов, а в 1969 году совместно с Эрасто опубликовал статью в журнале Physics Education, где этот феномен и был назван «эффектом Мпембы», хотя над ним размышляли когда-то и Аристотель, и Фрэнсис Бэкон. До сих пор не найдено научно обоснованного объяснения этого явления. В 2012 году Британское химическое общество даже объявило конкурс на лучшее объяснение «эффекта Мпембы».
2 Wow-сигнал (астрофизика) 15 августа 1977 года доктором Джерри Эйманом во время работы на радиотелескопе «Большое ухо» в рамках проекта SETI был зафиксирован сильный узкополосный космический радиосигнал. Его характеристики, такие как полоса передачи и соотношение сигнала и шума соответствовали сигналу внеземного происхождения. Тогда Эйман обвёл соответствующие ему символы на распечатке и подписал на полях «Wow!». Радиосигнал исходил из области неба в созвездии Стрельца, примерно в 2.5 градусах к югу от звёздной группы Хи. Эйман ожидал повторный сигнал, но его так и не последовало. Первая проблема WOW-сигнала в том, что для его отправки (если все же принять как гипотезу его внеземное происхождение) требуется очень мощный передатчик - минимум 2, 2 гигаватт. До сих пор самый мощный передатчик на Земле имеет мощность 3600 кВт. По поводу происхождения этого загадочного послания есть масса гипотез, но ни одна из не является признанной. В 2012 году, к 35-летию WOW-сигнала обсерватория Аресибо отправила ответ из 10 000 закодированных посланий в направлении предполагаемого источника. Ответа земляне так и не дождались.
3 Феномен левшей (физиология) Над объяснением существования на Земле левшей и правшей ученые бьются уже не одно столетие, однако развитие науки постоянно опровергает даже признанные до этого теории. Так, ещё в 1860-х годах французский хирург Поль Брока установил взаимосвязь между работой полушарий мозга и активностью рук, сказав, что полушария мозга и половины тела связаны друг с другом крест-накрест. Однако современные ученые такую простую взаимосвязь опровергают. Ещё в 1970-е годы было доказано, что часть левшей имеет такую же левополушарную ориентацию, как и правши. Попытались внести свою лепту в объяснение феномена леворукости и генетики. Ученые из университетов Оксфорда, Сент-Эндрюс, Бристоль и Института Макса Планка в голландском городе Неймеген установили, что доминирование одной из рук связано с группой генов и закладывается уже на этапе эмбрионального развития. Изучение генома привело к находке: больше других на искомый феномен влияет ген PCSK6. Определение ориентации зависит от количества мутаций, произошедших в аллелях, но если доминантной чертой является праворукость, почему леворукость не исчезла из генетической копилки? Сегодня ученые считают, что «главенство» одной из рук является не просто «доминантным» или «рецессивным», а более тонким, своего рода неуловимым признаком. Однозначного объяснения феномену левшей ученые так и не могут дать.
4 Гомеопатия (медицина)
Создателем гомеопатии считается Самуэль Ганеман, который в 1791 году провел на себе опыт с разными дозами хинина и увидел, что одно и то же вещество в различных пропорциях может как лечить, так и калечить. Основной принцип гомеопатии, принцип сверхмалых доз, сегодняшней медициной воспринимается с большим скептицизмом. Вещество в гомеопатии разводится в таких пропорциях, что в конечном составе, по числу Авогадро, не остается ни одной молекулы изначального вещества. Сами гомеопаты не ищут сложных ответов и объясняют воздействие своих препаратов «памятью воды», хотя не понятно, почему вода должна «помнить» именно изначальное вещество, а не тысячи других примесей и химических элементов, носимых в воздухе или бывших когда-то в водопроводе (представим на секунду «чистейший» водопровод начала XIX века). Проводимые в 2005 году доктором Коуэном опыты показали, что молекулы воды действительно могут образовывать молекулярную метаструктуру, но сохраняется она намного меньше секунды. Однако гомеопатию не списывают со счетов, поскольку и сегодня регистрируется масса случаев, когда после лечения гомеопатическими средствами люди поправлялись. Врачи объясняют это эффектом плацебо. В октябре 2013 года было опубликовано исследование, доказывающее связь плацебо-эффекта с повышением альфа-активности головного мозга, но более точного ответа на вопрос, как работает плацебо и гомеопатия пока нет.
