То что не могут объяснить ученые
Списки8 вещей, которые не может объяснить наука
Кошачье мурлыкание, велосипеды, сон и плацебо
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.
→ Короткометражка об искусстве выдувания стекла
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.
→ Тот самый звук wow-сигнала
9 явлений и феноменов, которые наука пока не может объяснить
Люди раскрыли множество земных загадок и секретов и даже побывали на Луне. Но существует большое количество феноменов и явлений, которые пока не поддаются объяснению. Конечно же у ученых имеются гипотезы, теории и предположения о тех явлениях, о которых мы сегодня поговорим, но никто не может сказать точно, почему они происходят.
Вот 9 загадок, которые до сих пор ставят в тупик экспертов со всего мира.
Почему люди зевают
Попробуйте, когда кто-то рядом зевнул, удержаться и не повторить за ним.
Люди зевают каждый день, но ученые по-прежнему не разобрались почему. Недавно была предложена гипотеза, согласно которой зевота является терморегулирующим механизмом, позволяющим охладить наш мозг, однако истинная функция этого процесса науке до сих пор не ясна.
Еще одной загадкой для ученых является то, почему зевота «заразна» среди многих социальных животных, таких как человек. В 2005 году в журнале Cognitive Brain Research было опубликовано исследование, в котором утверждалось, что отделы мозга, отвечающие за эмпатию (сопереживание) и социальные навыки активируются в тот момент, когда один человек видит, как зевает другой. В исследовании говорилось, что такая же реакция на зевоту человека наблюдалась и у обезьян.
«Копирование лицевого выражения (мимики) других помогает нам адаптироваться, понять и принять их текущее состояние», — считает Мэтью Кэмпбелл из Университета Эмори.
Именно поэтому, согласно выводам одного исследования, психопаты не так сильно подвержены заразительности зевоты.
Самый редкий гриб
Странно выглядит, да?
Гриб Chorioactis geaster – единственный представитель рода Chorioactis, растущий только двух местах на планете, в Техасе и в Японии, считается одним из самых редких грибов на Земле.
Оба места, где произрастает этот гриб, находятся на одной и той же широте, однако микологи пока не смогли понять, почему он растет только в этих двух местах. В опубликованном в 2004 году Гербарием Гарвардского университета исследовании ДНК грибов выдвигалось предположение, что две популяции были разделены по крайней мере девятнадцать миллионов лет назад, что исключает возможность человеческой завоза видов из одного места в другое.
Оказывается наука может быть аморальной. Опыт прошлого это подтверждает.
В Техасе гриб имеет прозвище «сигары дьявола». Пока споры гриба находятся внутри плодового тела, он имеет вид коричневой капсулы, которая действительно внешне похожа на сигару. Когда гриб раскрывается и освобождает споры, он напоминает звезду или цветок кактуса. Сигара дьявола при выбрасывании спор издает свистящий звук, это единственный в мире гриб, способный «разговаривать». Может из-за этого у него и появилось такое зловещее название.
Особенности огромного шторма северного полюса Сатурна
Выглядит не очень аппетитно, но это космический пейзаж.
Огромный шторм размером с две Земли на северном полюсе газового гиганта Сатурна имеет очень странную гексагональную форму. Годами космический аппарат NASA «Кассини» его изучал и фотографировал, но ученые так и не приблизились к разгадке его тайны. Единственным веществом в природе, обладающим аналогичной гексагональной формой, являются некоторые виды кристаллов, поэтому исследователи понятия не имеют, каким образом знаменитое природное явление Сатурна обрело такую форму.
Дополнительную загадку этому природному явлению добавляет тот факт, что шторм время от времени меняет свой цвет, приобретая то бирюзовый, то желтоватый оттенок. Происходит это раз в несколько лет.
Особенности поведения горбатых китов
Горбатый кит чертовски большой!
Международная группа исследователей в 2017 году обнаружила, что горбатые киты начали собираться в «супергруппы», чтобы кормиться в субтропических водах рядом с побережьем ЮАР. Это новое и необычное для этих китов поведение, раньше они не отличались такой социальностью.
Киты собирались в «супергруппы», в которых одновременно находилось от двадцати до двухсот особей. Состав «супергрупп» менялся, иногда от них отделялись отдельные особи, иногда они к ним присоединялись, но сама группа не распадалась.
