Page 1

12–1 [024] Декабрь–январь 2013–2014

НАУКА В ФОКУСЕ Декабрь–январь 2013–2014

компьютеры на основе днк с. 49

27

В ФОКУСЕ

ответроовсы на воcп. 76

тайна иероглифов • вселенная • наше эволюционное будущее

генный передел

человеческая эволюция не остановилась. она поможет нам жить в вакууме, ничем не болеть и стать умнее с. 60 naukafocus.ru 4 6022 22 28 26 82

13012

те КачайФ» «Нв tore S в AppMarket y a l иP

экспресс в будущее Из Петербурга в Москву за 40 минут с. 68

почему нам противно?

сила мысли

Чувство отвращения сохранит Homo sapiens как вид с. 55

Стимулируем мозг током — чтобы быстрее думать с. 89


Содержание Декабрь — январь 13–14

34

Новые открытия об устройстве Вселенной

Мегапиксель6

Визуальный ряд: живая кладовая, восставшие из озера, световое шоу над планетой

Поиски12

Жизнь могла прилететь на Землю с Марса, ключ к успехам в математике, секреты сейсмических волн, след 115-го элемента, нанотрубки-лампы

Египетские иероглифы

24

Искусственный интеллект

32

Летопись Вселенной

34

Они были загадкой в течение целых тысячелетий, пока наконец не были разгаданы — всего столетие назад

Появятся ли в будущем разумные и эмоциональные роботы? На этом пути нам предстоит разрешить массу проблем

60

Эволюция человека продолжается

Новые открытия постоянно изменяют наше представление о мире, в котором мы живем

Катастрофа в космосе: как выжить? 44

Даже на низкой орбите космонавтов поджидает множество крайне неприятных сюрпризов

Прорывы в синтетической биологии

49

Что такое отвращение и зачем оно нужно

55

Биоинженерия как локомотив технологической революции: ДНК-системы выполняют логические операции, а нуклеотиды пожирают рак

Эволюционный процесс породил человека, но не собирается на этом останавливаться

60

ГЛАВНАЯ ТЕМА

Поездом со свистом

68

Поезда ближайшего будущего станут перемещаться быстрее скорости звука — современные технологии это уже позволяют

Вопросы и ответы

89

Транскраниальная микрополяризация — стань умнее

76

Зачем нам нужны брови, на какой максимальный угол въедет велосипед, есть ли у животных аллергия на человека и обостряет ли морковь зрение

Техцентр89 Объекты страсти 92 Perpetuum mobile Игры разума Книжные новинки 

94 98 100

Афиша  Стивен Бакстер о ДНК и инопланетянах

102 104

Подпишитесь: «Науку» принесут прямо в ваш почтовый ящик (см. подписной купон на с. 88). дек абрь — январь 2013–2014 / наук а в фок усе / 1

эта страниц а: science photo libr ary, corbis

Будущие мы

обложк а: magictorch

Откуда берется наша неприязнь к ядовитому и аморальному и почему от нее зависит наше выживание как биологического вида


Добро пожаловать Декабрь — январь 13–14

У нас с вами праздник: «Науки в фокусе» вышел 25-й выпуск. На корешке нынешнего написано, что он 24-й, но ведь был еще пилотный выпуск, без номера. Так что мы с полным правом празднуем четверть юбилея. За это время, всего-то два года, вас, уважаемые читатели, стало больше в несколько раз. За это время в неуклонном стремлении к совершенству мы три раза поменяли дизайн и два раза — бумагу, обратились к нескольким сотням именитых ученых, чтобы они прочитали наши материалы (и нашли всевозможные ошибки) до того, как их прочитаете вы. За это время мы написали около 4 млн знаков текста и исправили примерно 360 тыс. опечаток и грамматических ошибок — а несколько десятков пропустили, и вы их все выловили, ура. За это время мы запустили электронную версию журнала, которая скоро уже догонит по количеству

читателей бумажную. Мы старались. Не сделали всего две вещи (а стоило бы!): не напечатали раздел «Письма» в этом номере (но продолжаем отвечать всем читателям в личной переписке) и не сменили фотографию главного редактора — некоторые друзья и знакомые не первый год намекают, что с трудом узнают меня в этой колонке. Но мы исправимся, обещаю, и всё изменим. Чем мы хуже эволюции? Эволюционный процесс, к слову, изменил и продолжает менять человека. И не собирается останавливаться (с. 60). Это правильно — чтобы всего лишь оставаться на месте, нужно бежать; чтобы удерживать баланс на велосипеде, нужно ехать хотя бы со скоростью 1 м/с (с. 77). А прорывы в синтетической биологии (с. 49) преобразуют мир, в котором мы живем, чтобы нам, изменившимся, не было скучно в старом мире. Меняйтесь и вы. Но оставайтесь с нами, тут весело. Егор Быковский, главный редактор

Сверхзвуковой поезд с. 68

Зачем нам нужно отвращение? с. 55

Что еще показалось мне интересным: 55

Оказывается, от чувства отвращения (неважно, к нечистотам или к подлецам) зависит выживание человечества как биологического вида

44

Даже на низкой орбите космонавтов поджидает множество самых неприятных и смертельно опасных сюрпризов. Но спастись все-таки можно, если сохранять голову холодной

science photo libr ary, science /a a as, spacex

Эксперты Хейли Бёрч (Hayley Birch) Биолог, чьи научно-популярные статьи публикуются в журналах Nature Biotechnology и New Scientist, исследует проблему эволюции человека — нам предстоит узнать о себе много нового (с. 60).

Питер Бентли (Peter Bentley) Специалист по информатике из Лондонского университетского колледжа (Великобритания), рассуждает о том, какими могут оказаться в скором будущем роботы с искусственным интеллектом (с. 32).

Стюарт Кларк (Stuart Clark) Научный журналист с PhD в области астрономии, один из самых известных популяризаторов астрономии в Великобритании, рассказывает волнующую историю всех времен — о происхождении Вселенной (с. 34).

Келли Оукс (Kelly Oaks) Научный журналист, постоянный автор BBC Focus Magazine, готовит нас к просмотру фильма «Гравитация», размышляя о тех неприятностях, которые поджидают космонавта на каждом шагу (с. 44).

Валери Кёртис (Valerie Curtis) Директор Центра гигиены при Лондонской школе гигиены и тропической медицины, хорошо знакомая с противными тропическими личинками, объясняет биоприроду нашего отвращения (с. 55).

Адам Резерфорд (Adam Rutherford) Ведущий программы «Внутри науки» (Inside science) на BBC Radio 4, знакомый с последними веяниями в науке, описывает будущее синтетической биологии: новые методы лечения рака и компьютеры на основе ДНК (с. 49).

2 / наук а в фок усе / дек абрь — январь 2013–2014

Длинная история одной разгаданной тайны с. 24

«Наука в фокусе» благодарит за поддерж­ку нейробиолога Сергея Шишкина, нейроматематика Михаила Бурцева, астрофизиков Бориса Штерна и Сергея Попова, астронома Владимира Сурдина.


Редакция Декабрь — январь 13–14

Главный редактор Егор Быковский* Выпускающий редактор Мария Молина Научные редакторы Максим Борисов Наталия Демина

Дизайн Николай Лисов Фоторедактор Олег Сендюрев

Британская редакция

Head of Licensing and Syndication Joanna Marshall E-mail: joanna.marshall@bbc.com International Partners Coordinator Jessica Fleming

The BBC logo is a trade mark of the British Broadcasting Corporation and is used under licence.

BBC Science Focus is published by VOKRUG SVETA under licence from Immediate Media Company Bristol Limited. Copyright © Immediate Media Company Bristol Limited. All

All rights reserved. Reproduction in whole or part prohibited without permission.

Editor Graham Southorn Deputy Editor Andy Ridgway Art Editor Steve Sayers Publisher Andrew Davies Managing Director Andy Marshall Chairman Stephen Alexander Deputy Chairman Peter Phippen CEO Tom Bureau Учредитель и издатель ООО «Издательство «ВОКРУГ СВЕТА» 125362 Москва, ул. Мещерякова, 5, корп. 1

al amy, thinkstock, warner brother, R ay Crundwell /Queen Mary Universit y of London

Генеральный директор Светлана Головатюк* Главный редактор Александр Монахов*

СЛУЖБА ДИЗАЙНА Арт-директор Сергей Бабич Дизайнер Евгения Стогова Старший дизайнер Павел Кириевский Дизайнеры карт и планов Таисия Лавриненко Роман Лавриненко ФОТОСЛУЖБА Директор фотослужбы Галина Величко Фоторедакторы Наталия Мазо Олег Сендюрев Елена Третьякова ОТДЕЛ МАРКЕТИНГА Директор по маркетингу Сергей Воронов Бренд-менеджер Екатерина Спирина Менеджер проекта Анна Олевская ЮРИДИЧЕСКОЕ СОПРОВОЖДЕНИЕ ООО «Правовое бюро «Омега» Юридический адрес: 125009, Москва, Тверская, 12, стр. 9, тел. (495) 232-49-51 * Согласно статьи 27 Закона РФ от 27 декабря 1991 года № 2124-1 «О средствах массовой информации» и статей 16, 26, 27 Федерального закона от 13 марта 2006 года № 38-ФЗ «О рекламе» указываем отчества руководителей: это, в порядке следования, Владимирович, Гарриевна, Юрьевич Присланные материалы не рецензируются и не возвращаются. За содержание рекламы ответственность несут рекламодатели. Цена свободная.

129 515, Москва, а/я 6 Тел./факс (495) 491-96-45 E-mail: nauka@vokrugsveta.ru

КОММЕРЧЕСКИЙ ОТДЕЛ Коммерческий директор Наталья Ознобина Размещение рекламы Заместитель коммерческого директора Марина Панова E-mail: MPanova@vokrugsveta.ru Руководители направлений: Светлана Орловская E-mail: SOrlovskaya@vokrugsveta.ru Роман Погорелов E-mail: RPogorelov@vokrugsveta.ru Ведущий менеджер Татьяна Безверхая E-mail: TBezverkhaya@vokrugsveta.ru Трафик-менеджер Александра Котова Координатор Светлана Рязанова E-mail: SRyazanova@vokrugsveta.ru Дизайнер Павел Мальцев Дизайнер-верстальщик Владимир Ишмаков Распространение тиражей Директор по распространению и лицензированию Леонид Наумов ПОРТАЛ VOKRUGSVETA.RU Шеф-редактор Юлия Серышева ОТДЕЛ ПРОИЗВОДСТВА Директор по производству Евгений Колесов Технологи Сергей Дудин Сергей Соловьев Сергей Цветков

Над номером работали: Александр Сергеев, Элла Бикмурзина, Алексей Воробьёв-Обухов, Алексей Паевский, Илья Ферапонтов, Денис Еременко, София Лахути, Александр Столярчук, Антон Первушин, Виталий Матвеев, Нодар Лахути, Ирина Дьячкова, Наталья Витько

rights reserved. Reproduction in whole or part prohibited without permission.

Секрет человека-слона с. 20

© British Broadcasting Corporation 1996

ГРУППА ЭЛЕКТРОННЫХ ПРОЕКТОВ Руководитель электронных проектов Илья Полесский Дизайнеры Ольга Колодкина Елена Кузянина Ирина Гортинская Технолог Андрей Решетов ТЕХНИЧЕСКАЯ ДИРЕКЦИЯ Технический директор Павел Балаченков Директор по IT Михаил Никишов

7 прорывов в синтетической биологии с. 49

РАСПРОСТРАНЕНИЕ и ПОДПИСКА РАСПРОСТРАНЕНИЕ ООО «Торговый дом «За рулем» Директор Евгений Теременко Зам. директора Геннадий Алидин Тел. (499) 261-71-81 E-mail: alidin@tdzr.ru, vera@tdzr.ru ПОДПИСКА ЗАО «МДП Маарт» Генеральный директор Александр Глечиков Тел. (495) 744-55-12 E-mail: podpiska@maart.ru, infofm@maart.ru

Эмоции у роботов с. 32

Информационная продукция для детей, достигших возраста двенадцати лет. Журнал «НАУКА в фокусе. science focus» № 12–1 декабрь — январь 2013–2014 Дата выхода: 23.11.2013 © OOO «Издательство «Вокруг света» 125362 Москва, ул. Мещерякова, 5, корп. 1 Тираж 159 248 экземпляров. Типография «Spaudos Konturai» Литва, 14158 Вильнюс, ул. Вакарине, 1.