5 Равновесие велосипеда (механика) Почему велосипед не падает? Казалось бы, ничего сложного. Во-первых - эффект кастора (подруливание переднего колеса в сторону отклонения велосипеда от оси), во-вторых - гироскопический эффект вращений колес. Однако американскому инженеру Энди Руина удалось создать велосипед, в котором переднее колесо опирается в землю перед точкой пересечения с ней оси, что нивелирует эффект кастора. Передние и задние колеса «велосипеда Руина» связаны с ещё двумя, вращающимися в обратную сторону, это убирает гироскопический эффект. При всем при этом велосипед теряет равновесие не быстрее, чем простой велик. Отсюда вывод: оба эффекта, и кастора, и гироскопа играют важную роль в уравновешивании баланса снаряда, но не являются определяющими. Почему же все-таки не падает велосипед?
Вопросы, на которые просто невозможно ответить, они, возможно, еще долгое время не будут давать покоя любопытному разуму человека!
Сигнал wow
Сигнал «Wow!» (Вау!) , также иногда называемый в русских публикациях «сигналом „Ого-го!“»
15 августа 1977 года доктором Джерри Эйманом во время работы на радиотелескопе «Большое ухо» в рамках проекта SETI был зафиксирован сильный узкополосный космический радиосигнал. Его характеристики, такие как полоса передачи и соотношение сигнала и шума соответствовали сигналу внеземного происхождения. Тогда Эйман обвёл соответствующие ему символы на распечатке и подписал на полях «Wow!». Радиосигнал исходил из области неба в созвездии Стрельца, примерно в 2.5 градусах к югу от звёздной группы Хи. Эйман ожидал повторный сигнал, но его так и не последовало. Первая проблема WOW-сигнала в том, что для его отправки (если все же принять как гипотезу его внеземное происхождение) требуется очень мощный передатчик – минимум 2, 2 гигаватт. До сих пор самый мощный передатчик на Земле имеет мощность 3600 кВт. По поводу происхождения этого загадочного послания есть масса гипотез, но ни одна из не является признанной. В 2012 году, к 35-летию WOW-сигнала обсерватория Аресибо отправила ответ из 10 000 закодированных посланий в направлении предполагаемого источника. Ответа земляне так и не дождались.
На сегодняшний день это единственный сигнал, который можно интерпретировать как внеземной (и искусственный) . Дальнейшие наблюдения этого участка неба ни к чему не привели. Возможное «земное» объяснение – засекреченный спутник, транслирующий на длине волны 21 см – кажется маловероятным. Еще менее вероятно отражение от космического мусора сигнала какого-то наземного источника. Но, может быть, есть какое-то естественнонаучное объяснение?
Странный полет кораблей Pioneer 10 и 11
3 марта 1972 года и 5 апреля 1973 года США запускает два аппарата к Юпитеру и Сатурну. Благодаря этим аппаратам удалось получить снимки солнечной системы.
Космические научно-исследовательские станции Pioneer 10 и 11 давным-давно уже завершили свои полеты по солнечной системе, однако ученые до сих пор уделяют им особое внимание. Хотя Pioneer 11 был вовсе потерян, обе научно-исследовательские станции непредвиденно (и непонятно почему) поменяли направление своих полетов. Однако загадки на этом не кончаются: похоже, что оба корабля направились в одном и том же направлении.
Озадаченные ученые приводили огромное множество предположений по этому поводу: компьютерные ошибки, солнечные ветры, утечка топлива. Однако это все и осталось лишь на уровне предположений, ничего доказано не было.То, как “Пионер-10” передвигается в пространстве, представляет для ученых огромный интерес, поскольку наблюдаемое замедление “Пионера” одним лишь гравитационным притяжением Солнечной системы, как выяснилось, объяснить нельзя. А значит, это обстоятельство может либо служить свидетельством существования неизвестной пока науке силы, либо быть связанным с какими-то свойствами самого космического аппарата. К сожалению, связь с точной копией этого зонда, “Пионером-11”, прервалась в 1995 г.
