Текст книги "Журнал «Юный техник» 2007 №01"

Автор книги: Юный техник Журнал

сообщить о нарушении

Текущая страница: 2 (всего у книги 5 страниц)

ВЕСТИ ИЗ ЛАБОРАТОРИЙ
Нарушители в нашей Галактике

В глубинах нашей Галактики – Млечного Пути – американские астрономы обнаружили странную формирующуюся планетную систему. Она вращается не в том же направлении, что ее звезда, а в противоположном. Почему так получилось?

«Наверное, все дело в том, что данная планетная система образуется из одной туманности, а вот звезда – из другой», – полагают астрономы Энтони Ремиджан из Национальной радиоастрономической обсерватории США и его коллега Джон Холлис из НАСА.

Согласно распространенной теории, твердые планеты, подобные нашей Земле, образуются из пылевых дисков, окружающих молодые звезды. Пыль, вращаясь вокруг светила, постепенно сгущается и спустя миллионы лет образует планеты. При этом ранее были известны только такие системы, в которых все входящие в них тела двигались в одном направлении – как в нашей Солнечной системе. А вот в недавно открытой системе, отстоящей от нас на 500 световых лет, планеты, образующиеся на внешних, далеких от звезды орбитах, движутся в направлении, противоположном движению внутренних планет.

Такое могло произойти лишь в том случае, если к первоначальному пылевому диску, вращавшемуся в одном направлении, добавилось затем газопылевое облако, материя в котором вращается в противоположном направлении.

Компьютерное изображение формирующейся планетной системы.

«Это говорит о том, что процесс возникновения планет может протекать гораздо сложнее, чем мы предполагали ранее», – прокомментировал это открытие Ремиджан. И добавил, что вряд ли астрономам удалось бы разглядеть в созвездии Змееносца нечто необычное, если бы не новое астрономическое оборудование. В частности, специалисты высоко ценят возможности Very Large Array– специальной системы из 27 радиотелескопов, работающих в едином режиме. Синтезированное с их помощью изображение и позволило на основании эффекта Доплера распознать, как именно вращаются те или иные планеты.

В. ВЛАДИМИРОВ

Специалисты очень высоко ценят возможности системы Very Large Array.

ГОРИЗОНТЫ НАУКИ И ТЕХНИКИ
Киборги для космоса

За исследования космоса порой приходится расплачиваться людскими жизнями. Нельзя ли обойтись без таких жертв? В поисках ответа на этот вопрос специалисты рассматривают иные пути познания Вселенной. Недавно предложено, например, отправлять в космос киборгов, причем микроскопических.

Не стоит думать, что в лабораториях уже в скором времени будет налажено производство этаких лилипутов, раз в десять меньших по размеру, чем люди. Термин Cell Mimetic(клеточная мимикрия) намекает на то, каким образом будут создаваться подобные устройства, которые уже получили название labs on a chip, то есть «однокристальные лаборатории».

Проще говоря, функции людей-исследователей ученые постараются переложить на своеобразные биологические автоматы. В планируемых разработках будут использовать живые клетки, дополненные так называемыми MEMS-сервоприводами для совершения определенных действий и слежения за состоянием клеток.

Габариты таких устройств не должны превышать одной тысячной диаметра человеческого волоса. Для того чтобы скопление клеток стало тканью, затем органом и, наконец, киберорганизмом, необходима координация их действий, предполагающая наличие четких связей между отдельными элементами структуры.

В настоящее время ученые ищут пути моделирования этих связей. В области интересов исследователей – четыре главных направления: энергетика, метаболика, систематика и создание микроспутников CMISESat.

Энергетики уже начали разрабатывать миниатюрные источники питания для микрокиборгов. Отделение метаболики сосредоточилось на использовании клеток, а также составляющих их MEMS-механизмов. Систематизаторы объединят достижения других отделов в комплексы более высокого уровня. А студенты университета штата Аризона, также привлеченные к работе, занимаются конструированием микроспутников весом не более 500 г, которые будут использоваться для испытаний технологий Cell Mimetic в космическом пространстве.