4 / наук а в фок усе / дек абрь — январь 2013–2014

Издание зарегистрировано в Роскомнадзоре. Регистрационное свидетельство ПИ № ФС77-45172 от 20 мая 2011 года. Перепечатка материалов без письменного разрешения редакции запрещена. Тираж сертифицирован Национальной тиражной службой.

Сумейте выжить в космичес­ кой катастрофе с. 44


Завораживающие снимки из мира науки

МегаПиксель

flpa

Живая кладовая Хоть они изо всех сил и притворяются гроздью винограда, но вообще-то это группа висящих вниз го­л овой медовых муравьев — особой рабочей касты, которую еще называют «муравьиные бочки». При повышении влажности воздуха эти насекомые пьют в больших количествах нектар, запасая таким образом в своих брюшках пищу для колонии. Такая каста существует у пяти родов, принадлежащих к пяти трибам двух подсемейств (Formicinae и Dolichoderinae), живущих в регионах с аридным (сухим жарким) климатом: в пустынях и полупустынях Северной Америки, Южной Африки и Австралии. «Когда другие рабочие муравьи голодны и не могут найти пищу обычным путем, они просто приходят сюда и трогают усики этих свисаю­

щих сверху соплеменников, а те отрыгивают им еду», — объяс­няет д-р Джордж Макгэвин (George McGavin), писатель-натуралист и телеведущий на Би-би-си, кура­тор отдела энтомологии музея Оксфордского университета (Великобритания). На фото запечатлены муравьи вида Camponotus infla­tus, сфотографированные в Центральной Австралии. Они часто раздуваются до такой величины, что не могут двигаться. Их ценность в условиях малого количества пищи очень велика, и обитатели другой колонии вполне могут их украсть. «Я ел много разных насекомых, однако этих не пробовал, — признаётся Макгэвин. — Но очевидно, что они очень вкусные. Аборигены Австралии считают их изысканным лакомством».

6 / наук а в фок усе / дек абрь — январь 2013–2014


дек абрь — январь 2013–2014 / наук а в фок усе / 7


МегаПиксель

getty

Восставшие из озера Вот всё, что осталось от некогда оживленного городка. В туристическую деревню Вилла-Эпекуэн (Аргентина), построенную в 1920-х годах, съезжались отовсюду — искупаться в соленых водах озера Эпекуэн в надежде на исцеление. Но озеро, которое вызвало это место к жизни, его же и поглотило в 1985 году, когда поднялся уровень воды. «Начиная с 1970-х годов дожди выпа-

дали чересчур обильно, и городок залило, несмотря на строительство дамбы, призванной его защитить, — рассказывает Эндрю Гуди (Andrew Goudie), профессор географии Оксфордского университета (Великобритания). — Сейчас климат похож на то, что было в 20-е годы прошлого века, и озеро снова начало высыхать, обнажая скрытый водами курортный город».

8 / наук а в фок усе / дек абрь — январь 2013–2014


дек абрь — январь 2013–2014 / наук а в фок усе / 9


NASA

10 / наук а в фок усе / дек абрь — январь 2013–2014


МегаПиксель

Световое шоу над планетой Каждое яркое пятно на этой фотографии — вспышка молнии, из тех, что разрази­ лись над нашей планетой за 15 минут. Снято с борта Международной космической станции (МКС) астронавтом Доном Петитом (Don Pettit). Изображение получено путем наложения множества снимков; экспозиция каждого составляла 0,5 минуты. Отдельные кадры собрали воедино с помощью программы для обработки изображений. Звезды видны как яркие дуги на темно-синем фоне ночного неба, а огни больших городов «размазаны» полосами по поверхности Земли,

поскольку ее вращение не синхронизировано с движением МКС. Только из космоса видно, насколько часто случаются грозы. «На планете ежедневно наблюдается около 4 млн вспышек молний», — поясняет профессор Джозеф Дуайер (Joseph Dwyer), исследователь гроз из Флоридского технологического института (США). Интенсивность вспышек меняется на протяжении суток, достигая максимума в то время, когда солнцем освещены самые крупные массивы суши, такие как Африка и обе Америки.

дек абрь — январь 2013–2014 / наук а в фок усе / 11


поиски Последние новости из мира науки

с. 14

частный визит в космос

след от 115-го элемента

с. 18

SpaceShipTwo готов к коммерческому полету в 2014 году

с. 20

Унунпентий, открытый в Дубне, признан за рубежом

человека-слона снова изучат Знаменитого викторианца подвергнут ДНКтестированию

ГРОМКАЯ ИСТОРИЯ

Не с Марса ли прилетела жизнь?

nasa x3, al amy, newspress

Химический коктейль Красной планеты мог дать начало процессам, которые потом оживили Землю

Вопрос, как возникла жизнь, волнует самые широкие массы. Еще более интригующ вопрос, где именно она возникла. Биохимики предлагали разные места — от тепловатого «первичного бульона» академика Опарина до гидротермальных выходов на дне океана с температурой +400 °C. Теперь появилась новая смелая гипотеза о том, что жизнь началась на Марсе, а затем была перенесена на Землю метеоритом. Сама теория панспермии — жизнь якобы способна путешествовать по Вселенной, засевая всё новые планеты, — далеко не нова. Но д-р Стивен Беннер (Steven Benner) из Фонда прикладной молекулярной эволюции в Гейнсвилле (США) утверждает, что обнаружил химический механизм, подтверждающий эту теорию. «Люди склон-

12 / наук а в фок усе / дек абрь — январь 2013–2014

ны отвергать панспермию: она не решает проблему происхождения жизни, а лишь переносит ее в другое место, — говорит д-р Беннер. — Но из дискуссии выросло серьезное лабораторное исследование, в котором определены химические условия, способные дать нам фрагменты задачи». Молекула РНК — посланник, служащий челноком, который переносит информацию между ДНК и белками. Ее можно получить из простых циклических углеводородов в присутствии боратов и соединений молибдена в высокой степени окисления. Бораты и молибдаты редко встречаются на Земле, в раннюю эпоху их было еще меньше из-за низкого содержания кислорода в земной атмосфере той эпохи, а также из-за водной среды на поверхности нашей

Работа Стивена Беннера может дать больше веса гипотезе происхождения жизни, базирующейся на идее панспермии


Поиски анализ

Ник Лэйн (Nick Lane) Биохимик из Лондонского университетского колледжа (Великобритания), автор книги «Восход жизни» (Life Ascending)

Минералы скальной породы на поверхности Марса могут дать ключ к загадке происхождения жизни на Земле

планеты, разрушающей зарождающиеся РНК. Однако Марс благодаря сухости и насыщенности кислородом мог бы быть идеальной средой. Идея д-ра Беннера основывается на концепции РНК-мира, согласно которой РНК могли быть предшественниками первых форм самовоспроизводящейся и мутирующей жизни. «Химикам, которые занимаются пребиотической эволюцией, нужны бораты для подтверждения гипотезы РНК-мира — эти минералы препятствуют превращению молекул, из которых образуются РНК, в органическую грязь, — поясняет д-р Робер Хазен (Robert Hazen) из Института Карнеги (город Вашингтон, США), который пригласил д-ра Беннера представить свои идеи на конференции Европейской геохимической ассоциации, проходившей во Флоренции в августе. — Сейчас марсоход NASA Curiosity исследует поверхность Марса. Если мы обнаружим признаки боратов и молибдатов, это повлияет на наши представления о жизни на других планетах. В любом случае Марс может многое рассказать нам о том, как жизнь возникает во Вселенной». Связанное с этим исследование Кристофера Эдкока (Christopher Adcock) и Элизабет Хаусрат (Elisabeth Hausrath) из Невадского университета (США) предлагает еще одно за-

манчивое соображение, почему жизнь могла возникнуть на Марсе. Их лабораторные эксперименты показали, что фосфаты, важные строительные блоки ДНК и РНК, вымываются из минералов, найденных в марсианских камнях, в 45 раз быстрее, чем из земных. Более того, данные марсоходов Opportunity и Spirit указывают на то, что уровень фосфатов на Марсе на порядок превосходит земной. Однако если в этой работе допустить марсианское происхождение жизни, то Красная планета должна оказаться влажной, а не сухой. Неужели выводы этих двух работ несовместимы? Д-р Эдкок так не думает. «Я считаю преждевременным обсуждать, противоречит ли наша работа выводам д-ра Беннера», — говорит он. Дело в том, что нужные условия могли обеспечиваться чередующимися периодами влажности и сухости марсианского климата, который только в наше время перестал меняться. Подлинным прорывом, конечно, станет создание жизни с нуля в лаборатории. «Если получится сделать это в условиях, которые могли существовать на молодых Земле и Марсе, — утверждает д-р Беннер, — мы получим ответ на вопрос о происхождении жизни».  Зои Кормье (Zoe Cormier)

Хронология Как развивалась теория о нашем внеземном происхождении 1903 Химик Сванте Аррениус (Svante Arrhenius), основыва­ясь на трудах древнегреческих философов, предположил, что жизнь могла появиться на Земле благодаря метеорам.

1953 Стэнли Миллер (Stanley Miller) и Гарольд Юри (Garold Urey) получили аминокислоты, пропуская электрические разряды через смесь метана, водорода, воды и аммиака.

Д-р Беннер — хороший химик, но он принимает желаемое за действительное. Идея первичного бульона неработоспособна по термодинамическим соображениям, и он спасает негодную модель, перенося ее в другое место. Д-р Беннер утверждает, что бораты помогают стабилизировать РНК, но говорить, что раз нечто помогает, значит оно необходимо, — методологическая ошибка. Бор может быть хорош для пребиотической химии, но в современных клетках производство РНК идет без него. Молибден, кстати, один из самых распространенных элементов в межзвездной пыли, и трудно представить, чтобы описанное не происходило на других планетах. Я не говорю, что жизнь не могла возникнуть на Марсе, — было бы странно, если бы она там не возникла. И я уверен, что панспермия возможна. Но это не решает главную проблему. Бактерии путешествуют сквозь космос — прекрасно, но сомневаюсь, что запуск жизни на Земле не мог без этого обойтись. Я думаю, жизнь возникла у гидротермальных выходов глубоко в океане, где набор ингредиентов для ее появления включал горные породы, воду, углекислый газ и водород. Всё это часть человеческого стремления исследовать новые рубежи, а происхождение жизни — один из них. Очень заманчиво приблизиться к выяснению этого вопроса в лаборатории — всякий, у кого сохранилась хоть крупица любознательности, хотел бы получить ответ на этот вопрос.

1986

1996

2011

2013

Уолтер Гилберт (Walter Gilbert) сформулировал концепцию РНК-мира: жизнь возникла в бульоне из молекул РНК, способных самовоспроизводиться, мутировать и эволюционировать.

Ученые заявили, что метеорит марсианского происхождения, найденный в Антарктике, содержит окаменевшие «нанобактерии». Позднее эти выводы были опровергнуты.

Филипп Холиджер (Philipp Holliger) синтезировал энзим РНК tC19Z, способный воспроизводиться. Это прибавляет веса гипотезе, что одни только РНК могли породить жизнь.

Стивен Беннер (Steven Benner) строит модель того, как соединения бора и молибдена в атмосфере Марса могли породить РНК и таким образом дать начало жизни на Земле.

дек абрь — январь 2013–2014 / наук а в фок усе / 13


Поиски Один или много? Исследования показали, что способность к счету «зашита» в наш мозг с рождения

Нейробиология

Мы умеем считать с рождения

В

есьма вероятно, что ключ к успехам в математике скрыт в двух крошечных областях коры головного мозга в верх­ ней части за нашими ушами. Ученые установили, что нейроны в задней теменной доле организованы так, что ви­ димые нами разные количества предметов вызывают возбуждение соответствующих этим количествам групп нервных клеток.