“Пионер-10”
“Пионер-10” был первым космическим аппаратом, пересекшим пояс астероидов и исследовавшим внешние области Солнечной системы, первым аппаратом, сблизившимся с Юпитером и первым, использовавшим тяготение планеты, для изменения своей траектории и достижения 3-й космической скорости (Третья космическая скорость – скорость, необходимая для того, чтобы космический аппарат смог покинуть пределы Солнечной системы и уйти в Галактику. При этой скорости КА выходит из сферы притяжения Солнца и покидает Солнечную систему. Третья космическая скорость (у поверхности Земли) ~ 16,67 км/с.).
Эффект Мпембы
Парадоксально, но горячая вода замерзает быстрее, чем холодная, поэтому катки заливают горячей водой. В физике этот феномен называется «эффектом Мпембы». Почему? Потому что в 1963 году школьник из Танганьики озадачил своего учителя вопросом о том, почему разогретая жидкость замерзает быстрее, чем холодная. Педагог отмахнулся от навязчивого школьника, сказав, что это «не всемирная физика, а физика Мпембы».
Эрасто о своем вопросе не забыл и позже спросил об этом же приехавшего с лекциями в университет Дар-эс-Салам английского физика Дениса Осборна. В отличие от школьного учителя, Осборн не только не стал смеяться над пытливым студентом, но провел вместе с ним ряд опытов, а в 1969 году совместно с Эрасто опубликовал статью в журнале Physics Education, где этот феномен и был назван «эффектом Мпембы», хотя над ним размышляли когда-то и Аристотель, и Фрэнсис Бэкон.
До сих пор не найдено научно обоснованного объяснения этого явления. В 2012 году Британское химическое общество даже объявило конкурс на лучшее объяснение «эффекта Мпембы».
Темная энергия
Мировая наука оказалась на пороге подлинной революции, когда открытие астрофизика из американского Корнеллского университета Рэйчел Бин поставило под сомнение ключевое положение общей теории относительности Альберта Эйнштейна, касающееся пространственно-временной модели мироздания. Известно, что свет отдаленных звезд и галактик на своем пути через Вселенную испытывает влияние гравитационных полей массивных космических объектов, таких как другие звезды или скопление галактик.Траектория движения света искривляется под влиянием гравитации. Таким образом, изображение этих звезд доходит до Земли искаженным, как будто через линзу. Исследование Рэйчел Бин основывалось на изучении действия таких гравитационных линз. Согласно теории Эйнштейна, действие гравитации объясняется искривлением пространства и времени под влиянием массы космических объектов. Ученые могут получить представление об этом процессе, наблюдая за траекторией движения света. При этом, в соответствии с общей теории относительности, коэффициент искажения времени должен быть равен коэффициенту искажения пространства.
Между тем, на основе данных наблюдения за более чем 2 миллионами галактик при помощи новейших телескопов, включая Hubble, Рэйчел Бин обнаружила явление, противоречащее этому правилу. Она выяснила, что в промежутке между 8 и 11 миллиардами лет назад коэффициент искажения времени был в три раза более значительным, нежели коэффициент искажения пространства. Теория относительности Эйнштейна получила ряд подтверждений своей верности в рамках одной галактики. Однако она никогда еще не проходила проверку на гигантских пространствах Вселенной. Работа Бин является первой, которая обобщает данные о движении миллионов галактик.
ОСНОВНЫЕ ЭПОХИ ЭВОЛЮЦИИ ВСЕЛЕННОЙ
Эксперты пока не берутся судить, чем объясняется обнаруженная аномалия и можно ли согласовать эти данные с теорией Эйнштейна на основе новых гипотез. По мнению некоторых из них, нарушение закономерностей может объясняться воздействием открытой в 1998 году темной энергии. Эта субстанция, согласно современным представлениям, противостоит силе тяготения и заставляет Вселенную расширяться.
