Текст книги "Юный техник, 2005 № 08"

Автор книги: Юный техник Журнал

сообщить о нарушении

Текущая страница: 2 (всего у книги 5 страниц)

НАД ЧЕМ РАБОТАЮТ УЧЕНЫЕ
Скорость гравитации не беспредельна…

«Шоссе – не космос», – иногда говорят инспекторы любителям слишком быстрой езды. Но, оказывается, и во Вселенной существуют свои ограничения скорости. Недавно на сессии Американского астрономического общества в Сиэтле, штат Вашингтон, российский физик Сергей Копейкин, работающий в Университете Миссури, и американец Эдвард Фомалонтиз Национальной радиоастрономической обсерватории объявили, что им удалось измерить скорость гравитации. Выходит, положен конец спору, который длится уже почти столетие?

Суть же дела вот в чем…

Исаак Ньютон, открывший закон тяготения, так и не смог выявить ни природу самой силы гравитации, ни скорость ее распространения. И предположил, что она действует мгновенно. Такая точка зрения продержалась в науке довольно долго. Пока в начале XX века Альберт Эйнштейн не предположил, что во Вселенной ничто, в том числе и гравитационные волны, не может распространяться быстрее, чем свет. То есть быстрее, чем 300 000 км/с.

Впрочем, одно дело высказать предположение, совсем другое – его доказать. Сам Эйнштейн сделать этого не смог. Будучи теоретиком, он предпочел оставить поиск доказательств на долю других.

Описания опытов, авторы которых хотели доказать правоту либо Ньютона, либо Эйнштейна, могли бы составить толстенный том. Однако чтение его оказалось бы бесполезным – никому из экспериментаторов так и не удалось добиться результата, который бы не был оспорен другими учеными.

Чтобы прояснить картину, нужен, пожалуй, эксперимент поистине космического масштаба. Если бы удалось освободить Землю от пут гравитации, убрав, скажем, наше светило из центра Солнечной системы. Если прав Ньютон, то Земля мгновенно улетела бы прочь. По Эйнштейну, планета оставалась бы на своей орбите еще 8 минут 20 секунд – такое время требуется свету и гравитации, чтобы добраться от Солнца до Земли.

Копейкин и Фомалонт сумели воспользоваться редкой возможностью, предоставленной природой. В сентябре 2002 года, когда Юпитер заслонил Землю от квазара – мощного природного источника радиоизлучений, – исследователи запросили и скомбинировали результаты наблюдений от десятка радиотелескопов в разных частях планеты, от Гавайев до Германии.

В результате ими с высокой точностью было измерено «виртуальное» смещение квазара, возникшее из-за того, что Юпитер своим мощным гравитационным полем искривлял испускаемые квазаром радиоволны. По величине этого смещения и скорости его распространения исследователи и определили быстроту распространения гравитации. И получили величину в 0,95 скорости света. То есть, говоря иначе, получается, что гравитация распространяется со скоростью, чуть меньшей скорости света или, по крайней мере, равной ей, но никак не большей.

Профессор Калифорнийского университета Стивен Карлип считает эксперимент убедительной демонстрацией теории Эйнштейна. И полагает, что экспериментальный результат важен для пересмотра космологических теорий множественных вселенных, параллельных миров и так называемой теории струн.

В многомерной Вселенной число измерений должно быть больше, чем в привычном нам четырехмерном мире (четвертной координатой считается время). Но поскольку дополнительные пространственные измерения существуют в «свернутом» виде, то мы и не замечаем пребывающих рядом с нами миров с большим числом измерений. Держит все эти миры вместе одна универсальная сила – гравитация. Причем она способна оказывать воздействие и «коротким путем», через дополнительные измерения, пронизывая все со скоростью, превышающей скорость света.

Так гласила теория до недавнего времени. Но если скорость света выше скорости гравитационных волн, выходит, что параллельные миры существовать не могут.