По результатам исследования, способно­ сти к счету даны нам от рождения, точно так же, как зрение, слух и обоняние. Та­ кой «числовой блок» в коре человеческого мозга ученым удалось выявить впервые. Функционирование подобных кортекс­ ных блоков (англ. cortical maps), образован­ ных группами нейронов из нескольких слоев коры мозга (мини-колонками кортек­ са), тесно связано с внешними

Космос

SpaceShipTwo расправляет крылья

virgin gal actic, Al amy

5

сентября сверх­ звуковой лета­ тельный аппарат S p a­c e­S h i p­T wo (англ. «Космиче­ ский корабль 2», на рисун­ ке справа), разработанный компанией Virgin Galactic, совершил свой второй по­ лет, еще на шаг прибли­ зившись к осуществлению первых коммерческих рей­ сов в космос. Во время этого тестово­ го запуска впервые была проверена «перьева я» система торможения по принципу бадминтонно­ го волана.

В первой фазе испы­т а­ тель­ н ого полета Space­ ShipTwo доставили на высоту 14 км над пустыней Мохаве в Калифорнии при помощи самолета-носите­ ля WhiteKnightTwo (англ. «Белый рыцарь 2»). После старта за 20 секунд рабо­ ты ракетного двигателя SpaceShipTwo развил ско­ рость 1,4 Маха (звуковой скорости, обычно 330 м/с, или 1100 км/ч) и поднялся на высоту 21 км. Для торможения была активирована «перье­ вая» система. Она развер­ нула крылья и хвостовую

14 / наук а в фок усе / дек абрь — январь 2013–2014

секцию а п п ар ат а в направле­ нии движения, создав необходи­ мое сопротивление воздуха, чтобы умень­ шить скорость и обеспе­ чить плавное снижение. Комментируя эти ис­ пытания в видеоролике, выложенном на YouTube, британский предприни­ матель сэр Ричард Брэн­ сон (Richard Branson), ос­ нователь Virgin Galactic, сказа л, что п рой ден важ­н ый этап, и подчеркнул: «Всё идет по плану,

воздействиями на организм. Например, зрительная кора, как зеркало, отражает видимое нами изображение — если раз­ делить его на части и проследить их связи с активностью нейронов, обнаружится, что соседние участки картинки возбуждают смежные нервные клетки в зрительной коре. Если коснуться плеча, это запустит активность нейронов, находящихся рядом с теми, которые реагируют на прикосно­ вение к локтю. Способность к счету — на данный момент единственное свойство человека, кроме пяти чувств, которое удалось локализовать на карте коры мозга. Д-р Бенджамин Харви (Benjamin Harvey) из Утрехтского университета (Ни­ дерланды) провел эксперимент, в котором восемь добровольцев наблюдали картин­ ки с разным количеством нарисованных точек. В это время их мозг сканировали на функциональном магнитно-резонанс­ ном томографе. Анализ изображений показал, что нейроны, расположенные внутри «числового блока», реагировали на маленькие числа, а находящиеся снару­ жи активизировались, когда испытуемые видели большое количество точек. При этом внутренние нейроны отве­ чали на конкретные числа, а внешние активизировались, когда объектов было много. Скорее всего, поэтому точное чис­ ло не так важно при подсчете больших ко­ личеств — мы считаем: 1, 2, 3, 4... десяток, сотня, много... Рита Картер (Rita Carter)

SpaceShipTwo сделал еще один шаг на пути к регулярным полетам в космос

и в 2014 году мы запустим [SpaceShipTwo] в коммер­ ческую эксплуатацию». Рассел Дикс (Russel Deeks)


Поиски

Сейсмические волны раскрывают секреты островов в Тихом океане Самоа Макдональд

Гавайи Таити

Маркизские о-ва

Питкэрн

Трехмерные термальные карты показывают распределение тепла в мантии Земли

1000 км

Дно океана

Вулканические острова в горячих точках

«Пальцы»

Глубокая мантия Горячие восходящие мантийные струи (плюмы)

изображение выше напоминает лавовую лампу (декоративный светильник с цветной подсветкой, в котором плавают меняющие форму шары из парафина. — Примеч. ред.). Но это — компьютерная модель, описывающая распределение тепла в земной мантии. Результаты недавнего исследования приоткрывают завесу над тайной происхождения геологических горячих точек. Многие вулканы возникают на стыках литосферных плит и своим происхождением обязаны постоянному движению этих самых плит.

Однако вулканы в горячих точках, сформировавшие острова Гавайи, Таити, Самоа и другие, находятся вдалеке от подобных границ. Геологи объясняли существование таких вулканов при помощи теории плюмов — горячих восходящих потоков в мантии (на иллюстрации обозначенных желтым цветом). Новые данные говорят, что всё устроено немного сложнее. Воспользовавшись методом сейсмической томографии, который отслеживает прохождение сейсмических волн через Землю, исследователи под руководством Скотта Френча (Scott

French) из Калифорнийского университета в Беркли (США) обнаружили медленно распространяющиеся сейсмические волны внутри «каналов-пальцев» на глубине 195–320 км под океаническим дном. Сейсмические волны имеют свойство замедляться при увеличении температуры, а значит, медленные волны служат хорошим индикатором горячих зон. Согласно гипотезе Френча, взаимодействие между горячими «пальцами» и мантийными плюмами приводит к возникновению вулканов в горячих точках.

Вирусология

Uc berkeley, cynthia goldsmith

Тысячи опасных вирусов живут рядом с нами Млекопитающие потенциально могут быть носителями более 320 тыс. еще не обнаруженных вирусов, считают биологи. Оценка количества нужна в поиске новых вирусов. «Пока мы не можем предсказать вспышку новой инфекции, — говорит д-р Саймон Энтони (Simon Anthony) из Колумбийского университета (США), руководитель исследования. — Знание позволит нам преодолеть страх перед неведомым». Атипичная пневмония, птичий грипп и ВИЧ — до 70% всех вирусных пандемий берут начало в организмах животных и от них уже перебираются к людям.

Группа, возглавляемая д-ром Энтони, пришла к цифре 320 тыс., изучая вирусное многообразие (вирусный полиморфизм) крыланов (летучих собак), обитающих в Бангладеш. В ходе работы они нашли 50 новых вирусов, населяющих организм рукокрылых. Итоговая оценка выведена экстраполяцией на 5486 признанных наукой видов млекопитающих. Для подтверждения теоретической оценки потребуется около 6,3 млрд долларов США для исследований в ближайшие 10 лет. «Сумма большая, — комментирует Питер Дазак (Peter Daszak), президент

16 / наук а в фок усе / дек абрь — январь 2013–2014

Возможно, нас окружает множество еще не известных науке вирусов, наподобие птичьего гриппа (на фото)

ассоциации EcoHealth (США), — но посмотрите, сколько ресурсов тратится на контроль за распространением и на лечение вирусных инфекций, таких как ВИЧ! Наша же цель — обнаружить следующий ВИЧ в лаборатории, а не диагностировать его у первого заболевшего человека». Зои Кормье (Zoe Cormier)


Поиски

неожиданное открытие

Химия

След от 115-го элемента

Генри Ги о генах и эхолокации

То же, да не совсем

П

Германские специалисты подтвердили существование элемента под номером 115, устроив столкновение атомов америция-243 и кальция-48

115-й элемент — из числа сверхтяжелых и нестабильных, его не найти на Земле, а можно лишь получить в результате распадов и столкновений других атомов. Впервые 115-й элемент (временное название эка-висмут, или унунпентий) получен в 2003 году российскими учеными из Дубны, но для подтверждения открытия требовались независимые эксперименты в зарубежных лабораториях. И вот

германские и шведские исследователи получили 30 атомов изотопа 288Uup. Каждый такой атом существовал лишь доли секунды, но его существование подтверждается следами продуктов распада. Официальное признание унунпентия и присвоение ему постоянного имени зависит от Международного союза теоретической и прикладной химии. Джеймс Ллойд (James Lloyd)

Климатология

G ot to/gsi. thinkstock

Связано ли доисторическое глобальное похолодание с падением метеорита? Локальный ледниковый период, разразившийся около 13 тыс. лет назад, мог быть следствием метеоритной бомбардировки, утверждает новое исследование. Изменение климата привело к тому, что температуры в Северном полушарии упали на 15 °C, и климатологи до сих пор не пришли к согласию по поводу причины этого явления, получившего наименование «поздний дриас». Одна из теорий гласит, что причина — в метеоритной бомбардировке, после которой поднялись облака пыли, заслонившие солнечный свет и вы­звавшие охлаждение планеты. Геохимики из США изучили так называемые сферулы (стекловидные капли-микро-

сферы из расплавленного камня) периода позднего дриаса, которые были обнаружены в штатах Пенсильвания и Нью-Джерси. «Структура и минеральный состав этих шаров говорят о том, что они могли образоваться в огне, вызванном сильным ударом метеорита», — отмечает д-р Мукул Шарма (Mukul Sharma) из Дартмутского колледжа в Нью-Гемпшире (США). Сферулы имеют ту же химическую структуру, что и скалы в Квебеке, указывая на возможное место удара. Но пока не обнаружено подходящих кратеров, и многие ученые продолжают скептически относиться к импактной теории. Джеймс Ллойд (James Lloyd)

18 / наук а в фок усе / дек абрь — январь 2013–2014

опадает ли молния дважды в одно место? По крайней мере, в случае эволюции ответ: «Да, и чаще, чем вы могли бы ожидать». В эволюционной биологии много разговоров о конвергенции — не связанных друг с другом случаях проявления одинаковых адаптаций у неродственных видов. Многие виды летучих мышей, например, развили у себя эхолокацию, которая позволяет им получать 3D-карту окружающего пространства, испуская серии высокочастотных писков и отслеживая эхо. Развитие способности к эхолокации требует немалого числа изменений в анатомии, физиологии и нейрофизиологии, в том числе на генетическом уровне. Такие сложности заставляют думать, что эхолокация никогда не могла бы развиться одним и тем же путем дважды и тем более трижды. Но именно это обнаружили Джо Паркер (Joe Parker) и его коллеги из Лондонского университета (Великобритания). Анализ 2326 генов у 22 видов млекопитающих выявил следы конвергенции более чем в двух сотнях генов, связанных с эхолокацией. Это означает, что, независимо от пути развития эхолокации в каждом отдельном случае, сама функция оставляет след на генетическом уровне. Особенно удивительно, что эхолокация развилась у летучих мышей не единожды, как можно было бы ожидать для столь сложной сенсорной системы, а дважды. Кроме того, эхолокация развилась также у китообразных, например дельфинов-афалин. Это вообще остроумный способ ориентироваться в темноте, но можно было бы ожидать, что

он будет развиваться у каждого вида своим путем, и тогда мы должны были бы получить два варианта эволюции механизма эхолокации у летучих мышей и один у китообразных. На первый взгляд кажется, что так оно и есть. Так, формы ушей и носа летучих мышей очень разнообразны и выглядят совсем не похоже на структуры, выполняющие те же функции у афалин. Но на генетическом уровне всё очень близко. У дельфинов и летучих мышей, использующих эхолокацию, обычно наблюдаются одни и те же мутации генов, связанных со слухом и зрением, и эти мутации отсутствуют у летучих мышей и других животных, не использующих эхолокацию. К примеру, не менее 17 генов, связываемых с эхолокацией и присутствующих у летучих мышей и афалин, формируют цепочку взаимодействий, фокусирующуюся на двух генах, которые задействованы в развитии внутреннего уха. Некоторые из этих генов могут влиять на смещение восприятия мира у животных от зрения к слуху. Эта первая попытка системно изучить связь между конвергенцией во внешних формах и на генетическом уровне. Мы знали, что в природе конвергенция широко распространена, но открытием стал тот факт, что она записана так глубоко в генах.