Кстати, Альберт Эйнштейн предсказал наличие силы, которая не дает Вселенной сжиматься. Правда, в научном мире до сих пор было принято считать, что темная энергия начала доминировать примерно 5-6 млрд лет назад. Однако данные, полученные недавно при помощи того же телескопа Hubble, позволили ученым предположить, что она начала воздействовать на Вселенную на более раннем этапе.
Скорость света
Согласно теории относительности Эйнштейна, нет ничего быстрее, чем скорость света.Превзойти скорость света и опытным путем подтвердить существование зон “нулевого времени” удалось ученым из германского университета города Кобленц. Во время опытов они зафиксировали движение фотона, скорость которого превышала скорость света. Тем самым, поставлены под сомнение основы теории относительности Альберта Эйнштейна, которая дает современное физическое описание основ нашего мироздания. Теория гласит, что скорость света является абсолютной и не может быть превышена.
Однако профессорам Гюнтеру Нимцу и Альфонсу Стальхофену удалось экспериментальным путем получить и изучить известный в современной теоретической физике “эффект туннеля”. Согласно существующей теории, в подобных туннелях существует “нулевое время”.
Открытие было сделано в ходе опытов по прохождению света через две находящиеся на расстоянии метра друг от друга зеркальных призм. При этом фотон, пересекающий созданный туннель, достигал конечной точки одновременно со светом, отраженным одной из граней призмы, хотя он проходил значительно большую дистанцию.Как заявил профессор Стальхофен, эти опыты уже повторены в других ведущих мировых лабораториях, и учеными получены аналогичные результаты. “Мы столкнулись с парадоксальным физическим явлением, когда можно оказаться в конечной точке пути еще и не начиная движения”, - отметил ученый. Этот феномен подтверждает ряд предположений квантовой физики относительно пространственно-временных форм, которые существовали до так называемого “большого взрыва” - мгновенного развертывания нашей вселенной. Альфонс Стальхофен также считает, что проведенные эксперименты подтверждают существование иных физических законов, нежели те, что составляют основу современной физики. “В физике Эйнштейна причина вызывает следствие, в нашем случае изменена причина, которая ведет к совершенно новым и парадоксальным последствиям” ,- заявил немецкий ученый.
Эффект плацебо
Плацебо, часто в узком смысле определяется как “инертное вещество, которое действует благодаря ожиданиям пациента и неспособное действовать непосредственно на те условия, ради которых оно выписывается”. Плацебо может быть веществом, процедурой или словесным выражением. Плацебо - это сахарная пилюля, выполняющая роль лекарства. Известный профессор Березин лечил своих пациентов, страдающих депрессией таблетками Глюконата кальция, который, как известно, ни какого влияния на настроение оказывать не может. Продолжительность курса лечения была немного дольше, чем антидепрессантами. Исследования американцев показывают, что эффективность плацебо при лечении депрессии составляет 59% эффективности психотропных средств.
Плацебо - это хорошее обезболивающее с наиболее устойчивыми действиями. Было проведено множество дважды слепых экспериментов по изучению эффективности плацебо при облегчении болевых ощущений. Уменьшение боли с помощью плацебо составило 55% того уменьшения, которого можно добиться с помощью морфия. Мы посмеиваемся над некоторыми медицинскими методами лечения прошлого: кровь летучей мыши, коренной зуб крокодила, волос с головы. И все-таки они работали. Иногда. И не благодаря каким-то особым свойствам.
Эффектом плацебо ученые интересуются уже давно и связан этот интерес, прежде всего с тем, что фармацевты давно заметили - при тестировании новых лекарств, когда одна группа больных получает новое лекарство, а вторая получает пустой препарат, будучи уверенной, что так же получает лекарство, некоторые из пациентов демонстрируют признаки улучшения состояния, несмотря на то, что никакому лечению они не подвергались. При этом причины этого эффекта, получившего название эффекта плацебо, до последнего времени были не ясны.
То как наша психика может воздействовать на здоровье до сих пор до конца не ясно науке, но ученые усиленно работают над этим и, возможно, вскоре завеса тайны будет приоткрыта.