Впрочем, как осторожно выразился не участвовавший в эксперименте физик из Университета Вашингтона Крэг Хоган, если полученные результаты окажутся точными, то они всего лишь приведут к появлению ряда ограничений для теорий, касающихся существования множества вселенных. Но говорить конкретно о характере таких ограничений пока еще рано…

К. ЛОБОВ

Схема природного эксперимента, результатом которого воспользовались исследователи. Движение Юпитера своим тяготением заставляет изображение квазара описывать окружность. А релятивистские эффекты искажают ее, превращая в эллипс.

* * *

ВЕСТИ ИЗ ЛАБОРАТОРИЙ
Электрическая магия памяти

Я видела по телевидению сюжет о мужчине, который потерял память. Он виртуозно играет на рояле, но не помнит, кто он… Как это может быть? Как вообще устроена наша память? Почему одни события мы помним очень отчетливо, а другие быстро забываем?

Наташа Щербакова,

г. Санкт-Петербург

Говоря в целом, человеческая память бывает трех видов – кратковременная, долговременная и генетическая. Иногда специалисты говорят еще о зрительной и слуховой памяти, но такая градация скорее относится к способу запоминания информации, чем к ее хранению. За зрительное восприятие в первую очередь отвечают участки задней теменной и стриарной коры головного мозга. Но вообще-то в процессе запоминания в той или иной степени участвуют практически все основные отделы головного мозга – и базальная часть переднего мозга, и височные доли, и миндалина, и гиппокамп с таламусом…

Однако лишь недавно стали проясняться процессы, происходящие в мозгу на молекулярном уровне, когда мы пытаемся запомнить ту или иную информацию. Вот что, к примеру, пишет по этому поводу заведующий отделом развития и пластичности нервной системы Национального института детского здоровья и развития человека (США) профессор Дуглас Филдз.

«Когда вас впервые представляют незнакомому человеку и он называет свое имя, сведения о новом знакомом попадают в кратковременную память и через несколько минут могут забыться, – отмечает ученый. – Однако если этот человек чем-то вас заинтересовал, сведения о нем могут перейти в долговременную память и храниться там всю оставшуюся жизнь». А наиболее важные сведения для рода человеческого переходят даже в генетическую память и затем передаются по наследству, добавляет профессор.

Но как мозг узнает, какие сведения важные, а какие нет? Как работает механика запоминания на молекулярном уровне? Это стало проясняться лишь после того, как исследователи с помощью самой современной аппаратуры научились регистрировать электрические сигналы, проходящие от одной нервной клетки (нейрона) к другой, по «проводам»-аксонам от передающего нервного отростка-синапса одной клетки к принимающему отростку-дендриту другой. Обычно такие эксперименты проводятся с помощью тончайших электродов, вживляемых в мозг подопытных животных, или вообще на срезе культуры гипокампа, взятого из мозга лабораторной крысы.

Работа эта очень тонкая, требует большой усидчивости и внимания от экспериментатора, точнейшей настройки регистрирующей аппаратуры. Тем не менее, исследования идут, и вот к каким результатам они привели.

Оказывается, чтобы то или иное событие оказалось зафиксированным в кратковременной памяти, достаточно всего лишь электрического возбуждения, проходящего по цепи между несколькими нейронами. Этот сигнал как бы «пробивает» дорогу, налаживает контакт между определенными структурами, чтобы облегчить прохождение повторного сигнала. Но если такого сигнала не последует, возбуждение постепенно спадает, электрический потенциал уменьшается до обычной величины и событие стирается из памяти.

Для того чтобы память о том или ином событии, знакомстве закрепилась, необходимо прохождение повторного сигнала. Например, новый знакомец должен поговорить с вами, сообщив какой-то невероятный, интересный факт. Либо внешность его должна броситься вам в глаза (особенно это касается случаев знакомства с особами противоположного пола). Или само знакомство должно произойти при необычных обстоятельствах.

В общем, так или иначе, по уже налаженной цепи, как по проторенной дорожке, должны пройти повторные нервные сигналы. А они, в свою очередь, становятся катализаторами химических изменений. В мозгу, таким образом, происходит образование определенного вида белков, которые и становятся постоянными носителями того или иного информативного сигнала. Информация о том или ином событии переносится из кратковременной в долговременную память.