Генри Ги (Henry Gee) — палеонтолог, специалист по эволюционной биологии, ведущий редактор журнала Nature


Поиски Генетика

Тайна Человека-слона будет раскрыта

R ay Crundwell /Queen Mary Universit y of London, dr lutz wiegrebe, ma x pl anck institute for psycholinguistics

Анализ ДНК Джозефа Меррика поможет разобраться в причинах его уродства

У

ченые собираются заново обследовать скелет Джозефа Меррика (Joseph Merrick), человека викторианской эпохи с сильно деформированным телом, который стал прототипом героя фильма «Человек-слон» (1980). Относительно причин, вызвавших наросты на его теле, высказывались разные версии, в том числе предполагался нейрофиброматоз, спровоцированный генетическими отклонениями, а также синдром Протея. Поставить

точный диагноз сложно — скелет Меррика был обработан хлорной известью, чтобы сохранить кости, и это уничтожило большую часть его ДНК. Но сейчас ученые лондонского университета Куин Мэри, Музея естествознания и Королевского колледжа (Великобритания) намерены разгадать загадку Человека-слона, используя новые техники извлечения ДНК. «Кости были обработаны хлорной известью и воском, чье присутствие добавляет трудностей, — рассказывает д-р Майкл Симпсон (Michael Simpson) из Королевского колледжа. — Мы используем ферменты для удаления белков и детергенты для удаления жиров; в результате мы должны получить ДНК. Но из-за воска есть и другие компоненты, которые тоже нужно удалять, так что придется скорректировать методику». Сейчас группа отлаживает процедуру, но в течение полугода начнется работа над самим скелетом Меррика. Как только генетики получат достаточно ДНК для секвенирования, они первым делом проверят ее на синдром Протея. Если это генетическое отклонение не будет обнаружено, то займутся проверкой прочих вариантов. Рассел Дикс (Russell Deeks)

Нанотехнологии

Дефект превратил нанотрубки в лампы Исследователи из университета Страны Басков (Испания) разработали и запатентовали принципиально новый излучатель на основе нанотрубок из нитрида бора, позволяющий создавать высокоэффективные оптоэлектронные приборы. Нанотрубки из нитрида бора представляют собой структурный аналог углеродных нанотрубок — трубчатые структуры длиной порядка микрометров и диаметром порядка нанометров, обладающие прекрасными изоляционными свойствами, повышенной химической и термической стабильностью и способностью образовывать двумерные структуры, аналогичные знаменитому графену. Гексагональная решетка, лежащая в основе этих структур, позволяет эффективно генерировать ультрафиолетовое излучение. К сожалению, препятствием к широкому применению служило то, что испускание этого света ограничено весьма узким диапазоном. Анхель Рубио (Angel Rubio) и его сотрудники из NanoBio Spectroscopy Group сумели теперь отыскать путь к использованию гексагональных нанотрубок нитрида бора в коммерческих приложениях. Они показали, что свет почти любой частоты при полном контроле этого процесса можно получать наложением перпендикулярного нанотрубкам электрического поля. В данном случае не сработало обычное правило, согласно которому ученые, имеющие дело с нанотехнологиями, стремятся получить максимально бездефектные наноструктуры. Коллеги Рубио с большой выгодой научились использовать именно структурные дефекты. Их устройство работает благодаря наличию естественных либо даже специально индуцированных при изготовлении зазоров, которые остаются в стенках нанотрубок при отсутствии атома бора. Максим Борисов

ВКРАТЦЕ

Чистые руки — слабый разум

Углекислый газ рулит

Слово матери

Исследование, охватившее 192 страны, показало, что, возможно, есть связь между большим контролем за санитарией и распространенностью болезни Альцгеймера. Одно вероятное объяснение таково: присутствие чужих микроорганизмов важно, так как оно вынуждает нас укреплять иммунную систему. Группа, которая проводила это исследование, предполагает, что болезнь Альцгеймера связана с аутоиммунным заболеванием, когда иммунная система ошибочно принимает клетки своего организма за чужие.

В Ньюкаслском университете (Австралия) проходят испытания новой технологии связывания углекислого газа в минеральные брикеты, которые далее предполагается использовать в строительстве как кирпичи. Этот метод может быть внедрен на любой электростанции, чтобы уменьшить выбросы углекислого газа в атмосферу. Альтернативой может быть хранение CO2 под землей, но это не всегда реализуемо.

Мамы-шимпанзе играют ключевую роль в формировании социальных навыков у своих отпрысков. Исследователи из Института психолингвистики Общества Макса Планка (Германия) обнаружили, что осиротевшие шимпанзе меньше играют и более агрессивны, чем те, которые вырастают при матери. Вероятно, безопасная жизнь рядом с мамой очень важна для социализации.

20 / наук а в фок усе / дек абрь — январь 2013–2014

Присутствие матери важно для выработки социальных навыков у молодых шимпанзе


Мнение

внутри науки

роберт мэтьюс

STEPHEN COLLINS, GEMMA ROBINSON

Е

Политикам нужно опираться на науку, а не на заголовки газет

жегодный ритуал перевода стрелок на час назад портит мне настроение, напоминая о том, что происходит, когда решения принимаются скорее на эмоциях, чем на фактах. Точнее, это заставляет вспомнить об эксперименте 1968 года, когда в Великобритании было решено три года не переводить часы, оставаясь в британском летнем времени (BST). Задача — выявить преимущества переноса светлого часа с утра на вечер. Едва эксперимент начался, в газетах замелькали заголовки о том, как дети гибнут на дорогах, отправляясь в школу в темноте. Казалось, произошла катастрофа. Но статистики, анализировавшие поступающие данные, не были уверены в том, что катастрофа действительно наступила. Для них этот эксперимент демонстрировал то, о чем сейчас трубят на каждом шагу: ответственное принятие решений, основанное на доказательной базе. И когда промежуточные итоги были подведены, они показали неожиданное: хотя выросло количество смертельных случаев на дорогах в утренней темноте, резко снизилась доля погибших в вечернее время. За зиму «чистая прибыль» — разность между увеличением утренних смертей и снижением вечерних — составила примерно 2500 жизней. Впрочем, это ни на что не повлияло. Через несколько месяцев после публикации данных эксперимент остановили. Продемонстрировать публике Ученым приходится вступать в схватку с политиками; 2500 человек, которые не попали в ДТП благодаря в эксперименте с британским летним временем светлым вечерам, было невозможно. Напротив, последние выиграли журналисты легко находили семьи, в которых оплакивали погибших в утренних происшествиях. Объективная реальность отгруди, группы поддержки объединяются со СМИ, пытаясь заставить чиновников пересмотреть решения NICE. Мы видим ступила под давлением в газетах рапорты о победе и упускаем, что в рамках бедной эмоциональной волны бесплатной медицины это означает, что на проверенные тев СМИ. Это привело к потере тысяч жизней рапевтические методы, от которых выздоровеет куда больше за последние 45 лет. пациентов, будет выделено меньше средств. Часто точные свидеА иногда чиновники отказываются прогнуться, несмотря на тельства проигрывают убедительные доказательства. Это давно мешает нормальвыжимающим слезу заной регуляции таких проблем, как алкоголь и легкие наркотики. Годами говорят, что опасность экстази преувеличена, головкам в таблоидах. В конце 1990-х годов а потреб­ление алкоголя требует большего внимания. Годами правительство Великобритании еще раз попыталось положить в правительстве игнорируют доказательства тому из-за страха объективные факты в основу решений, основав Национальный перед освистанием за мягкость в вопросах наркотиков. Чиновникам стоит больше верить в науку и меньше — в заинститут здоровья и качества медицинской помощи (NICE). Предполагалось, что там будут решать, какие новые терапевголовки газет. Это уменьшит шансы на ошибку, а если подход тические методики годятся для использования в британской оказался неверным, можно сказать, что он опирался на лучшие Национальной системе здравоохранения (NHS). расчеты, какие были доступны на момент принятия решения. Из уст государственного В частности, там важно понять, осмысленна ли методика экономически: сопоставить стоимость терапии и ее пользу для человека такое звучит пациентов. Как следствие, NHS время от времени клянут за внушительнее, чем приРоберт Мэтьюс (Robert отказ одобрить дорогое чудо-лекарство, плюсы от которого знание в попытке полуMatthews) — приглашенный не уравновешивают стоимость. В таких случаях, как с пречить позитивные отклики лектор Астонского университета паратом герцептином, нацеленным на метастазы при раке в желтой прессе.  в Бирмингеме (Великобритания)

Зачастую точные свидетельства проигрывают выжимающим слезу заголовкам в таблоидах

22 / наук а в фок усе / дек абрь — январь 2013–2014


Наука в простом

Скрытые сокровища

Хелен Черски

Разлили кофе? Воспользуйтесь этим, чтобы изучить странный мир молекул

П

ятна от кофе — странная штука. Ожидаешь, что разлитый кофе оставит после себя загрязнение неопределенной формы, но нет. Вместо этого появляется темного цвета кольцо, указывающее на место бывшего пятна, — этакая констатация вашей неловкости. Очень похоже на обведенный мелом силуэт на месте убийства, когда тело уже увезли. Я довольно редко пью кофе, но решила все-таки сделать его себе сегодня и играла с ним всё утро. Вот большое плоское керамическое блюдо на кухне — оно изрисовано расплывчатыми пятнами и кругами. Мне очень нравится эта игра, потому что она позволяет почувствовать силы, действующие в микромире вокруг нас. Их невозможно наблюдать невооруженным глазом, но кофе подчиняется их законам. Пытаюсь нарисовать игрушечного мишку. Накапала круглых капель рядом друг с другом, неумело пытаясь изобразить круглые лапки, пухлое пузико, уши, достойные Микки Мауса, и две ноги разных размеров. Поскольку капли теплые, вода начинает из них испаряться. Крошечные молекулы утекают в атмосферу со всей поверхности разлитого кофе. Думаете, что кофейное пятно полностью испарится? А вот и нет. Причудлива природа поверхностного натяжения — кромки должны остаться на своем месте. Они прилипли к твердой поверхности. Чтобы заполнить ранее очерченные рамки, кофе вынужден растекаться к краям пятна. Наблюдаю за моим мишкой: медленный невидимый конвейер кофе ползет от пуза к ушам и ногам. На кромках вода испаряется, но новоприбывший кофе остается на месте. Крошечные частицы кофе Поверхностное натяжение и капиллярность могут застряли на краю пятна, потому что им больше непревратить кофейные куда двигаться. Силы, которые удерживают границы, пятна в произведение такие мощные, что центр кофейного пятна полностью искусства очистился. Практически весь кофе теперь оказался на краях. Мой мишка потерял Она «цепкая», может прилипать к некоторым поверхностям в своих очертании ползти, увлекая за собой остальной объем жидкости. Ровно ях третье измереэто и происходит, когда мы собираем воду бумажными поние (превратился в двумерный гралотенцами или вытираем пот со лба, и ровно так же деревья фический рисукачают воду вверх по стволу, от корней к листьям. Широкая общественность, вероятно, может осудить таких нок). людей, как я, которые используют еду не по назначению. Но мне Такие небольшие перемещекажется, всем нам стоит почаще ею играть. Приятно думать, что крошечные силы толкающих друг друга молекул могут ния, вроде описанзапросто сдвинуть воду с места и что нам об этом напоминает ного, происходят такая простая штука, как пятно от разлитого кофе. повсеместно воРаз уж я не очень люблю круг нас, и мы от пить кофе, пусть он хотя них зависим. Связи между молекулами очень сильны, и если в одном месте натяжение оказывается больше, чем в другом, бы развлечет меня за Хелен Черски (Helen Czerski) — жидкость будет перемещаться, пока силы не уравновесятся. завтраком. Пикник с кофизик, океанограф, ведущая фейными мишками — это Это называется капиллярностью и лучше всего наблюдаетпрограмм Би-би-си «Операция что-то...  ся в узком пространстве, по которому жидкость и «утекает». “Айсберг”» и «Орбита»

Крошечные силы сталкивающихся молекул могут сдвинуть воду с места, и нам об этом напоминает такая простая штука, как пятно от кофе

дек абрь — январь 2013–2014 / наук а в фок усе / 23


Откуда мы знаем?