Холодный ядерный синтез
Холодный термоядерный синтез - предполагаемая возможность осуществления термоядерной реакции, при нормальных условиях, (то есть, комнатной температуре и атмосферном давлении). Обычные условия термоядерной реакции - температура в миллионы градусов по Кельвину и высокое давление. Множество сообщений и обширные базы данных об «удачном» осуществлении эксперимента впоследствии оказывалось «утками». Ведущие лаборатории мира не смогли повторить ни один подобный эксперимент, а если и повторяли, то выяснялось, что авторы эксперимента, как узкие специалисты, неверно трактовали полученный результат, или вообще неправильно ставили опыт, не проводили необходимых замеров и т. д.
Однако, когда атомы соударяются с достаточной силой, они могут объединяться. Вместе с этим слиянием выделяется огромное количество энергии. Всевозможные научные теории твердят нам о том, что подобное может случиться только в среде с невероятно сильной энергетикой, к примеру, в солнечном ядре.
Однако научные эксперименты доказали, что подобного можно добиться и в реальной обстановке. Если вы проведете электрическое напряжение между электродами палладия, находящимися в воде, которая содержит в себе дейтерий и тяжелый водород, невероятный феномен произойдет у вас на глазах.
Зевота
Причины, вызывающие зевоту, до сих пор не до конца выяснены. Ученые опровергли распространенную точку зрения о том, что человек начинает зевать в плохо проветриваемой комнате при недостатке кислорода.
Зевота не способствует засыпанию, а, наоборот, помогает отогнать сон и взбодрить организм.
Эксперименты показали, что людям, которым давали больше кислорода или углекислого газа, зевали одинаково.
Зевота - это не только симптом скуки или сонливости, но и сложная операция по регулированию температуры мозга, утверждают американские ученые. По мнению профессора психологии Университета штата Нью-Йорк Эндрю Гэллапа, мозг человека напоминает компьютер: “перегреваясь”, он начинает работать хуже и вызывает зевок, который обеспечивает приток крови и более холодного воздуха. Результатом этого становится улучшение функционирования мозга. Ученые также утверждают, что вопреки широко распространенному мнению, зевота не способствует засыпанию, а, наоборот, помогает отогнать сон и взбодрить организм. Известно, что зевота заразительна: стоит одному начать зевать, и все вокруг подхватывают. Дело в том, что зевота легко возникает как подражательный рефлекс. Этот рефлекс заставляет нас не только зевать, но и улыбаться, если рядом кто-то смеется.
Вы когда-нибудь задавали себе вопросы, ответы на которые приходилось искать в научных изданиях и в интернете? Оказывается, на многие вопросы наука и не смогла бы ответить из-за недостаточности знаний и фактов.
И, несмотря на то, что ежедневно ученые задают вопросы, выстраивают гипотезы и пытаются найти доказательства – это не дает абсолютной уверенности в точности их ответов. Возможно, не хватает исследовательских данных, а может человечество еще не готово к новым открытиям. Мы собрали для вас 25 вопросов, которые вводят в ступор самых умных ученых. Может быть, вы сможете найти рациональный ответ!?
1. Может ли человек остановить старение?
На самом деле, до сих пор неясно, что именно стареет в организме человека, заставляя биологические часы тикать. Известно, что в теле накапливаются молекулярные повреждения, которые приводят к старению, но механизм до конца не изучен. Поэтому сложно рассуждать об остановке процесса, если совершенно точно не выяснена причина!
2. Является ли биология универсальной наукой?
Несмотря на то, что биология стоит в одном ряду с физикой и химией, неясно, можно ли биологические факты распространять на живые организмы с других планет. Например, будут ли те же формы жизни иметь похожую структуру ДНК и молекулярное строение? А может быть, все совершенно иначе?
3. Имеет ли Вселенная цель?
4. Сможет ли человечество поддерживать достойный уровень жизни на Земле в XXI веке?