Однако чтобы произвести новый белок, требуется включить ни много ни мало генный механизм синтеза. Некий участок ДНК, находящийся в клеточном ядре данного нейрона, должен быть при этом скопирован на относительно небольшую подвижную молекулу, называемую матричной РНК, которая затем выходит в цитоплазму клетки, где специальные клеточные органеллы считывают закодированные в ней инструкции и на основании их производят синтез нужных молекул белка.

Такая вот непростая механика. Она осложняется еще и тем, что один нейрон способен образовывать десятки тысяч различных синаптических связей. Поэтому трудно предположить, чтобы для каждого из синапсов существовал свой собственный ген, отзывающийся на прохождение сигнала.

Нейробиологи предполагают, что, кроме всего прочего, в синапсе, получившем достаточную стимуляцию, вырабатываются еще и молекулы какого-то сигнального вещества, служащего катализатором дальнейших процессов. Однако долгое время зафиксировать эти «катализаторы памяти» не удавалось. Ведь, по идее, они должны существовать сравнительно короткий срок и распадаться тотчас, как в них отпадет нужда.

И лишь в 1997 году Юву Фрею из немецкого федеративного Института нейробиологии и Ричарду Морису из Эдинбургского университета в своих экспериментах удалось зафиксировать некие следы существования таких белков «памяти», прояснив суть процесса.

Но и это еще не все. Нужно было понять, почему по одному поводу мозг запускает всю эту сложную машину перевода воспоминания из кратковременной в долговременную память, а по другому – нет. И тогда американский психолог Дональд Хебб вспомнил о знаменитых опытах российского академика И.П. Павлова на собаках. «Как собак приучали выделять слюну при звуках колокольчика, так и мозг в процессе самообучения вырабатывает рефлекс при определенных условиях переводить воспоминания из кратковременных в долговременные», – решил психолог.

Именно потому, кстати, в мозгу у каждого из нас практически не сохраняются воспоминания из раннего детства. Мозг в то время еще не знает, какие воспоминания следует сохранять, а какие нет, какие события являются особыми, а какие – рядовыми. А потому с легкостью забывает все.

И должно произойти нечто выдающееся, чтобы память о том или ином событии сохранилась. Со временем же мозг тренируется, образует привычку к запоминанию, и наши воспоминания становятся более упорядоченными. Причем наиболее ярки среди них те, которые были каким-то образом усилены. Таким «усилителем» зачастую являются эмоции. Стоит человеку испугаться или, напротив, обрадоваться, в его кровь из надпочечников выбрасываются особые вещества – гормоны, которые интенсифицируют обменные процессы в организме. И человек не только получает возможность, к примеру, убежать от злой собаки, но и запоминает этот случай на всю жизнь.

А если подобные случаи повторялись довольно часто и не с одним человеком – наверное, нашим предкам приходилось довольно часто спасаться от преследовавших их хищников, то подобные сигналы проходили даже на генетический уровень, вызывали перестройку самих генов.

Как именно это происходит, исследователи и разбираются в настоящее время. И кое-что им удается. Так, в экспериментах, воздействуя на определенные участки коры головного мозга, ученые сумели вызвать у испытуемых отчетливые воспоминания о тех временах, когда их еще и на свете не было. И такая генетическая память для человечества, пожалуй, не менее важна, чем та, что помогает вам учить уроки и помнить, как кого зовут. Ведь иначе может получиться, что мы с вами и в самом деле превратимся в Иванов, не помнящих родства.

Однако иногда в нашем организме имеют место и процессы противоположной направленности. Некое эмоциональное или физическое воздействие может оказаться настолько неприятным для человека, что его мозг, руководствуясь инстинктом самосохранения, напротив, выбрасывает, стирает воспоминания о нем из памяти. Иначе это воспоминание не дало бы возможности мозгу нормально функционировать в дальнейшем.

Но при этом мощнейший сигнал стирания может затронуть и соседние структуры, заодно стирая воспоминания и из них. Возможно, что-то в этом роде произошло с мужчиной, о котором написала наша читательница.