Значение

египетских иероглифов эндрю робинсон

Древнеегипетские пиктограммы оставались загадкой для археологов, пока их не удалось расшифровать лингвистам в начале XIX века.

superstock

О

ткрытия гробницы Ту-

танхамона пришлось бы ждать еще столетие, если бы в Лондоне на Пикадилли в 1820–1821 годах не открылась выставка, посвященная Древнему Египту. «Египтомания» началась в Великобритании через пару десятилетий после вторжения Наполеона в Египет. До этого мода на всё египетское распространилась и в Париже. Помещение для выставки, Египетский зал, было украшено в египетском стиле — двумя статуями (Изиды и Осириса) и иероглифами. Публике представили модель в 1/6 натуральной величины древнеегипетской гробницы, которую обнаружили за четыре года до того в районе древних Фив (современный Луксор). Позднее это место назвали Долиной Царей. Джованни Бельцони (Giovanni Belzoni) — итальянец, нашедший гробницу, бывший цирковой силач, с энтузиазмом занявшийся египетской археологией, — на церемонии открытия предстал перед толпой завернутым в бинты от мумии. Впрочем, он признался, что не знает, кто был захоронен в гробнице

и когда, потому что никто не умел еще читать иероглифы. Интерес к Древнему Египту был так же велик в Древнем Риме и Афинах, как и в Париже и Лондоне XIX века. Больше двух тысячелетий наследие Египта оказывало влияние на научный мир. Начать можно с древнегреческого историка Геродота, который побывал в Египте около 450 года до н. э. В своем труде, «Истории», он определил пирамиды как места царских захоронений и сохранил для нас важную информацию о процессе мумификации. Но его работа слабо помогла ученым XIX века в расшифровке древнеегипетской письменности — в Древней Греции иероглифы уже не умели читать. Дело в том, что древняя цивилизация, описанная в иероглифах и основанная до 3000 года до н. э., пришла в упадок ко второй половине I тыс. до н. э., когда Египет был завоеван — сначала персами, а потом греками под руководством Александра Македонского в 332 году до н. э. На протяжении трех столетий Египет управлялся говорившей по-гречески династией Птолемеев, которая получила свое имя от Птолемея I, одного

24 / наук а в фок усе / дек абрь — январь 2013–2014

из генералов Александра. Именно ее представитель в 196 году до н. э. оставил нам надписи на том, что теперь называют Розеттским камнем. Времена Птолемеев завершились смертью Клеопатры VII и римской оккупацией в 30 году до н. э., продолжавшейся до 395 года н. э. Далее Египтом управляли сначала византийцы, а затем мусульмане — вплоть до эпохи Наполеона. Разговорный коптский язык произошел от языка, на котором говорили в Древнем Египте. Но письменный коптский (сложился в первых веках нашей эры) не был иероглифическим — он полностью записывался с помощью алфавита (букв для отдельных звуков), как греческий и латынь. Тем не менее именно коптский оказался бесценным для прочтения иероглифов, потому что он дал приблизительное произношение для древнеегипетских слов.

Священные письмена

Греческие и римские авторы обычно приписывали египтянам изобретение письменности — счи-


В поисках истины

> В ДВУХ СЛОВАХ

Древние иероглифы хорошо сохранились в великолепном храме в Луксоре

Египетская кампания Наполеона 1798 года вызвала в начале XIX века волну интереса к Древнему Египту, а находка Розеттского камня со временем позволила лингвистам расшифровать иероглифы, чье значение было скрыто тысячелетиями.

дек абрь — январь 2013–2014 / наук а в фок усе / 25


В поисках истины

талось, что те получили ее как дар богов. Иероглифы («священные письмена») воспринимались как не имеющие объяснения символы древнеегипетской мудрости. Греки и римляне отвергали наличие фонетических элементов в иероглифах, полагая, что то были концептуальные или символические знаки. Так, иероглифическая пиктограмма сокола, как думали, означала быстроту, а пиктограмма крокодила символизировала всё злое. Нефонетический взгляд на иероглифы как на рисуночное письмо характеризовал европейский подход к толкованию иероглифики вплоть до Ренессанса и зарождения современной науки в XVII веке.

Первый научный шаг в де­ш ифровке иероглифов был сделан английским священником. В 1740 году Уильям Уорбертон (William Warburton), будущий епископ Глостерский, предположил, что всякая письменность происходит от рисунков, а не дана богами. Французский сторонник Уорбертона Жан-Жак Бартелеми (Jean Jacques Barthelemy) в 1762 году сделал разумное предположение, что иероглифические картуши (см. врезку «Надо знать») могут содержать имена царей или богов. Забавно, что он пришел к этой мысли на основе неверных наблюдений — в частности, что иероглифы, заключенные в картуши, отличаются от прочих. Наконец, в конце XVIII века

датский археолог и нумизмат Йёрген Соэга (Jørgen Zoëga) рискнул высказать еще одну полезную, хотя и малообос­ нованную догадку — что некоторые иероглифы могут быть отчасти тем, что он называл notae phoneticae (лат. «фонетический знак»), и представляют звуки, а не концепты. И вот армия Наполеона Бонапарта вторгается в Египет в 1798 году. К счастью для науки, эти силы были настолько же заинтересованы в знаниях, насколько и в завоеваниях. Армию сопровождала большая группа ученых, известных как savants (фр. «знатоки»), в которую входил физик и математик Жан Батист Жозеф Фурье (Jean Baptiste Joseph Fourier). Ког-

Новый обелиск с двуязычной надписью — иероглифами и на греческом, — найКЛЮЧЕВОЙ в 1822 году, стал ключом к подтверждению революционной теории ШампоЭКСПЕРИМЕНТ денный льона о фонетико-идеографическом характере иероглифической системы письма.

bibliotheque ma z arine, science and societ y, bridgeman art libr ary x 2

Толчком к открытию Шампольоном фонетичности иероглифов, вероятно, стала статья Томаса Янга о Древнем Египте в «Британской энциклопедии». В частности, там приводилось познаковое сравнение иероглифического картуша на Розеттском камне (А), который, как считалось, содержал имя египетского царя Птолемея, с соответствующим именем, написанным греческими буквами как «п, т, о, л, м, е, с». К дальнейшим выводам Шампольона подтолкнула копия двуязычной надписи (билингвы) на обелиске с острова Филы, отправленном в Париж в начале 1822 года.

Надпись на основании была на греческом, надпись на колонне — иероглифической. В греческой надписи упомянуты Птолемей и Клеопатра; в иероглифической встречались только два картуша — предположительно с теми же двумя именами. Один из картушей оказался практически идентичен одному из картушей Птолемея на Розеттском камне (Б). На Розеттском камне читалась и короткая версия картуша Птолемея (В). Шампольон решил, что более короткий картуш содержал только имя Птолемея, а длинный (на Розеттском камне) должен содержать

А) Розеттский камень

Б) Обелиск с острова Филы

В) Короткая версия на Розеттском камне

c

p

l

t

e

o

o

l

p

m

a

e

t

s

r a 26 / наук а в фок усе / дек абрь — январь 2013–2014

дополнительный царский титул. Вслед за Янгом он попытался угадать фонетические значения во втором, неизвестном картуше на обелиске с острова Филы (Г). В них было четыре совпадающих знака, со значениями «л, е, о, п», но фонетическое значение /т/ было представлено иначе. Шампольон сделал правильный вывод, что два знака для /т/ были омофонами, то есть это разные знаки с одинаковым фонетическим значением (ср. в русском языке «порог» и «порок», «плод» и «плот»). Это позволило ему составить в основном правильный иероглифический «алфавит».

Г) Фонетические значения иероглифов в именах Клеопатра и Птолмес (Птолемей)


В поисках истины

да военные инженеры в июле 1799 года нашли Розеттский камень, ремонтируя старый форт в дельте Нила, офицер, руководивший работами, сразу понял, насколько важны имевшиеся на нем три параллельные надписи, и отослал их ученым в Каир. В октябре того же года Наполеон лично, вернувшись из Египта, выступил в Национальном институте в Париже и сказал: «Нет сомнений, что часть, покрытая иероглифами, содержит ту же надпись, что и две другие. Таким образом, вот средство получить определенную информацию об этом до сих пор непонятом языке». Нижняя надпись на Розеттском камне написана греческим алфавитом, а верхняя — к сожалению, наиболее поврежденная — египетскими иероглифами, где видны картуши. Между ними располагались письмена, о которых было мало что известно. Они выглядели непохоже ни на греческий, ни на иероглифическое письмо вверху, в частности, из-за отсутствия картушей. Сегодня мы называем эту письменность демотической — это курсив (скоропись) египетского письма, отличающийся от надписей с помощью отдельных иероглифических знаков. Первым делом перевели греческую надпись. Она, как оказалось, представляла собой юридический текст — декрет, изданный в Мемфисе, главном городе Древнего Египта, на совете жрецов, собравшихся в годовщину коронации Птолемея V Епифана, 27 марта 196 года до н. э. В надписи среди прочих встречались греческие имена — Птолемей, Александр и Александрия.

Последняя строка

Взгляд будущих дешифраторов остановился на последнем предложении в греческом тексте. Оно гласило: «Этот декрет должен быть вырезан на стеле из твердого камня священными и народными буквами [то есть иероглифами и демотикой], а также греческими буквами, установлен в каждом из храмов первого, второго и третьего разрядов рядом с изображением бессмертного фараона». Иными словами, три надписи — иероглифическая, демотическая и греческая — имели одинаковый смысл, хотя и не обязательно были дословными переводами друг друга. Поскольку раздел с иероглифами был поврежден, поначалу его игнорировали, отдавая предпочтение демотическому разделу, сохранившемуся практически полностью. В 1802 году двое ученых — французский востоковед Сильвестр де Саси (Silvestre de Sacy) и его студент из Швеции Йохан Давид Окерблад (Johan David

которые шаг за шагом Действующие Ученые, десятилетиями открывали давно лица забытый язык Антуан Исаак барон Сильвестр де Саси (Silvestre de Sacy)

Йохан Давид Окерблад (Johan David Åkerblad) (1763–1819), шведский дипломат и ученик де Саси. Сравнил египетскую демотическую и греческую надписи на Розеттском камне и пришел к выводу, что демотика является алфавитной, как и греческое письмо. Хотя это было неверно, он правильно определил некоторые имена и слова на демотике как написанные по алфавитному принципу.

Томас Янг (Thomas Young) (1773–1829), английский энциклопедист, лондонский врач. Известен экспериментами в области интерференции света, а также лингвистическими трудами. Янг развил идеи де Саси и Окерблада, поняв, что демотика произошла из иероглифики, и вывел иероглифический «алфавит», который оказался частично верным.

(1758–1838), профессор Специальной школы восточных языков в Париже. Больше всех прочих повлиял на Шампольона. Успеха в расшифровке Розеттского камня не добился, но его предположение, что иероглифические картуши на камне могут быть алфавитными надписями, оказалось важным.

Жан Батист Жозеф Фурье (Jean Baptiste Joseph Fourier) (1768–1830), французский физик и математик, прославившийся своими работами по алгебре и теории теплопроводности. Сопровождал Наполеона во время Египетского похода и вернулся во Францию с коллекцией древностей, вдохновившей юного Шампольона на изучение египетских надписей.

Жан-Франсуа Шампольон (Jean-François Champollion) (1790–1832), изучал египетские надписи с отрочества. Отвергал «алфавит» Янга до 1822 года. Потом новое свидетельство из Египта привело его к прорывному открытию, что иероглифические и демотические надписи — на самом деле сложная смесь фонетических и нефонетических знаков.

дек абрь — январь 2013–2014 / наук а в фок усе / 27


В поисках истины

Хроно- Иероглифы использовались более 3000 лет, логия затем были забыты на тысячелетия Древние египтяне изобретают иероглифическое письмо и используют его в течение трех тысячелетий: последняя известная надпись датирована 394 годом н. э. Умение читать иероглифы было затем полностью утрачено — до 1822 года.

1799

Розеттский камень найден в Египте в Розетте (современный Рашид) солдатами армии Наполеона Бонапарта. На камне, датированном 194 годом до н. э., три надписи: две египетскими письменами и одна — на греческом.

science photo libr ary, bridgeman art libr ary, al amy x3

Томас Янг публикует объемистую статью «Египет» как дополнение к «Британской энциклопедии». В ней он предлагает иероглифический «алфавит» и прочитывает немало имен и слов, написанных иероглифами, некоторые из них правильно.

