Вы здесь

Серьезные забавности

Почему после сытного обеда клонит в сон? Такая простая, вроде бы, вещь, а имеет, оказывается, специальное научное название: postprandial somnolence. Ну, правда, на русский эти два мудреных слова переводятся очень просто: «послеобеденная сонливость», но объяснение нашей сонливости от этого, однако, не упрощается. 

Ученые, однако, справились и с этой загадкой, и на сегодняшний день данному феномену тоже есть научное объяснение, даже целых три.

Первое – триптофан виноват. Триптофан – это одна из т.н. аминокислот. После сытной еды в организме оказывается много углеводов (т.е. глюкозы) и много белков (т.е. аминокислот). Переработка повышенной глюкозы требует повышения уровня инсулина, а повышение уровня инсулина приводит к лучшему усвоению многих аминокислот (с переходом их из крови в мышцы), - но не триптофана. Оставшись главным в крови, он в большем количестве попадает и в мозг, а там его только и ждали: триптофан тут же перерабатывается в серотонин, серотонин – в мелатонин, а уж мелатонин – это как раз «гормон сна», его не зря так называют.

Второе объяснение: орексин виноват. Орексин – это вещество, вырабатываемое в некоторых специализированных нейронах мозга и стимулирующее активность мозговой деятельности. А глюкоза обладает тем вредным свойством, что увеличивает приток ионов калия в эти нейроны. А увеличенный против нормы приток калия подавляет производство орексина. И мозг, не получая подхлестывания, впадает в спячку

Ну, а третье объяснение еще проще: не глюкоза сама подавляет производство орексина, а вызванное ею повышение инсулина в крови. Это он вызывает повышенный приток калия – и так далее.

Да, сложна природа. Есть, о чем подумать, пока дремлешь после чревоугодья с возлияньями.

А вот еще вопрос: чем опасны самоуправляемые машины?

Ну, многие опасности назовет, пожалуй, каждый. Ясно, что самоуправляемые машины все равно будут нуждаться в контроле со стороны водителя в некоторых нестандартных ситуациях, а успеет ли водитель перенять такой контроль?

 Еще одна опасность состоит в том, что люди, пересевшие на самоуправляемые автомашины, могут постепенно утратить навыки вождения. Вспомним, как быстро водители отвыкают от ручной коробки передач, пересаживаясь на автоматическую. А еще в таких машинах возможны ситуации, когда компьютер не в состоянии принять решение и запрашивает пассажира о помощи, а пассажир, привыкший полагаться на компьютер и расслабившийся в салоне, может запаниковать или вообще не обратить внимания на эти сигналы. К тому же такие машины особенно охотно будут приобретать люди, вообще не имевшие опыта вождения и потому больше полагающиеся на компьютер, чем на себя. И так далее.

А что еще?

Оказывается, особенно опасно в этих машинах то, что делает их самоуправляемыми – компьютер. Не так давно в Германии был проведен такой эксперимент. Специалист по компьютерной безопасности, используя свое знание хакерских приемов, вошел в радиоустановку самоуправляемого автомобиля, и через нее отдал центральному компьютеру приказ затормозить. Машина в этот момент шла со скоростью 100 км в час.

В самоуправляемых машинах имеется не только множество сенсоров (от измерителей температуры и т.п. и вплоть до спидометров), передающих свои сигналы на центральный компьютер и получающих от него обратные. От центрального компьютера получают свои сигналы также силовые приводы, управляющие скоростью машины и ее поворотами. Любое нарушение в работе этого компьютера, случайное или злонамеренное, как в вышеописанном случае, может привести к аварии и даже к катастрофе. Вот она, скрытая главная слабость компьютеризованной машины.

Спешу успокоить – инженеры уже думают о возможных путях устранения этой опасности. Вышеописанный эксперимент как раз был произведен в ходе испытаний одной такой возможности. Центральный компьютер в данном случае был перестроен так, что сигналы от своих сенсоров и видеокамер вызывали в его памяти некий «код владельца», тогда как любой сигнал извне вызывал другой код – «внешний». Приняв по пришедшему сигналу некое решение, - скажем, затормозить, - центральный компьютер пересылал его в подсобный компьютер тормозной системы вместе с тем или иным кодом. Тормозной компьютер сравнивал пришедший код с имеющимся в его памяти «кодом владельца» и выполнял приказ лишь в том случае, если оба кода совпадали. Эксперимент увенчался успехом – испытывавшаяся машина не отреагировала на полученный извне опасный приказ.

****************************************

В английском Лестерском университете выходит студенческий «Журнал особых физических проблем». Студенты публикуют в нем результаты своих экспериментальных и теоретических работ, готовясь таким манером к защите диплома. Работы эти, прямо сказать, не из тривиальных. Так, в одном из последних номеров журнала был опубликован теоретический расчет, посвященный довольно жутковатому вопросу: «Сколько времени понадобится вампиру, чтобы глотнуть человеческой крови». Оказывается, и это можно рассчитать, если знаешь некоторые законы гидродинамики и пару-другую параметров человеческого организма. Авторы исходили из того, что вампир хочет только напиться, но не хочет убивать свою жертву. Это сразу ограничивает долю крови, которую он может выпить, - не более 15% (от 5 литров, которые есть в организме), потому что, выпив больше, он резко нарушит сердечный ритм, а меньше ему жалко. Далее, зная, что аорта разветвляется на пять артерий и оценив давление крови в каждой, авторы сравнили его с внешним давлением и, пользуясь законами гидродинамики, вычислили скорость потока, льющегося в глотку перекусившего артерию вампира. А зная скорость потока и вышеупомянутое количество жидкости (0.75 литра), уже легко было подсчитать время, необходимое вампиру для завершения процедуры – 6.4 минуты. А мы-то думали…

А в последнем номере того же журнала другие авторы подсчитали время еще более страшного события – гибели человечества в результате эпидемии, вызванной вирусом, превращающим людей в зомби. Оказалось, что в простейшем случае, если каждый зомби с вероятностью 90% заражает одного человека в день (иными словами, эпидемия подчиняется закону «2 в степени Х», где Х число прошедших дней), уже через месяц с небольшим от человечества останется всего 300 здоровых индивидов. К счастью, в более реалистичных вариантах (с учетом бегства людей от зомби и борьбы с ними, рождения здоровых детей и т.д.) наши шансы выжить постепенно повышаются. Но все равно страшноваты.