Максим ЯБЛОК0В

Кстати…

КАК ПОМОЧЬ ПАМЯТИ

Работе собственной памяти может помочь каждый с помощью в общем-то несложных приемов. Скажем, среди школьников и студентов давно уж в ходу разного рода «считалки-запоминалки». Наиболее известна среди них: « Сапоги мои того – пропускают Н ₂О». Цвета радуги легко запомнить при помощи такой фразы: « Каждый Охотник Желает Знать, Где Сидит Фазан» – красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий, фиолетовый.

Профессиональные иллюзионисты запоминают, например, длиннейшие ряды цифр или слов, составляя в уме самодельные стихи или раскладывая цифры и слова по отдельным ящикам воображаемого комода.

Марк Твен перед каждым публичным выступлением писал некие ключевые слова на собственных пальцах и потом по очереди загибал их. А известный русский психолог А.Р. Лурия для тренировки памяти рекомендовал перед сном вспоминать каждый прожитый день, располагая события в порядке, обратном тому, в каком они происходили на самом деле…

В общем, способов много, главное только – не лениться, регулярно тренировать свою память. И со временем вы запомните не только таблицу умножения, но и таблицу логарифмов, как то делал, например, академик А.Ф. Иоффе. А другой наш ученый, академик С.А. Чаплыгин, без особого труда вспоминал номер телефона, по которому он звонил однажды лет пять тому назад….

У СОРОКИ НА ХВОСТЕ

ЯПОНЦЫ ЗАСЕЛЯТ ЛУНУ… РОБОТАМИ.Уже через 20 лет на Луне появится свое постоянное население. И состоять будет оно преимущественно из роботов. Таковы планы специалистов космического агентства Японии. Для того чтобы эти планы осуществить, они уже сегодня делают очень многое. В частности, в Стране восходящего солнца начата проработка концепции «безопасной ракеты», с помощью которой можно будет летать на Луну. Кроме того, разрабатывается несколько вариантов роботов-лунатиков, которые будут специально приспособлены для движения в мире ослабленной тяжести.

С помощью этой программы японцы надеются преодолеть свое отставание в космической технике от ведущих держав мира, а также прервать серию неудач, преследующих конструкторов последнее время.

АППАРАТ СЧАСТЬЯ. Так названо устройство, которым медики США намерены лечить людей от депрессии уже в этом году. Прибор представляет собой миниатюрный электростимулятор, который вшивают под кожу человека в левой верхней части грудной клетки. Электроды прибора соединят с блуждающим нервом, проходящим в районе шейной области. Постоянные импульсы от аппарата будут передаваться по нерву как раз в ту часть головного мозга, которая и несет ответственность за настроение человека.

Стоимость аппарата счастья, включая операцию по его внедрению, составит около 20 тысяч долларов. Однако, несмотря на это, от желающих искусственно радовать себя американцев уже сейчас нет отбоя. Доктора, впрочем, предупреждают потенциальных клиентов и о возможных осложнениях – беспричинный гомерический хохот в течение 24 часов подряд послужит сигналом для немедленного отключения прибора.

ВИРУС ПРЕСТУПЛЕНИЙ. Известный профессор Адриан Гаммиль из Вашингтона сделал, по его словам, открытие, которое обещает человечеству жизнь в мире, любви и добрососедстве. «Люди не виноваты в совершаемых преступлениях, – говорит он. – Терроризм, убийства, пытки и другие зверства свидетельствуют о том, что Земля инфицирована из космоса»…

Некоторые исследователи издавна утверждают, что жизнь на нашей планете началась из спор, занесенных из другой галактики. По теории американского профессора, к нам попали и те споры, которые вызывают агрессию.

Доктор Гаммиль изучал психически больных, заключенных в тюрьмах США и России, и сделал вывод, что грибок попадает в мозг через рот, нос и уши. Споры живучи и легко «путешествуют» как по околоземному пространству, так и по Земле.

«Вероятно, мы вскоре сумеем разработать вакцину, – говорит профессор, – и вылечим человечество от массового безумия».

ПОДРОБНОСТИ ДЛЯ ЛЮБОЗНАТЕЛЬНЫХ
Где грядет цунами?