1822

3100 до н. э.

1819

Åkerblad) — воспользовались одним и тем же приемом. Они начали искать имя, а именно «Птолемей», выделяя повторяющиеся группы демотических знаков, которые были расположены примерно в той же части текста, что и 11 имен Птолемея в греческой надписи. Найдя такие группы, ученые заметили, что имена на демотике написаны с использованием алфавита, как и в греческой надписи. То есть демотическая запись имени содержала примерно столько же знаков, сколько было алфавитных букв в предположительном греческом эквиваленте. Сопоставляя демотические знаки с греческими буквами, они получили предварительную версию алфавита из демотических знаков. Затем с помощью этого предварительного алфавита они смогли определить в остальной части некоторые другие слова на демотике, например «греческий», «Египет» и «храм». Это вело к мысли, что всё демотическое письмо, не только имена, было алфавитным, как и греческая надпись. На деле демотика не была алфавитом и не потеряла связи с иероглификой, как думали де Саси и Окерблад. Тем не менее на счету де Саси полезное предположение, сделанное в 1811 году, — что греческие имена внутри иероглифических картушей, которые он считал именами правителей, таких как Птолемей, Александр и т. д., могут быть написаны алфавитным письмом. Почти наверняка так они были написаны и в демотической надписи. Тот же прием, как было известно де Саси, применялся для написания иностранных имен в китайском письме, которое, как считалось (ошибочно), также не имело фонетического компонента.

Алфавитный переворот

Жан-Франсуа Шампольон на знаменитой лекции в Париже показывает, как читать десятки иероглифических имен греко-романского периода египетской истории, такие как Цезарь, Клеопатра (см. рис. справа) и Птолемей.

Книга Шампольона Pr cis du syst me hi roglyphique des anciens gyptiens расширила его систему до ранних фараонов. Это блестящая работа, но она содержала ошибки и вызвала немало споров. 28 / наук а в фок усе / дек абрь — январь 2013–2014

1824

Следующий шаг сделал в 1815 году английский ученый Томас Янг (Thomas Young), человек со столь разнообразными интересами, что его называли «тем, кто знает всё». Следуя по стопам де Саси, Янг попробовал сопоставить знаки «п, т, о, л, м, е, с» в «Птолмес», греческом написании имени Птолемей, с иероглифическим написанием имени правителя в картуше. Использовав тот же прием с именем жены Птолемея, царицы Береники, Янг получил предварительную версию иероглифического «алфавита», который опубликовал в Британской энциклопедии в 1819 году. Многие знаки он определил верно, но некоторые — ошибочно. Янг сделал еще один важнейший шаг. Сопоставив после долгой работы иероглифическую и де-


В поисках истины

НАДО ЗНАТЬ

Объяснение основных терминов и идей в этой статье

1

Картуш

В переводе с французского (cartou­che) — «патрон». Этим словом также обозначаются овалы, окружающие определенные группы иероглифов, обычно имена и титулы. Термин придумали французские солдаты, пришедшие в Египет с Наполеоном, потому что овалы напоминали им о ружейных патронах.

2 Демотика

Демотическое письмо развилось из куда более древнего иероглифического письма и использовалось после примерно 650 года до н. э. Оно стало стандартным к моменту создания Розеттского камня и представляло собой курсивное письмо с соединенными буквами, подходящее для рукописей, в отличие от монументальных иероглифов.

3 Пиктограмма

corbis

Пиктограммы — это семантические знаки, имеющие рисуночное происхождение (вспомните знаки на дверях туалета). Впрочем, пиктограммы могут со временем изменяться до неузнаваемости, как в демотике. Многие также начинают обозначать простые звуки: в пиктограммах иероглифического «алфавита» пиктограмма «рука» означает звук /d/.

мотическую надписи на Розеттском камне с другими надписями, он показал, что демотические знаки были производными от иероглифических знаков, вопреки тому, что ранее утверждали ученые. Другими словами, Янг смог проследить, как рисуночные иероглифы, изображающие людей, животных, растения и разные предметы, развились в их абстрактные, курсивные эквиваленты в демотике. Из этого Янг справедливо заключил, что демотика состояла из «имитаций иероглифов <...> смешанных с буквами алфавита». Это было не чисто символическое письмо и не алфавитное, а их комбинация. Впрочем, озарение не привело Янга, остававшегося под влиянием классических авторов, к следующему логическому шагу. Идея, что иероглифическое письмо в целом — не только картуши — может быть таким же смешанным, как демотическое, станет революционным прорывом Жана-Франсуа Шампольона (Jean-François Champollion).

Знаменитый Розеттский камень с верхним уровнем, написанным иероглифами, вторым уровнем с демотическим текстом и нижним разделом на греческом

Шампольон еще школьником восхищался французским физиком и математиком Жозефом Фурье, который, заняв после возвращения из Египта пост префекта Гренобля, примерно в 1805 году показал подростку свою коллекцию древностей, в том числе надписей. С тех пор Шампольон полностью погрузился в загадку иероглифов. Позднее, в Париже, он учился у де Саси и видел бессилие своего учителя перед этой задачей, а также прогресс, которого удалось достичь в этой области Янгу. Стремление Шампольона расшифровать иероглифы превратилось в одержимость из-за желания опередить британского соперника. Важнейший ключ к разгадке появился в 1822 году благодаря вновь открытому картушу, содержащему имя Клеопатры. У Шампольона теперь был иероглифический «алфавит», по большей части верный, который позволил перевести имена десятков правителей, включая Александра и Рамзеса. Примерно за год ученый проанализировал устрашающую смесь

30 / наук а в фок усе / дек абрь — январь 2013–2014

фонетических и нефонетических знаков в иероглифической надписи. В 1824 году он написал: «Иероглифическое письмо — это сложная система, письмо одновременно рисуночное, символическое и фонетическое в одном и том же тексте <...> и, можно добавить, в одном слове». Когда в 1922 году картуш Тутанхамона был обнаружен и расшифрован благодаря работе Шампольона, оказалось, что пиктограмма «цыпленок» была фонетическим знаком для гласного /u/, «трехсторонний крест» передавал слово ankh («жизнь»), а «пастуший крюк» был символом со значением «правитель». Теперь мы понимаем, что стоит за египетскими иероглифами, и это раскрывает нам секреты древней цивилизации. 

Эндрю Робинсон (Andrew Robinson) — научный журналист, автор книги «Взламывая египетский код» (Cracking The Egyptian Code)


Взгляд изнутри

На передовой... робототехники

Искусственный интеллект Специалист в области компьютерных наук д-р Питер Бентли обрисовывает будущее разумных эмоциональных роботов. Прежде чем они появятся, нам предстоит решить массу проблем.

thinkstock

Как сделать компьютер более человечным? Разум — хитрая штука. Перед его определением интуиция пасует. Компьютеру можно поручить поиски схожих слов и фраз среди миллиардов веб-страниц, и он легко решит эту задачу. Но отправьте робота, снабженного самым совершенным процессором, осваивать чужой мир с помощью телекамер — и он окажется в затруднении. В мире нет устройств, которые справляются с такой «простой» задачей лучше нас с вами. Разум, которым мы пользуемся тогда, когда моем посуду, превосходит возможности любого существующего компьютера. И это вовсе не проблема недостатка вычислительной мощи, ведь сверхбыстрые компьютеры остаются такими же «тупыми». Задачу можно решить, лишь меняя сам метод обработки информации. Кто-то надеется, что в обозримом будущем мы поймем, как работает мозг, и напишем программное обеспечение, делающее нечто подобное, но функцио­нирующее на иных принципах. Кто-то считает, что для воссоздания мозга в компьютере надо воспроизвести эволюцию этого органа — формирование нейронной сети. А кто-то верит, что решением станет аналитический подход: для всего в мире есть обозначения (стул, стол, подушка), и есть правила, объясняющие, как эти вещи взаимодействуют (подушка кладется на стул). Или можно хранить специальные смысловые значения для

каждой «этикетки» (на стуле сидят, со стола едят) и тогда работать с обширной сетью из объектов и их смысловых значений. А может быть, нужно дать самому компьютеру изучить разницу между столом и стулом путем анализа эмпирических данных. На самом деле все эти подходы ведут к созданию более интеллектуальных устройств и сейчас активно развиваются. Фотоаппарат распознаёт лица и убирает эффект красных глаз. Программное обеспечение вашего банка фиксирует необычный характер активности и выдает предупреждение службам безопасности. Автомобиль реагирует на угрозу аварии и включает тормоза.

возможны ли эмоциональные компьютеры? Исследователи считают эмоции важным аспектом разума. Когда случается хорошее, мы счастливы, испытываем радость или возбуждение, и это остается в памяти. Когда попадаем в неприятные ситуации, это сопровождается негативными эмоциями, душевной болью, разочарованием, страхом или гневом, и мы тоже всё помним. В следующий раз, когда нужно принять решение, мы руководствуемся воспоминаниями. Нам не нужно взвешивать сотни разных привходящих факторов, а достаточно помнить, что приносит счастье, а что расстраивает. То есть эмоции способствуют оптимизации процессов принятия решений. Они позволяют принимать решения быстро, вместо того

32 / наук а в фок усе / дек абрь — январь 2013–2014

чтобы оставаться парализованными нерешительностью. Это дает нам ряд идей относительно того, как можно было бы сделать компьютеры эмоциональными. Например, им можно придать искусственные чувства, которые меняются в зависимости от того, насколько хороши были прежние решения. И роботы могли бы принимать решения, основываясь на том, как они повлияют на чувства.


Взгляд изнутри

лезно, чтобы компьютеры любили нас, как преданные домашние питомцы? На худой конец, может же у них появиться чувство самосохранения, помогающее следить за собой и работать дольше?

Не станут ли однажды наши компьютеры слишком умными?

Роботам предстоит научиться испытывать эмоции, чтобы стать по-настоящему разумными

Но для нас чувства — это не числа. В действительности наши эмоции представляют собой сложную последовательность химических реакций, влияющих на работу мозга. Даже справившись с моделированием на компьютерах работы сети нейронов, исследователи лишь задумываются о том, как искусственные гормоны могли бы влиять на работу искусственных нейронов, формируя эмоции.

Кто-то скажет, что эмоциональная сдержанность — не так плохо. Разве не опасен неуравновешенный робот, который решит что вы ему не нравитесь?! Нужно ли компьютеру бояться текстового редактора из-за того, что тот сбоит? Хотим ли мы столкнуться с этическими проблемами защиты компьютера от несовершенных программ или нежелательных пользователей? С другой стороны, разве не было бы по-

Это одна из самых любимых страшилок фантастов. Компьютеры становятся умными и независимыми и решают, что человечество должно исчезнуть. Они создают огромную армию беспощадных боевых роботов, которые начинают охоту за людьми. Чтобы появилась даже отдаленная возможность подобного сценария, в области искусственного интеллекта предстоит решить огромное количество проблем. Сейчас наши лучшие компьютеры не более разумны, чем садовая улитка (правда, эти «улитки» специализируются на перемалывании чисел, а не листьев салата). Компьютеры намного быстрее нас, но они всё равно остаются совсем тупыми. У них не больше шансов захватить мир, чем у садовой улитки — совершить революцию и выкинуть вас за забор. Но если люди в конце концов создадут разумные компьютеры, наделенные эмоциями? В ближайшем будущем мы, скорее всего, получим верных помощников вроде любимых домашних животных. Это будут компьютеры, которые знают и любят нас. Да, они способны нагадить на странице в Facebook, но при правильной дрессировке помогут адаптироваться ко всё усложняющему миру и будут охранять нас от различных угроз. Компьютеры никогда не станут столь же комфортно чувствовать себя в физическом мире, как мы сами. Мы живем здесь миллиарды лет. А что можно сказать про более отдаленную перспективу — скажем, несколько сотен лет? Могут ли компьютеры стать слишком умными? Попробуйте взглянуть на это иначе. Наши компьютеры — это наши творения. Может ребенок когда-нибудь стать слишком умным? Слишком успешным? Что вы станете делать, если ответите на эти вопросы утвердительно? 