Такое поведение горбатых китов описано впервые, подобных плотных скоплений китов ученые не наблюдали даже в сезон кормления в высоких широтах. Судя по наблюдаемым данным, формирование «супергрупп» начало повторяться из года в год. Авторы работы не знают точно, почему так происходит, но предполагают, что образование «супергрупп» связано с большим количеством китов в регионе, где проводилось исследование.
Что такое танцующий лес
Явление такого леса обяъснить совсем не просто.
Участок хвойного леса в Калининградской области отличается наклоненными и изогнутыми стволами произрастающих там деревьев. Сами деревья были посажены в 1961 году для укрепления песков Куршской косы. Из-за своей причудливой формы лес назвали «танцующим». Некоторые местные жители называют его еще «пьяным лесом».
Существует несколько версий, пытающихся объяснить причину такого искривления стволов деревьев. Например, такая аномалия может вызываться очень сильными ветрами, неустойчивостью почвы или повреждением в свое время молодых растущих сосен гусеницами бабочки, которые поедали развивающиеся верхушечные и, в меньшей степени, боковые почки. После уничтожения верхушечной почки происходил дальнейший рост дерева за счет боковой почки в качестве основной. Вследствие этого при дальнейшем росте происходила деформация ствола, и дерево приобретало необычную форму.
Темная материя и темная энергия
Темная материя и темня энергия являются одними из самых больших загадок для человека.
Обычная материя состоит из протонов, нейтронов и электронов, но что из себя представляет темная материя — остается полной загадкой для ученых. Согласно одной из гипотез, темная материя может состоять из частиц, которые мы просто не в состоянии обнаружить и определить. В 2016 году было выдвинуто предположение, что темная материя может состоять из первичных черных дыр.
Темная материя не отражает и не поглощает свет, однако высокие концентрации этого вещества могут искривлять свет, и именно так ученые узнали о ее существовании.
Если предположить, что наши знания о Вселенной и физике верны, то темной материи в космосе должны быть больше, чем обычной. Ученые поясняют, что того объема обычной материи, которая имеется во Вселенной было бы недостаточно для того, чтобы сформировать все то, что нас окружает. Атомы, звезды и галактики, камни, деревья и мы – на все это приходится лишь 5 процентов материи в известной Вселенной. Примерно 25 процентов приходится на темную материю, а остальные 70 процентов – на темную энергию, считают астрофизики.
Почему кошки мурлыкают
Интересный факт — во время мурлыканья у кошки невозможно прослушать дыхание и сердцебиение
Долгое время ученые не могли понять, как мурчат кошки, так как специального органа, ответственного за производство таких звуков, у кошачьих не обнаружено. Согласно последним исследованиям, механизм мурлыканья следующий: в коре головного мозга возникают электрические импульсы, которые поступают к располагающимся вблизи голосовых связок мышцам и заставляют их сокращаться. Собственно «аппарат мурлыканья» располагается у кошек между основанием черепа и основанием языка и представляет собой тонко связанные подъязычные косточки. Сокращение мышц возле голосовых связок вызывает их вибрацию.
Причины мурлыканья кошки полностью не ясны. Согласно одной из гипотез, мурлыканье своей вибрацией укрепляет кости кошки, на которых негативно сказывается долгая неподвижность — кошки, как известно, могут спать и дремать по 16—18 часов в сутки. Опираясь на эту теорию, ученые даже предложили использовать «мурлыканье с частотой в 25-100 Гц» для скорейшего восстановления костно-мышечной активности астронавтов, которые долгое время провели в невесомости.
Сигналы из космоса
Иногда из космоса к нам приходят сигналы. Но, что они означают.
Быстрые радиовсплески (FRB) – кратковременные (всего несколько миллисекунд), единичные, но очень мощные выбросы радиоизлучения неизвестной природы, эквивалентные выбросам энергии мощностью 500 миллионов Солнц. Ученые считают, что такие выбросы во Вселенной могут происходить каждую секунду, однако к настоящему моменту было обнаружено лишь немногим больше 30 подобных сигналов.
Быстрый радиовсплеск FRB 121102, чей источник предположительно находится за пределами Млечного Пути, является единственным сигналом с повторяющейся природой. Согласно одному из предположений, его источником может являться молодая нейтронная звезда – один из самых плотных объектов во Вселенной.