Веселенькие детские игры, не правда ли?

****************************************************************************************************************

                                Неладно что-то во вселенной нашей…

Вселенная то и дело задает ученым головоломные загадки. В данный момент самой свежей является результат группы британского астронома Мартина Рисса, которая произвела сверхточные измерения скорости расширения вселенной и обнаружила, что эта скорость существенно больше того, что считалось ранее. Казалось бы, перед нами просто уточнение некого важного параметра космологии, но оказывается, что это небольшая поправка в числах требует существенной поправки в таком важном пункте как возраст вселенной – он должен быть пересчитан. А пересчитанный, возраст вселенной может оказаться меньше, чем возраст самых старых звезд в ней. Такой вот парадокс.

Как же группа Рисса пришла к своему результату? У астрономов давно уже разработана «лестница определения расстояний» в космосе. Первый шаг по этой лестнице состоит в определении расстояния до особых звезд – цефеид. Эти звезды (такой, например, является Полярная звезда), в силу своих физических особенностей, периодически меняют яркость, и период этих изменений четко связан со светимостью, то есть с абсолютной (реальной) яркостью. Сравнив вычисленную по периоду светимость с видимой яркостью цефеиды, астрономы могут найти расстояние до нее (ибо видимая яркость убывает обратно пропорционально квадрату расстояния). Так как цефеиды обычно имеют огромную яркость (в десятки и сотни тысяч раз больше солнечной), то они видны с огромного расстояния, даже будучи в других галактиках. Первые измерения расстояний в космосе были совершены именно с помощью цефеид. Это позволило оценить, с какой скоростью удаляются друг от друга галактики из-за непрестанного расширения вселенной.

На второй ступени лестницы астрономы находят галактики, в которых наряду с цефеидами есть и сверхновые звезды типа 1а, которые в момент вспышки всегда имеют одну и ту же яркость. Измерив их видимую яркость и зная расстояние до них по соседним цефеидам, астрономы находят абсолютную яркость таких звезд. И наконец, найдя такие звезды в еще более далеких галактиках и зная их видимую и (всегда постоянную) абсолютную яркость, астрономы определяют еще более громадные расстояния, которые позволяют судить о динамике вселенной в целом. В 1998 году сразу две группы астрономов, используя этот метод, впервые установили, что вселенная расширяется ускоренно, то есть со временем скорости разлета галактик возрастают. Ранее считалось, что после первичного взрыва (Биг Бэнга), давшего вселенной огромную начальную скорость, эта скорость должна была спадать в силу притяжения галактик друг к другу. И действительно, недавние измерения показали, что на протяжении первых 5 миллиардов лет существования вселенная расширялась с замедлением. Но затем случилось что-то такое, что замедление сменилось ускорением. Это объяснили тем, что уже при рождении во вселенной появилось «распирающее» поле, сила которого пропорциональна объему пространства вселенной. Пока вселенная была «мала», эта сила была много меньше силы гравитации, и преобладало замедление. Но по мере расширения вселенной росла и распирающая сила, пока 5 млрд лет назад не превысила гравитацию (если это так, то эта загадочная сила должна в дальнейшем только увеличиваться).

Исходя из этих данных, ученые, идя «обратным путем», рассчитали, когда началось расширение вселенной, т.е. каков ее возраст. Он оказался равным 13.8 млрд лет. Это решило давний парадокс «древнейших звезд». Дело в том. что прежние наблюдения некоторых древнейших объектов во вселенной, говорили, что им порядка 25 млрд лет! После многократных уточнений, однако, этот возраст был переоценен как 14.4 плюс минус 0,6 млрд лет, что означает примерное равенство. И вот теперь данные группы Рисса, полученные с помощью наблюдений за двумя с половиной тысячами цефеид в далеких галактиках и за тремястами сверхновыми типа 1а в сверхдалеких галактиках с помощью самого мощного и точного на сей день телескопа Хаббла, показали, что расширение идет на 5-9% быстрее, чем считалось раньше. А это значит, что вселенной нужно было меньше времени чтобы достичь нынешних размеров, иными словами - что она имеет меньший возраст, т.е. опять оказывается моложе своих же древнейших звезд.

Но мало этого. Даже если новые, более точные измерения возраста древнейших звезд опять устранят этот парадокс, останется та огромная трудность, что «возраст вселенной по Риссу» не совпадает с ее же возрастом, вычисленным теоретически, по модели Биг Бэнга, и подтвержденным измерениями т.н. «остаточного излучения» во вселенной (которое, кстати, говорит о наличии во вселенной, кроме обычного вещества, также темной материи и темной энергии). Понятно, что физики уже чешут затылки, пытаясь придумать, что может быть причиной этого фундаментального расхождения – то ли поле темной энергии сильнее, чем они думали, то ли темная материя обладает какими-то свойствами, о которых они не догадывались, то ли, наконец, теория тяготения Эйнштейна не совсем полна, о чем никто из них не решался подумать.

Ну, пусть чешут побыстрее, а мы подождем новых идей и объяснений.

Рафаил Нудельман

«Окна», 19.01.2017