С древних времен люди интересовались возможностями, которые позволили бы человечеству жить и развиваться на планете. Но каждый понимал, что запасов природных ресурсов может не хватить. По крайней мере, так было до промышленной революции. Хотя даже после нее политики и аналитики считали, что на планете не может жить такое большое количество людей. Конечно, железные дороги, строительство, электричество и другие отрасли доказывали обратное. Сегодня этот вопрос снова вернулся.
5. Что такое музыка, и почему у людей она есть?
Почему человеку так приятно прослушивать различные сочетания музыкальных вибраций на различных частотах? Почему люди умеют это делать? И какова цель? Одна из выдвинутых гипотез заключается в том, что музыка помогает размножаться, действуя по принципу павлиньего хвоста. Но это только гипотеза, не имеющая подтверждения.
6. Появится ли искусственно выращиваемая рыба?
Да, такое открытие могло бы существенно решить вопрос голодающего населения в мире. Но на сегодняшний день искусственный промысел – скорее выдумка, нежели грядущее событие.
7. Сможет ли человек когда-нибудь предсказывать будущее экономических и социальных систем?
Иными словами, смогут ли экономисты точно предсказывать финансовые кризисы? Как бы печально это не звучало, но маловероятно. По крайней мере, в ближайшее время.
8. Что влияет на человека больше: окружающая среда или воспитание?
Как говорится, вопрос воспитания всегда открыт. И никто не может с точностью сказать, что человек, выросший в хорошей семье с примерным воспитанием, станет нормальным членом общества.
9. Что такое жизнь?
С субъективной точки зрения каждый человек может дать определение понятию «жизнь». Но точного ответа на этот вопрос нет даже у ученых. Например, можем ли мы утверждать, что машины – живые? Или же вирусы – живые существа?
10. Сможет ли когда-нибудь человек успешно пересаживать мозг?
Человек научился выполнять различные операции по пересадке кожи, органов и конечностей. Но мозг остается неизведанной областью, которая не поддается пока объяснению.
11. Может ли человек ощущать себя максимально свободным?
Вы уверены, что вы абсолютно свободный человек, который руководствуется только своей волей и желаниями? А может быть, все ваши действия были заранее запланированы движением атомов в вашем организме? Или все-таки нет? Предположений очень много, но конкретного ответа нет.
12. Что такое искусство?
Несмотря на то, что многие писатели, музыканты, художники отвечали на этот вопрос, наука до сих пор не может четко сказать, почему человека так притягивают красивые узоры, цвета и рисунки. Какую цель преследует искусство и что такое красота – вопросы, ответа на которые не найти.
13. Человек обнаружил математику, или же все-таки изобрел?
В нашем мире многое подвержено математическому укладу. Но так ли мы уверены, что сами придумали математику? А вдруг Вселенная решила, что человеческая жизнь должна зависеть от цифр?
14. Что такое гравитация?
Известно, что гравитация заставляет предметы притягиваться друг к другу, но почему? Ученые пытались объяснить это через присутствие гравитонов – частиц, переносящих гравитационное воздействие без заряда. Но даже эта гипотеза не доказана.
15. Почему мы здесь?
Все знают, что мы оказались на планете из-за Большого взрыва, но почему это произошло?
16. Что такое сознание?
На удивление, разницу между сознанием и бессознательным очень тяжело увидеть. В макроскопической перспективе все кажется легким: кто-то проснулся, а кто-то нет. А вот на микроскопическом уровне ученые все еще пытаются найти объяснение.
17. Почему мы спим?
Мы привыкли думать, что наше тело должно отдыхать и спать. Но, оказывается, наш мозг так же активен ночью, как и днем. Более того, человеческому телу вообще не нужно спать, чтобы восстановить свои силы. Осталось лишь найти сну логичное объяснение.
18. Есть ли инопланетная жизнь во Вселенной?
Многие десятилетия люди задавались вопросом существования другой жизни во Вселенной. Но до сих пор доказательств этому не было.
19. Где все находится во Вселенной?
Если собрать все звезды и галактики вместе, то они составят лишь 5% от общей массы энергии Вселенной. Темная материя и энергия составляет 95% Вселенной. А значит, мы не видим и девятой части того, что скрыто во Вселенной.
20. Сможем ли мы когда-нибудь предсказывать погоду?