Сами же исследования ведутся большей частью в Институте квазибиологических исследований космоса ( Institute for Cell Mimetic Spase Exploration– CMISE), созданном при Калифорнийском университете Лос-Анджелеса под эгидой Национального аэрокосмического агентства (НАСА).

Агентство намерено финансировать работу института, по крайней мере, в течение пяти лет, для чего уже выделило 30 млн. долларов. Кроме того, к перспективным исследованиям привлекаются сотрудники Калифорнийского университета, Инженерного колледжа Генри Сэмюэля, Калифорнийского технологического института, Лаборатории реактивного движения НАСА и других организаций.

Живые клетки – основа новой технологии.

Плата сервоприводов

Однокристальная лаборатория.

ПО СЛЕДАМ СЕНСАЦИЙ
Непостоянные постоянные

Мы уже писали о том, что, согласно мнению авторитетнейшего научного журнала «Физикал Ревью Летерс», даже фундаментальные законы природы, как мы их понимаем сегодня, могут понемногу меняться по мере старения Вселенной (см. «ЮТ» №> 1 за 2001 год). А это может привести к радикальному пересмотру современных физических представлений об устройстве мира.

В то время, когда вышла статья, эксперты призывали исследователей не спешить с окончательными выводами, пока не будут получены достаточно весомые подтверждения непостоянности констант. Сейчас есть основание полагать, что они появились…

Для начала напомним вкратце суть дела. Пять лет тому назад группа астрофизиков под руководством доктора Джона Веба из Университета Нового Южного Уэльса в Сиднее, Австралия, в которую входили австралийские, английские и американские исследователи, с помощью самого большого телескопа в мире, 9-метрового рефлектора «Кек», расположенного на Гавайских островах, заметила странное явление. Изучив излучение газовых облаков, находящихся на расстоянии 12 млрд. световых лет от Земли, ученые пришли к выводу, что оно меняет свой спектр.

Казалось бы, что в том экстраординарного? Давно ведь известно, что каждое вещество, входящее в состав облака, выступает в роли своеобразного фильтра, поглощая свет строго определенной длины волны. Потому, кстати, ученые могут безошибочно сказать: в таком-то облаке есть атомы алюминия, в таком-то цинка. «Процеживают» эти фильтры, конечно, и излучение, которое, по всей вероятности, исходит из материи, вырванной из недр молодых галактик мощным тяготением черных дыр. А сама материя состоит, в основном, из заряженных частиц – ионов и электронов.

Однако эти частицы, согласно теории, относятся к наиболее стабильным «кирпичикам» Вселенной. И если спектр их излучения меняется, значит, изменились свойства самих атомов, в состав которых они входят.

В частности, эти изменения касаются величины зарядов частиц, из которых они состоят. А эти параметры, в свою очередь, связаны с диэлектрической проницаемостью, которая фигурирует в законе Кулона. Более того, ученые предположили, что со временем может «поплыть» и гравитационная постоянная всемирного закона тяготения.

Рецензенты, проверявшие работу Джона Веба и его коллег, не нашли в ней явных ошибок. Но поскольку последствия этого открытия для всей нашей системы физических знаний столь значимы, а отклонения результатов измерений ожидаемых величин столь малы, многие ученые все же сомневались, что открытие выдержит проверку временем. И предложили не торопиться с окончательными выводами.

Таким образом, в течение пяти лет в физике царило некое затишье. Но вот совсем недавно голландские физики под руководством профессора Вима Убакса подошли к проблеме совсем с другой стороны. Они измерили поглощение излучения ультрафиолетового лазера молекулами водорода, которые, как известно, состоят из двух протонов и двух электронов. Точные частоты, которые поглощает молекула Н ₂, зависят от соотношения масс входящих в ее состав частиц. Поэтому, зная частоты, можно определить и соотношение масс частиц.

Результаты, полученные в лаборатории, затем сравнили с данными Европейской южной обсерватории, расположенной в Чили, по соседству с телескопом «Кек», которым пользовалась предыдущая группа исследователей. Был опять-таки проведен схожий анализ двух водородных облаков, которые находятся в 12 млрд. световых лет от Земли. И снова получилось, что за время, примерно равное времени существования Вселенной, соотношение масс протона и электрона, известное еще как константа «мю», изменилось на две тысячные процента. А это значит, что одна из частиц, а может быть, и обе поменяли за это время свою массу! Пусть совсем на немного, но поменяли.