Питер Бентли (Peter Bentley) — специалист по информатике Лондонского университетского колледжа

дек абрь — январь 2013–2014 / наук а в фок усе / 33


Как новые открытия переписывают историю нашего космоса

magictorch

Текст: Стюарт Кларк

34 / наук а в фок усе / дек абрь — январь 2013–2014


Н

ынешний год вполне может стать этапным для космологов. Очевидно, грядут серьезные перемены в нашем восприятии Вселенной. И движущей силой этого переворота стал не человек, а машина: космический зонд «Планк» (Planck), названный так в честь великого германского ученого, основоположника квантовой физики Макса Планка. Аппарат был запущен Европейским космическим агентством (ESA) в 2009 году для того, чтобы изучить «предварительный чертеж» Вселенной — снимок «зерен», из которых выросли затем окружающие нас звезды и галактики. Герой статьи, уже отслуживший свой срок, недавно закончил свою миссию и был выведен из точки Лагранжа, где несколько лет проводил наблюдения за микроволновым фоном. Почти столетие космологи были заняты конструированием изощренных теорий, которые описали бы всю историю нашей Вселенной с самых ранних ее мгновений до сегодняшних дней. Однако теперь анализ «чертежа» «Планка» выявил большое число несоответствий в привычной картине, иначе говоря, аномалий, которые в чем-то противоречат общепринятым теориям. Прежде всего, данные «Планка» показывают, что Вселенная несколько старше, чем считалось до сих пор. В ней содержится больше таинственного темного вещества, чем думали раньше (и чуть больше обычной, барионной материи, чем насчитал предшественник «Планка» WMAP). И хотя вышесказанное может звучать внушительно, в действительности это наименьшая из проблем, которые беспокоят космологов. Значительно больше затруднений создает так называемое холодное пятно на карте излучения ранней Вселенной, зафиксированное «Планком», — зона, которая выглядит существенно холоднее, чем допускают нынешние теории. Самое время задуматься над тем, какие события на заре нашего мира оказались скрыты от ученых. Ведь это прошлое чрезвычайно важно для понимания того, как мы оказались в том космосе, который наблюдаем вокруг себя сегодня. дек абрь — январь 2013–2014 / наук а в фок усе / 35


исто ри я в се л е нно й

ГЛАВА 1.

БОЛЬШОЙ ВЗРЫВ

ГЛАВА 2.

ИНФЛЯЦИЯ 10–35 секунд после Большого взрыва все наблюдения крупномасштабной структуры Вселенной показывали, что она удивительно однородна. Конечно, существуют сверхскопления галактик и гигантские пустоты (войды), но даже они не очень существенны, если рассматривать Вселенную как целое. В результате космологи разработали так называемую инфляционную модель, чтобы объяснить эту однородность. Предложенная, в частности, в 1981 году Аланом Гутом (Alan Guth), специалистом по физике частиц из Массачусетского технологического института (США), она гласит, что сразу после Большого взрыва имел место период необыкновенно быстрого «раздувания» (определяющий вклад в разработку теории инфляции внесли советские физики Алексей Старобинский и Андрей

cern x3, nasa

Сам момент Большого взрыва остается скрыт плотной завесой тайны. Но именно тогда появились наше пространство и время, а также вся материя и энергия, которые мы видим сейчас. Данные с телескопа «Планк» показывают, что произошло это 13,82 млрд лет назад. Первоначально не существовало ни звезд, ни галактик, а был лишь горячий сверхплотный океан частиц и излучений. Сразу после Большого взрыва пространство начало расширяться. Проблема в том, что теория, которую мы используем для того, чтобы описать это расширение, — общая теория относительности Эйнштейна — не работает при экстремально высоких значениях температуры и плотности в момент Большого взрыва, поэтому физики ищут способ ее расширить. Наилучшая база для этого — квантовая теория, которая имеет дело с физикой очень малых масштабов и дает основу для понимания всех фундаментальных взаимодействий в природе за исключением гравитации. Большой адронный коллайдер в Швейцарии (в CERN) в какой-то степени способен воссоздавать экстремальные условия, существовавшие, как считается, в первые доли секунды после Большого взрыва. «БАК позволил нам получить мини-Вселенную в лаборатории», — отмечает Анупам Мазумдар (Anupam Mazumdar), космолог из Ланкастерского университета (Великобритания). Хотя эксперименты могут показать, какие частицы преобладали

в ранней Вселенной, теоретикам предстоит еще создать теорию, правильно описывающую царящие там условия. Теория струн уже давно претендует на роль квантовой теории гравитации, но неясно, соответствует ли она реальности, поскольку никто пока не может предсказать на основе этой теории ни одного эффекта, который был бы проверяем в лаборатории или с помощью астрономических наблюдений. Поэтому пока момент Большого взрыва остается Terra incognita.

Детектор CMS Большого адронного коллайдера (сверху и внизу) ищет частицы, из которых может состоять темная материя

Большой адронный коллайдер выстреливает частицы в 27-километровое кольцо, после чего они сталкиваются, воспроизводя условия, существовавшие сразу после Большого взрыва

36 / наук а в фок усе / дек абрь — январь 2013–2014


истори я в се л е нно й

ОТКРЫТКА «ПЛАНКА» ИЗ ПРОШЛОГО Излучение, путешествующее миллиарды лет, открывает окно в раннюю Вселенную 1 Излучение и материя возникли при Большом взрыве, но они были связаны в горячей плазме.

Большой взрыв

2 Когда Вселенная достаточно остыла, пути излучения и материи разошлись. Именно это «оторвавшееся» излучение сформировало космический микроволновый фон.

«Темные Сформировались века» первые звезды

3 Микроволновый фон первоначально родился в качестве видимого света, но расширение Вселенной растянуло световые волны и перевело их в иной диапазон.

4 Реликтовое излучение путешествовало сквозь космос миллиарды лет, прежде чем достигло аппарата «Планк». Эта космическая обсерватория составила карту микроволнового фона.

Возникли галактики и планеты

Время 13,82 млрд лет

ОТ ОТКРЫТКИ К ГЛУБОКИМ ВЫВОДАМ Данные «Планка» позволяют космологам определить возраст Вселенной лишь косвенными методами. К несчастью, его нельзя просто измерить. Приходится пользоваться компьютерными моделями. Вся Вселенная оказывается внутри суперкомпьютера, как, например, в «Космологической машине» в Даремском университете (Великобритания). Затем она раз за разом эволюционирует, пока путем подбора параметров не получится что-то похожее на действительную карту. Проводя моделирование, ученые из груп-

пы «Планка» объявили, что у них получилось лишь 68,3% темной энергии вместо ожидаемых 72,8% и 26,8% темной материи против 22,7%, как считалось ранее. Процент атомов обычной материи вырос незначительно — с 4,5 до 4,9%. Прежние данные были получены с зонда NASA WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe). Исходя из общего количества материи во Вселенной, мы можем определить скорость ее расширения — постоянную Хаббла. Из чего, в свою очередь, удается получить возраст Вселенной.

Темная материя 26,8%

Вселенная после «Планка»

Темная энергия 68,3% Обычная материя 4,9%

дек абрь — январь 2013–2014 / наук а в фок усе / 37


исто ри я в се л е нно й

ЧТО ТАКОЕ ТЕМНОЕ ВЕЩЕСТВО? Невидимое нечто, из чего состоит четверть нашей Вселенной

fermil ab, science photo libr ary x 2, nasa

Измеряя скорость вращения галактик, астрономы еще в 1930-е годы начали подозревать, что во Вселенной больше материи, чем можно увидеть. По самым авторитетным нынешним теориям, недостающую массу дают тяжелые частицы, которые сильно взаимодействовали друг с другом и с прочими частицами в первые мгновения Большого взрыва, но со временем почти утратили эту способность и на привычную нам материю теперь оказывают влияние исключительно посредством гравитации. В рамках современной космологии темная материя содействует формированию галактик и обеспечивает их наблюдаемую большую скорость вращения. Проблема в том, что до сих пор не удается убедительно зарегистрировать неуловимые частицы темной материи непосредственно; на них есть лишь косвенные указания. По всему миру выстроено немало детекторов, предназначенных для поиска темного

вещества, таких как Xenon в Италии или CDMS в Америке, но ни один из экспериментов не дал по-настоящему надежных результатов. Несмотря на всё это, д-р Роза Лернер (Rose Lerner) из Хельсинкского университета (Финляндия) не слишком беспокоится: «В подобных экспериментах всегда ищут конкретные типы темной материи со строго определенными способами взаимодействия, но темная материя может быть какой угодно». Главный тезис д-ра Лернер состоит в том, что следует сохранять спокойствие и продолжать искать («Keep calm and carry on», — фраза с британского плаката времен Второй мировой, призывающая продолжать повседневные дела. — Примеч. ред.). Но часть теоретиков считает, что темного вещества нет, и пытается заменить его поправками в законе тяготения. Если дело обстоит так, мы должны будем модифицировать общую теорию относительности Эйнштейна.

Линде. — Примеч. ред.). В мгновение ока Вселенная выросла по меньшей мере в 1050 раз. Это могло сгладить любые крупномасштабные отклонения во Вселенной, сделав ее однородной. Космологи полагают, что сохранились лишь мельчайшие флуктуации в распределении материи и энергии. Как известно, эти флуктуации впервые были обнаружены в 1989 году аппаратом NASA COBE, за что руководители программы — Джордж Смут (George Smoot) и Джон Мазер (John Mather) — получили в 2006 году Нобелевскую премию по физике. (Аналогичный советский эксперимент по изучению реликтового излучения «Реликт-1», проводившийся в 1983–1984 годах, позволил заявить об открытии анизотропии микроволнового фона раньше американцев, но, по всеобщему убеждению, не достиг удовлетворительной точности. — Примеч. ред.) Величина флуктуаций не превышала 1 часть на 100 тыс. Это те «зерна», из которых и выросли затем галактики. «Планк» измерил эти флуктуации в значительно более мелких деталях. Космический аппарат стоимостью 600 млн евро разбил всё небо на миллиард пикселей и наблюдал каждый из них тысячу раз в течение трех лет эксперимента. В результате была создана удивительная картина океана микроволн, который омывает весь

Проверка детектора в эксперименте по поиску темной материи CDMS (Criogenic Dark Matter Search — Криогенный поиск темной материи) глубоко в шахте в Миннесоте (США)

космос, — космического микроволнового фона. Эти слабые флуктуации в излучении, оставшемся после Большого взрыва, и дают астрономам «черновой проект» ранней Вселенной. Когда данные «Планка» были обнародованы, стало ясно, что есть проблемы, разрешить которые космологическое сообщество пока не в силах. Обнаружено подозрительно большое холодное пятно, которое показывает, что обширное разряжение существовало здесь в ранней Вселенной, и его размеры слиш-

38 / наук а в фок усе / дек абрь — январь 2013–2014

ком велики, что создает сложности для теории инфляции. Еще больше беспокоит то, что на одной стороне Вселенной флуктуации выглядят более значительными, чем на другой (указание на неравномерное распределение материи в гигантских масштабах). «Это очень странно, — говорит д-р Георге Ефстафиу (George Efstathiou), профессор астрофизики из Кембриджского университета (Великобритания), участник научной группы “Планка”, — и я думаю, что если здесь действительно что-то есть, мы должны задаться вопросом, как это совмещается Телескоп «Планк» позволил изучить карту реликтового излучения в беспрецедентных подробностях


истори я в се л е нно й

с инфляцией. Это на самом деле загадка». Разумеется, всё это не означает пока конца теории инфляции. «Интуиция мне подсказывает, что, скорее всего, эти аномалии укажут на более конкретную модель инфляции», — замечает д-р Роза Лернер (Rose Lerner), космолог из Хельсинкского университета (Финляндия), которая работает независимо от консорциума «Планка» (с сентября она занимает позицию постдока в германском центре DESY. — Примеч. ред.). Другое объяснение аномалий предложил Мэтью Клебан (Matthew Kleban) из Нью-Йоркского университета (США). Оно состоит в том, что в момент быстрого расширения, которое произошло в период инфляции, наша Вселенная врезалась в соседнюю. Это вызвало череду ударных волн, прошедших через весь космос и запечатленных в аномалиях, которые мы видим сегодня. Если это так, то мы должны думать о них как о «космических синяках». Однако проверить такую нестандартную идею весьма сложно.