Погоду, как известно, тяжело предсказать. Все зависит от местности, давления, влажности. За день в одном и том же месте может произойти несколько изменений погодного фронта. Вы спросите, а как же метеорологи предсказывают погоду? Метеослужбы предсказывают изменение климата, но не точную погоду. То есть они высказывают среднее значение и не более.
21. Что такое этические нормы?
Как понять, что какие-то действия правильны, а какие-то нет? И почему к убийству относятся так негативно? А к краже? И почему выживание сильнейших вызывает такие противоречивые эмоции у людей? Все это обуславливается этикой и нормами морали – но почему?
22. Откуда берется язык?
Когда малыш рождается, то у него, по всей видимости, уже есть «место» для нового языка. То есть ребенок уже изначально запрограммирован на языковое познание. Почему именно так – неизвестно.
23. Кто вы?
Представьте, что вам пересадили мозг? Останетесь ли вы собой или же станете совершенно другим человеком? Или же это будет ваш близнец? Так много вопросов без ответов, которые науке пока не дано понять.
24. Что такое смерть?
Существует клиническая смерть – состояние, после которого можно вернуть пострадавшего к жизни. Также есть биологическая смерть, которая тесно связана с клинической смертью. Где заканчивается грань между ними – никто не знает. Это вопрос, который тесно связан с вопросом «Что такое жизнь?».
25. Что происходит после смерти?
Несмотря на то, что этот вопрос больше относится к теологии и философии, наука постоянно ищет доказательства жизни после смерти. Но, к сожалению, пока ничего стоящего найти не удалось.
Ученые в течение многих веков пытаются разгадать множество тайн природного мира, однако некоторые явления до сих пор ставят в тупик даже самые лучшие умы человечества.
Кажется, что эти феномены, начиная от странных вспышек в небе после землетрясений до камней, которые спонтанно двигаются по земле, не имеют определённого смысла или цели.
Вот 10 самых странных, загадочных и невероятных явлений, встречающихся в природе.
Сообщения о ярких вспышках при землетрясениях
Легкие вспышки, которые появляются в небе до и после землетрясения
Одним из самых загадочных явлений являются необъяснимые вспышки в небе, которые сопровождают землетрясения. Что их вызывает? Почему они существуют?
Итальянский физик Кристиано Феруга собрал все наблюдения за вспышками во время землетрясений, датирующиеся до 2000 до н.э. Долгое время ученые скептически относились к этому странному явлению.
Но все изменилось в 1966 году, когда появились первые свидетельства – фотографии землетрясения Мацусиро в Японии.
Сейчас таких фотографий великое множество, а вспышки на них настолько разных цветов и форм, что иногда сложно отличить подделку.
Среди теорий объясняющих это явление есть тепло, вызванное трением, газ радон и пьезоэлектрический эффект – электрический заряд, накапливающийся в кварцевых породах, когда двигаются тектонические плиты.
В 2003 году, физик НАСА д-р Фридеманн Фройнд (Friedemann Freund) провел лабораторный эксперимент и показал, что, возможно, вспышки вызваны электрической активностью в породах.
Ударная волна от землетрясения может изменить электрические свойства кремния и минералов, содержащих кислород, позволяя им передавать ток и излучать свечение. Однако некоторые считают, что теория может быть только одним из возможных объяснений.
Рисунки Наска
Огромные фигуры, нарисованные на песке в Перу древними людьми, но никто не знает почему
OLYMPUS DIGITAL CAMERA
Линии Наска, простирающиеся на 450 кв. км прибрежной пустыни, представляют собой огромные произведения искусства, оставленные на перуанских равнинах.
Среди них есть геометрические фигуры, а также рисунки животных, растений и редко фигур людей, которые можно увидеть с воздуха в виде огромных рисунков.
Считается, что их создал народ Наска в течение 1000-летнего периода между 500 г. До н.э. и 500 г. Н.э., но никто не знает зачем.
Несмотря на статус объекта Всемирного наследия, власти Перу с трудом защищают линии Наска от поселенцев. Тем временем археологи пытаются изучить линии, пока их не разрушили.