Такое открытие уже ставит под сомнение основы современной физики. Ведь важен сам принцип. Скажем, та же теория относительности Эйнштейна строится на допущении, что скорость света всегда постоянна.

Между тем, в самом конце прошлого столетия профессор Техасского университета Дмитрий Нанопулос и его коллеги установили, что скорость света не обязательно равна 300 тыс. км/с, как то полагал Эйнштейн. Производя сложные математические вычисления, они нашли новую формулу, согласно которой скорость света зависит от длины его волны. Зависимость эта очень мала, но ее опять-таки можно подтвердить экспериментально, анализируя излучение, которое приходит к Земле от чрезвычайно удаленных космических объектов.

Нобелевский лауреат по физике, профессор Бостонского университета Шелдом Глэшоу, узнав обо всем этом, оценил важность подобных открытий в 10 баллов по десятибалльной шкале. «Обнаружение даже ничтожного изменения констант может потрясти основы современной космологии», – считает он.

Впрочем, учитывая глобальность последствий, даже сами авторы открытий все-таки относятся пока к ним с величайшей осторожностью. Исследователи, как уже говорилось, просто опасаются, что обнаруженные отклонения окажутся лишь следствием какой-то ошибки эксперимента, не замеченной ими. Однако, согласитесь, вероятность того, чтобы одни и те же ошибки допустили теперь уже три независимые друг от друга группы ученых, не так уж велика. А это значит, что современную физику, скорее всего, ждут великие потрясения, подобные тем, что произошли сто лет назад, когда на смену классической физике Ньютона пришла теория относительности Эйнштейна.

Станислав СЛАВИН

УДИВИТЕЛЬНО, НО ФАКТ!
«Живые фабрики» электричества

Нет смысла спорить: есть люди, которым лучше не приближаться к электронным устройствам и бытовой технике. В их присутствии ломаются даже дверные замки. В чем здесь дело – в цепочке неприятных случайностей или в самих людях?

«Дар» электроудара

…Жаклин Пристман из Манчестера недавно попала на первые страницы британских газет. Она из тех, у кого постоянно возникают проблемы с электроаппаратурой. Стоит ей приступить к уборке квартиры, как пылесос ломается. Хозяйка возвращает его в магазин, получает новый, и история повторяется.

За последние годы у Жаклин сгорело около трех десятков пылесосов. Заподозрив неладное, компания-производитель даже прислала в дом Пристман своего представителя, чтобы понять, что же, в конце концов, происходит.

Жаклин включила очередной пылесос в сеть, и случилось то, что должно было случиться.

Вскрыв корпус пылесоса в лаборатории фирмы, инженеры оторопели. Как признался потом один из них журналистам, микроконтроллер пылесоса, разумеется, защищенный от статического электричества, сгорел так, будто в него попала молния.

Похожие проблемы возникают у Жаклин и с другой техникой. В присутствии репортеров она один за другим, ничего специально не делая, вывела из строя несколько электроутюгов и стиральных машин.

Заинтересовавшиеся странным эффектом журналисты нашли еще нескольких товарищей Жаклин по несчастью. Так, на счету англичанки Паулины Шоу 18 перегоревших тостеров, 25 утюгов, 12 телевизоров и радиоприемников, 10 стиральных машин. Ну, а перегоревшие электролампы никто и не считал. Причем замечено, что аппаратура чаще выходит из строя, когда тот или иной человек вблизи нее эмоционально оказывается «на взводе». Та же английская пресса рассказала о некой Шарлотте – молодой женщине, которая, поссорившись с мужем, переехала к матери. В каком она была при этом настроении, нетрудно представить.

Так вот, в течение недель, которые она прожила у мамы в доме, там не осталось ни одного работающего электроприбора.

Исследователи подобных явлений утверждают, что все это не случайность, а особый «дар». Известно, на пример, что губительно действовал на электроаппаратуру бывший президент США Линдон Джонсон: когда он входил в помещение, сразу перегорало несколько лампочек.