Не так давно в Юго-Восточной Азии одно за другим случились землетрясения, унесшие тысячи жизней. Застрахована ли от подобных катаклизмов Россия? Ведь известно, более полувека назад гигантские волны практически разрушили город Северо-Курильск. Может ли подобное повториться?

Алексей Нанавин,

г. Владивосток

В недавно выпущенном «Атласе природных и техногенных опасностей и рисков чрезвычайных ситуаций в Российской Федерации» утверждается, что в районах страны, для которых характерны сейсмичность и подводный вулканизм, возможно повторение цунами, обрушившегося на Северо-Курильск.

Свыше 120 ведущих специалистов страны, принимавших участие в подготовке «Атласа», указывают на опасность возникновения огромных морских волн – цунами, воздействию которых подвержены и восточные районы России. «Под угрозой находятся территории 14 городов и нескольких десятков населенных пунктов, – говорится в «Атласе». – Повторяемость цунами силой в четыре балла случается раз в 50 – 100 лет, а менее слабые – в 10 раз чаще. Наиболее разрушительное цунами отмечено в октябре 1952 года, когда почти полностью был разрушен город Северо-Курильск, погибло около 14 тысяч человек. Сейчас, спустя полвека, повторение цунами возможно».

Не стоит считать эти строки пророчеством – это, скорее, вывод из теории вероятностей. Но и сбрасывать со счетов угрозу нельзя.

«Нужно учитывать, что более половины населения России проживает на территории повышенного риска, – сказал на пресс-конференции, посвященной выходу в свет этого уникального издания, директор департамента предупреждения чрезвычайных ситуаций Михаил Фадеев. – В стране ежегодно происходит до 800 техногенных катастроф, около 280 природных, а также порядка 250 тысяч пожаров. «Атлас» должен стать надежным инструментом в деле учета возможных рисков и опасностей».

Цунами в городе – страшное бедствие.

Но, к сожалению, фолиант большого формата с красиво оформленными схемами, картами и фотографиями вы вряд ли найдете в продаже. Ведь тираж издания всего 200 экземпляров, оно предназначено в первую очередь для служебного пользования.

Между тем на каждой странице – катастрофы, стихийные бедствия, таблицы количества жертв… И если о них знало бы побольше людей, возможно, и отношение к проблеме было бы иным. Ведь, по мнению составителей «Атласа», зона сейсмичности проходит по всему югу России – от Кавказа до Камчатки.

«Около 40 % территории страны, где живет более 20 миллионов человек, является сейсмически опасной, здесь высока вероятность землетрясений с интенсивностью 6 баллов, – говорится в «Атласе». – В 10-балльной зоне – Чиркейская, Миатлинская, Чирютская гидроэлектростанции, в 9-балльной зоне – Билибинская АЭС, Саяно-Шушенская, Белореченская, Иркутская, Колымская и Среднекамская ГЭС. Из 69 действующих на территории России вулканов 29 расположены на Камчатке и 40 – на Курильских островах. Именно здесь, на Курило-Камчатской вулканической дуге, слабые извержения наблюдаются практически ежегодно, а катастрофические – раз в 50–60 лет».

Из космоса можно увидеть и предсказать зарождение многих стихийных бедствий.

Со стихией шутки плохи.

С выводами «Атласа» согласен и директор Института вулканологии и геодинамики Генрих Штейнберг. Он полагает, что сила цунами зависит от того, где находится очаг землетрясения, на какой глубине. «Если он опущен на 100–150 км в недра Земли, то вероятность возникновения цунами крайне мала. Но если всего на глубине 10–20 км от поверхности, то вероятность катастрофы значительно повышается», – говорит он.

«Формально система предупреждения цунами в районе Дальнего Востока существует, – продолжает ученый. – Но на самом деле ее надежность очень низка. И это логично. Ее создание финансировали скупо, и отдачи от нее ожидать не стоит».

В общем, получается, очередной беды ждать нам недолго. И где она случится – в районе Камчатки, на Сахалине, Курилах или где-то еще, – мы с вами узнаем, увы, из очередных тревожных сообщений СМИ, а не из прогнозов ученых.

В. ЧЕРНОВ