Загадочный кратер в Сибири
Этот кратер выглядит действительно странно.
На востоке Иркутской области на склоне горы Патомского нагорья находится уникальный по своим характеристикам геологический объект, получивший название Патомский кратер. Высота объекта составляет около 40 м, диаметр по гребню — 76 м. Представляет собой кольцевую структуру центрального типа с насыпным конусом, сложенным известняками и другими горными породами. Конус увенчивается плоской вершиной, которая представляет собой кольцевой вал.
Впервые о кратере стало известно благодаря экспедиции советского геолога Вадима Викторовича Колпакова, который обнаружил его в августе 1949 года. Последующая оценка возраста указала на то, кратер появился около 500 лет назад.
Среди местных жителей носит название «Гнездо огненного орла». Из-за того, что рядом с ним практически нет никаких животных, ходит поверье, что это место связанно со смертью.
Понравилась статья? Подпишитесь на наш Telegram-канал, чтобы не пропускать все самое интересное из мира науки и технологий.
15 вещей, которые не поддаются научному объяснению
Явления, объяснить которые не под силу даже ученым.
Развивается мир, технологии, мы сами. В ногу со временем идет и наука. Но даже самые новые технологии не могут помочь ученым объяснить некоторые явления, происходящие в природе и жизни человека.
Мы подобрали для вас 15 вещей, которым до сих пор нет научного объяснения.
1. Что было бы, если бы человек упал в черную дыру
Это первая настоящая фотография черной дыры в галактике. Изображение Messier 87, созданное в рамках проекта EHT Telescope Event Horizon
Раньше физики предполагали, что если гипотетически человек попадет в черную дыру, он этого не заметит, пока не пересечет горизонт событий (воображаемую границу в пространстве-времени). Однако расчеты 2012 года предполагают, что все обстоит иначе. Вместо этого человек бы напоролся на огненную стену и сгорел. И если обе теории верны, то теперь некоторые основные законы физики – под вопросом.
2. Почему в томатах больше генов, чем в человеке
Только представьте: у помидоров насчитывается более 30 тысяч генов. В то время как у человека их – от 20000 до 30000.
Этот вопрос мучает ученых уже долгое время и известен как С-парадокс. Простыми словами, это значит отсутствие связи между физическими размерами генома (совокупности генов) и сложностью организмов.
3. Как работает эффект плацебо
Плацебо – это когда вы ждете эффекта от таблетки, независимо от того, настоящая это пилюля или ее сладкий аналог. И что более странно – вы действительно ощущаете результат, даже если съели обычную конфету в виде таблетки. Плацебо работает не только по отношению к лекарствам: эффект также работает, если вы уверяете себя, что перенесли операцию, хотя в реальности этого не было. Удивительная сила самовнушения и только.
4. Есть ли жизнь на Марсе
Космический аппарат «Викинг-1», отправленный на Марс в 1976 году, провел три исследования для поиска жизни на Красной планете. И одно из них имело положительные результаты. Но не два других – из-за чего результаты первого исследования решили отклонить. Ученые не могли понять: либо количество микроорганизмов ничтожно мало, либо их вовсе нет.
Но в 2012 году команда ученых пересмотрела данные, используя новую технику, и оспорила ранее вынесенный вердикт, опровергающий жизнь на Марсе. Так что вопрос вновь остается открытым.
5. Почему в самом начале истории Земли существовала жидкая вода
В ранней истории нашей планеты Солнце светило менее ярко. Мощности его солнечных лучей не хватило бы, чтобы растопить лед на поверхности Земли. Но из геологических данных мы знаем, что на поверхности нашей планеты 3,8-2,4 млрд лет назад уже была жидкая вода – когда появилась и эволюционировала жизнь.
6. Где все инопланетяне
Это называется парадоксом Ферми – отсутствием видимых следов других цивилизаций, которые должны были расселиться по всей Вселенной за все время ее существования. И правда: в галактике есть звезды, которые старше нашего Солнца на миллиарды лет. Неужели среди них не могло быть планеты, подобной Земле, на которой жили бы разумные существа? Если так, то наверняка кто-нибудь из них уже отправился бы в межзвездное путешествие – так почему мы до сих пор не столкнулись с этими созданиями?