Такой же способностью был наделен и известный физик Вольфганг Паули. Стоило ему появиться на пороге лаборатории, как тут же выходил из строя тот или иной прибор. Сотрудники в шутку назвали происходившее «эффектом Паули».

Живые «конденсаторы»

В чем же все-таки дело? Если вдуматься, ничего из ряда вон выходящего не происходит. Ведь любой вещи суждено рано или поздно сломаться. Возможно все же, присутствие некоторых людей приближает тот момент, когда неприметное, казалось бы, движение мелкого камешка порождает всесокрушающую горную лавину. Впрочем, специалисты найдут, наверное, со временем вполне логичное объяснение «эффекту Паули».

Пока же одна рабочая гипотеза есть. «Вспомните хотя бы об электрических рыбах – скатах и угрях, – напоминает профессор Колин Маккейг из Университета Абердина (Шотландия). – У них, как известно, специальные клетки выполняют роль своеобразных конденсаторов, накапливающих электрический заряд. Возможно, нечто подобное есть и в организме людей?..»

Профессора можно понять. Главная сфера его интересов – электрические поля живых организмов. И пусть мы не знаем пока, какое отношение могут иметь «электрические клетки» того же Линдона Джонсона к лампочкам, подвешенным высоко под потолком, не стоит закрывать глаза на неожиданное открытие ученого: оказывается, электрические поля, генерируемые организмом, помогают ему излечивать самого себя.

В опытах над животными исследователи установили, что, скажем, на здоровой сетчатке глаза накапливаются положительные ионы, создавая электрический потенциал порядка 40 милливольт. Поврежденные участки электрически нейтральны. Зато появляется электрическое поле между поврежденными и соседними, здоровыми, клетками. Они как бы оказывают энергетическую помощь пострадавшим соседям. Более того, как оказалось, заживление ран можно ускорить, если приложить к больному участку внешнее электрическое поле.

ДНК – кабель под напряжением?

Пока на Британских островах разбираются, каким образом электричество помогает лечить раны, американские исследователи сделали еще один шаг в познании тайн ДНК.

«Почти сразу же после расшифровки структуры ДНК биохимики выяснили, что очищенные молекулы дизоксирибонуклеиновой кислоты способны проводить электрический ток, – вспоминает Джеки Бартон, специалист по химии ДНК из Калифорнийского политехнического института в Пасадене. – Вряд ли природа предусмотрела такую возможность просто так»…

И в самом деле, сегодня многие исследователи полагают, что «генетическое электричество» может иметь отношение к исправлению повреждений в структуре ДНК. Ведь генам свойственно довольно часто ломаться. Неполадки в большинстве случаев, как выяснили исследователи, возникают на электронном уровне, когда свободные радикалы и другие побочные продукты обмена веществ «выбивают» электроны с их законных орбит.

Наиболее уязвимой мишенью при этом оказывается гуанин – азотистое основание, один из электронов которого связан с молекулой слабее, чем электроны трех других оснований, входящих в состав ДНК. Причем потеря всего одной элементарной частицы может породить серьезные проблемы, влияющие на воспроизводство ДНК. Копирование происходит с ошибками, и это, возможно, становится одной из причин старения организма.

Чтобы защитить организм от преждевременного старения и прочих неприятностей, Адам Хеллер, инженер-биохимик из Техасского университета в Остине, предлагает использовать на новом уровне старый химический прием, называемый катодной защитой. Обычно его используют в электротехнике для предохранения стальных сооружений от коррозии, приклепывая, скажем, к опоре моста цинковые пластины. Коррозия разъедает пластины, поскольку они химически активнее, а мост остается целехонек.

Подобный способ Адам Хеллер предложил и для защиты ДНК. Для этого, считает он, нужно лишь добавить в цепочку ДНК «лишние» гуаниновые основания, которые и примут на себя основной удар оксидантов.

Почти боги?..

Пока Хеллер и его коллеги проверяют это предположение, выявляя все тонкости механизма «дырочной» проводимости в «ДНК-кабеле», еще один британский исследователь, Крейг Винтер, задумал новый грандиозный проект.

«Научившись разбирать геном на составляющие его гены, мы теперь должны попробовать свои силы в решении обратной задачи – синтезе новых ДНК-последовательностей из набора нужных нам генов», – считает он.

Для начала Крейг Винтер планирует синтезировать вирусы, представляющие собой переходные структуры между живой и неживой природой и имеющие всего порядка 7 тысяч оснований в геномной цепочке. А когда процесс будет отлажен, перейти уже к созданию настоящих ДНК-молекул, включающих в себя сотни тысяч оснований.

Причем Крейг предлагает включать в такие цепи только те гены, которые будут необходимы будущему синтетическому организму, например, для производства определенных лекарств, скажем, инсулина для больных диабетом. И тогда «живые фабрики», состоящие, например, из специализированных микробов, смогут производить необходимые человеку соединения много быстрее и проще, чем это делается сегодня в химических лабораториях и на фармацевтических заводах.

Управлять «живыми фабриками» можно будет опять-таки с помощью электрических полей и импульсов. А там, глядишь, дело дойдет до того, что люди смогут лечить не только собственные генетические заболевания, но и научатся создавать настоящие организмы с наперед заданными свойствами, пригодные, например, для жизни на Венере или Марсе…

Впрочем, давайте на этом и остановимся. Мы и так слишком далеко ушли. Ведь поначалу мы хотели поговорить о том, почему в домах у некоторых людей столь часто ломаются электроприборы…

Публикацию подготовил М.ЯБЛОКОВ

У СОРОКИ НА ХВОСТЕ

ЛЮБОВЬ НЕ МОЖЕТ ДЛИТЬСЯ БОЛЬШЕ ГОДА. К такому выводу пришла группа английских эндокринологов, опубликовавших результаты своих исследований в журнале «Психоневроэндокринология».

Авторы научного труда исходили из того, что протеин под названием «нерв гроз фактор» (НГФ) отвечает за возникновение определенных типов эмоций, которые ассоциируются прежде всего с состоянием, называемым любовью. В рамках эксперимента ученые изучили группу добровольцев обоих полов в возрасте от 18 до 30 лет.

Условно испытуемых разбили на три категории: только что влюбившиеся, связанные длительными взаимоотношениями пары и одиночки. У первой категории уровень содержания НГФ оказался на порядок выше, чем у остальных: 227 условных единиц против 123 у женатых или живущих вместе пар, утверждающих, что по-прежнему без ума друг от друга.

Но когда через год ученые снова обследовали первую категорию добровольцев, то выяснили, что уровень «любовного» протеина и у них упал до нормального уровня.

ЗРЕНИЕ И ЗМЕИ. Зрение человека, потомка обезьян, стало более совершенным благодаря змеям, считает американский антрополог, профессор Калифорнийского университета Линн Избелл. По ее мнению, процесс развития зрения у обезьян напрямую связан с тем, сколь внимательно им приходилось выискивать притаившихся поблизости змей. Именно таким эволюционным путем в течение миллионов лет у приматов, вынужденных соседствовать сначала с удавами, а затем с ядовитыми змеями, начало развиваться цветовосприятие и улучшаться восприятие движения.

Как показало исследование Избелл, зрение приматов изменялось и в зависимости от того, насколько долго их эволюция проходила вблизи от змей. В доказательство этого ученый приводит тот факт, что зрение у лемуров с Мадагаскара, никогда не обитавших в одном регионе со змеями, гораздо менее совершенно, чем зрение больших обезьян из Африки. Правда, последние за соседство со змеями не только получили от природы прекрасное зрение, но и расплатились многочисленными потерями укушенных предков.

АППАРАТ СТАРИТ ВИНО ЗА МИНУТУ. Японец Хироси Танака изобрел устройство, ускоряющее процесс старения вина. Всего 1 минута требуется для того, чтобы из 4 литров даже самого дешевого вина получить напиток облагороженного вкуса, правда, вдвое меньшего объема.

На изобретение чудо-аппарата у японца ушло 15 лет. В основе работы этого устройства лежит процесс электролиза, который ускоряет «старение» вина. К «машине времени», которую предусмотрительный японец сразу же запатентовал, уже проявили повышенный интерес виноделы из США, Южной Америки и других уголков планеты.

Сейчас господин Танака разрабатывает мини-версию своего аппарата, чтобы его можно было поставить в любом ресторане или даже дома.