7. Почему в некоторых регионах океана низкий уровень фитопланктона
Проект NOAA MESA / photolib.noaa.gov
В Антарктике есть участки океана, в которых уровень питательных веществ довольно высок, но фитопланктона (планктон, который осуществляет процесс фотосинтеза), на удивление, мало. У морских биологов есть несколько возможных объяснений этому, но нет четкой причины. Поэтому это явление носит название «парадокс Антарктики».
8. Почему голубые киты не болеют раком чаще людей, если они намного больше
Кажется, нет никакой взаимосвязи между размером животного и скоростью, с которой он заболевает раком. Согласно парадоксу Пето, вероятность развития рака у млекопитающих примерно одинакова. Эту гипотезу выдвинул Ричард Пето, британский ученый в области эпидемиологии и онкологии.
Учитывая, что рак начинается с мутаций в клетках животного, некоторые ученые все же считают, что млекопитающие с большим количеством клеток должны заболеть раком с большей скоростью. Вполне логично, но это не так.
9. Где находится весь литий, который должен существовать во Вселенной
Один тип лития, который нам хорошо известен, составляет всего лишь треть от того количества элемента, которое должно быть во всей Вселенной. В период Большого взрыва большая часть лития без вести пропала.
И даже если сослаться на самые ранние звезды, состав которых, по мнению ученых, отражает состав ранней Вселенной, этого количества лития все равно недостаточно.
10. Почему у магнита всегда есть северный и южный полюс
Flickr: daynoir / Creative Commons
Независимо от того, сколько раз вы разделите стержневой магнит пополам, у полученного объекта всегда будет северный и южный полюс. Согласно квантовой механике, магнитные монополи (которые представляют только северный или южный полюс) все-таки существуют.
И если монополи можно создать в лаборатории искусственным путем, то их никогда не находили в дикой природе.
11. Какова длина береговой линии Великобритании
Берег Великобритании – яркий пример парадокса береговой линии, который связан с невозможностью четко определить длину побережья. Дело в том, что контуры берегов Королевства напоминают фракталы: состоят из множества повторяющихся узоров. И при увеличении любого берегового участка вы получите одну и ту же форму все в меньших и меньших масштабах. Поэтому их длину нельзя точно определить. Чем меньше линейка, которую вы используете для измерения контура береговой линии, тем дольше вы будете измерять.
Avsa / Acadac / commons.wikimedia.org
Но данные можно обобщить в зависимости от выбранного масштаба. Так, по данным Ordanance Survey, картографического управления Великобритании, в масштабе 1:10000 береговая линия Королевства составляет примерно 17820 километров.
12. Почему атмосфера Солнца намного горячее, чем его поверхность
Солнечная атмосфера, известная как корона, простирается более чем на 1 миллион километров от его поверхности и достигает температуры в 2 миллиона градусов. И по сравнению с обычными 5000 градусами поверхности Солнца до сих пор нет научного объяснения, почему температура солнечной короны так высока.
13. Почему эпоха эоцена была такой теплой
Эоцен – это второй отдел палеогенового периода. По геологическим данным, в эпоху, которая началась 56 млн и закончилась 34 млн лет назад, температура на полюсах Земли могла достигать 15-20 градусов.
Но причина такого теплого климата в эоценовую эпоху все еще не ясна.
14. Откуда взялись эти странные темные полосы на Марсе
HiRISE, MRO, LPL (U. Arizona), НАСА / Via uahirise.org
Они появляются в теплое время и, судя по фото, будто взбираются на горы. А когда погода становится холоднее – исчезают.
Ученые подумали, что они возникают из замерзшей воды, которая нагревается и течет по возвышенности. Однако измерения, полученные с помощью разведывательного орбитального аппарата НАСА, не обнаружили на Марсе водных источников.
15. Откуда приходят космические лучи сверхвысоких энергий
Саймон Мечи (У. Чикаго), НАСА / Via apod.nasa.gov
Предел Грайзена-Зацепина-Кузьмина (ГЗК) – теоретический верхний предел для энергии космических лучей, который основан на теории относительности Эйнштейна.
Но физики в обсерватории Акэно в Японии нашли космические лучи, которые превосходят предел ГЗК. И так как нет источников, которые могли бы производить их недалеко от Земли, их появление остается загадкой.