шинстве это были одиночные протоны, которые затем образовали атомы водорода, но примерно четверть частиц превратилась в ядра гелия, содержащие два протона и два нейтрона. Появились также следовые количества лития и бериллия. Свидетельства всей этой бешеной активности окружают нас сегодня со всех сторон — это химический состав Вселенной. Из измерения параметров излучения Солнца и других звезд мы знаем, что 98% Вселенной остаются в форме первичного водорода и гелия. Только 2% исходных атомов превратились в более тяжелые химические элементы в недрах звезд.

ГЛАВА 4.

РАЗДЕЛЕНИЕ МАТЕРИИ И ЭНЕРГИИ

Галактики начали формироваться после Большого взрыва, когда Вселенной было только 100 тыс. лет

380 тыс. лет после Большого взрыва

ГЛАВА 3.

СОЗДАНИЕ ЧАСТИЦ 1 минута после Большого взрыва Когда от роду ей была минута, вся Вселенная напоминала внутренности звезды, но в гигантском масштабе. Частицы, которые потом станут ядрами всех атомов во Вселенной, появились в этом котле. В боль-

излучения настолько, что оно уже не могло расщеплять атомы. Это переломный момент, поскольку большинство прежде свободных частиц теперь было связано в атомы, — это выглядело так, словно рассеялась дымка. Точно так же, как мы в ясный день можем любоваться горизонтом, нам доступна теперь и картина излучения, которое провело почти 14 млрд лет, путешествуя сквозь пространство и сохранив отпечатки плотных сгустков материи, превратившихся затем в галактики. Это, конечно, не дает возможности непосредственно разглядеть события, случившиеся в эпоху инфляции, но позволяет ставить новые вопросы, анализируя следы, оставшиеся от ранних эпох.

Это тот момент, когда излучение, обнаруженное «Планком», высвободилось в пространство. До этого во Вселенной была адская смесь атомных ядер, легких частиц и энергии. Полноценные атомы не могли образоваться, потому что фотоны тотчас же отрывали любой присоединившийся к ядру электрон. Но в какой-то момент дальнейшее расширение пространства ослабило потоки

В первые секунды после Большого взрыва (слева вверху) кварки, первоначально образовывавшие кварк-глюонную плазму, соединились и породили протоны и нейтроны, которые три минуты спустя сформировали атомные ядра (справа)

дек абрь — январь 2013–2014 / наук а в фок усе / 39


исто ри я в се л е нно й

ИСТОРИЯ НАШИХ КОСМИЧЕСКИХ ОКРЕСТНОСТЕЙ Новая космическая миссия раскроет изменчивую природу нашей собственной Галактики

2

Космический аппарат постоянно вращается вокруг своих осей, делая один оборот каждые шесть часов. Компьютер определяет положение каждой отдельной звезды, когда она проходит через поле зрения, и передает ее координаты на Землю.

Земля

150 м

Луна

лн K

M

Солнце

1,5 м

лн K

История Вселенной будет неполной, если мы не проведем «раскопки» на нашем собственном астрономическом «приусадебном участке». Млечный Путь содержит свыше 200 млрд звезд, и мы хотели бы знать, как он формировался. Возможно, ответ на этот вопрос поможет понять и природу темного вещества. «Гайя», или «Гея» (Gaia, др.-греч. — «Земля»), — новейший телескоп Европейского космического агентства, который планируют запустить в ближайшее время с космодрома во Французской Гвиане, после чего его выведут во вторую точку Лагранжа, находящуюся в 1,5 млн км от Земли в противоположном от Солнца направлении. Там он и займется получением самого детального «группового портрета» звезд нашей Галактики.

Забудьте о 3D! «Гайя» будет составлять полноценную карту не менее чем в шести измерениях, отмечая для каждой звезды помимо трех пространственных координат еще три, описывающие скорость и направление движения. Если современные представления верны, полученная 6D-карта станет прекрасным доводом в пользу того, что Млечный Путь собран из дюжины меньших галактик. Это задача не простая: наша Галактика выглядит единым образованием, в ней нет явных признаков франкенштейновской «мешанины». Галактическое смешивание должно было идти постепенно, так что если «Гайя» соберет свои данные достаточно аккуратно, то мы сможем рассортировать звезды по их исходным, давно «растворившимся» в общем «организме» мини-галактикам.

40 / наук а в фок усе / дек абрь — январь 2013–2014

M

Д-р Фернандо Гомес (Fernando Gomez) из Мичиганского университета (США) предсказывает, что именно «Гайя» найдет в сферическом гало из древних звезд, окружающих основной диск Галактики: «Если мы посмотрим на звезды гало, то происхождение большинства из них, как предполагается, связано с меньшими галактиками, которые “упали” в него. Свой вклад могли внести от нескольких десятков до сотен галактик». Если мы и сможем гделибо отыскать частично перемешанные фрагменты галактик, то именно в гало. Передовое оборудование «Гайи» и ее удаленная орбита позволят определять положение звезд с беспрецедентной точностью — до 20 угловых микросекунд. Если бы наши глаза обладали подобной разрешающей способностью, мы мог-


истори я в се л е нно й

В возрасте одной минуты вся Вселенная напоминала внутренности звезды, но в гигантском масштабе

ГЛАВА 5.

КОСМИЧЕСКИЕ «ТЕМНЫЕ ВЕКА»

3

За пять лет каждая звезда попадет в поле зрения телескопа около 70 раз, что позволит вычислить ее перемещение. Годичный параллакс — видимое смещение звезды в объективах «Гайи» за счет ее годичного перемещения по околосолнечной орбите — позволит определить расстояния до звезд.

1 млн лет после Большого взрыва

1

Два телескопа на борту «Гайи», каждый размером около метра, фокусируют свет звезд на 940-мегапиксельный детектор, который отправляет поток изображений высокого разрешения на бортовой компьютер.

«Гайя»

ли бы разглядеть на Луне шарик от пинг-понга. Однако Гомес предупреждает: «Если вы будете фиксировать только положение звезд на небе, все фрагменты разорванных галактик наложатся друг на друга. Только с учетом скоростей звезд можно утверждать, что они принадлежали когда-то к другим системам». Когда мы сможем точно измерить положения звезд, их скорости тоже нужно будет измерить. И даже если мы научились определять видимое положение звезд на небе, получение расстояния до них остается серьезной проблемой. «Гайя» достигает этого, используя годичный параллакс, возникающий благодаря движению телескопа по орбите вокруг Солнца. Изменение позиции наблюдателя в течение года и видимое смещение звезд

дают своего рода стереоэффект, позволяющий оценивать дистанцию. Помимо подтверждения представлений о том, как формируются галактики, «Гайя» позволит нам сделать выводы о характере распределения темной материи. Ведь движение звезд зависит от гравитации, источником которой служит любая материя. Скорость вращающихся вокруг общего центра масс звезд растет, когда на них действует гравитация неуловимых частиц темной материи. Таким образом, «Гайя» не только углубится в историю Галактики, но и исследует ее состав.

Д-р Эндрю Понтзен (Andrew Pontzen) — космолог из Лондонского университетского колледжа

Во Вселенной наступила тьма. Даже спустя миллион лет не было ни одной звезды, а значит, не было и источников света. Это были космические «темные века». Постепенно океан атомов во Вселенной стал собираться в сгустки, притягиваясь друг к другу, чтобы превратиться в первые звездные объекты. Этот процесс во многом определялся гравитацией облаков из темного вещества, состоящего из частиц, возникших вскоре после периода инфляции (см. врезку «Что такое темное вещество?»). Космические «темные века» закончились с появлением первых светящихся объектов, которые ионизировали нейтральный водород в окружающем космосе. Это могли быть звезды, а потом и черные дыры. Первые звезды состояли из чистого водорода и гелия, и некоторые из них были в сотни или даже тысячи раз тяжелее Солнца. Они жили всего лишь сотни тысяч лет, прежде чем разрушиться и засеять Вселенную первыми тяжелыми элементами, необходимыми для формирования планет и жизни на них. В марте 2013 года космический телескоп «Хаббл» обнаружил совсем близко от нас (в 190 световых годах) одну из таких старейших звезд. Оценка возраста звезды, получившей имя Мафусаил (14,5±0,8 млрд), может превысить предполагаемый возраст Вселенной, однако речь идет, скорее всего, о неучтенных погрешностях. Астрономы считают, что эта звезда некогда была частью древнейшей галактики, которая врезалась в наш собственный Млечный Путь (см. врезку «История наших космических окрестностей» с другой стороны разворота). Хотя черные дыры не излучают света, материя, падающая в их гравитационные объятия, разогревается от взаимного трения частиц и начинает светиться. Именно этот свет мог завершить космические «темные века».

дек абрь — январь 2013–2014 / наук а в фок усе / 41


исто ри я в се л е нно й

ТАЙНА ТЕМНОЙ ЭНЕРГИИ Сила, которая заставляет нашу Вселенную расширяться ускоренными темпами, по-прежнему остается непостижимой Среди всех загадок, которые заставляли космологов чесать в затылке, не было ни одной, которая превосходила бы тайну темной энергии. Из нее состоит 2/3 Вселенной, но мы пока не имеем представления, что это вообще такое. Сам эффект был обнаружен в середине 1990-х годов при изучении вспышек удаленных сверхновых типа Ia, так называемых стандартных свечей. Это полностью противоречило «здравому смыслу»: казалось бы, расширение Вселенной со временем должно было если не обратиться вспять, то хотя бы замедлиться за счет сдерживающих материю гравитационных сил. Темная же энергия действует по принципу антигравитации, расталкивая всё и вся. Этот неожиданный результат трактуется то как энергия вакуума, то как новая сила природы. В любом случае это означает, что мы должны полностью пересмотреть наше понимание Вселенной. Впрочем, остается еще возможность того, что мы наблюдаем большие колебания плотности в разных частях космоса. Тогда Вселенная может расширяться с разной скоростью в разных местах и вызывать у земного наблюдателя ощущение «вспухания». Но это весьма спорная идея, и большинство космологов придерживается все-таки двух первых вариантов. Проверку всем трем гипотезам может устроить еще один аппарат ESA — «Евклид» (Euclid), запуск которого планируется на 2020 год.

nasa x3, science photo libr ary x3

«Евклид» будет проверять три теории, которые пытаются разгадать тайну темной энергии

Ведь первые активные ядра галактик с таящимися в их сердцевинах черными дырами (квазары) были ненасытными монстрами, постоянно поглощающими окрестное вещество. Постепенно черные дыры «сожрали» всю материю, до которой могли дотянуться, после чего остались сиять только новорожденные звезды в юных галактиках.

ГЛАВА 6.

НАШИ ДНИ

13,8 млрд лет после Большого взрыва

Со времен квазаров и до наших дней Вселенная неуклонно расширяется. Время от времени галактики еще сталкиваются и сливаются, но это лишь малая часть того количества взаимодействий, которое давно в прошлом. В современном космосе значительно сократились и темпы звездообразования. Однако не стоит думать, что на этом список загадок наконец-то закончился. Самая жгучая тайна, которую космологам предстоит еще разгадать, проявилась около 5 млрд лет назад. Неизвестный фактор начал ускорять расширение Вселенной. Астрономы называют это темной энергией, но пока никто не берется утверждать на-

42 / наук а в фок усе / дек абрь — январь 2013–2014

Современная Вселенная с сетью галактических скоплений (фантазия художника)


истори я в се л е нно й

Самая жгучая тайна, которую космологам предстоит еще разгадать, проявилась около 5 млрд лет назад

3

КОСМИЧЕСКИЕ ЗАГАДКИ

Мы считаем себя разумными существами, но не знаем достоверно, из чего состоит 95% Вселенной и каков ее точный возраст. Почему же мы всё еще в неведении?

1

Вселенная, как сейчас думают, имеет возраст 13,8 млрд лет

Галактика IC 3184 в форме буквы V состоит из двух галактик, погружающихся друг в друга. Такие столкновения происходили значительно чаще в ранней Вселенной

верняка, что же это такое (см. врезку «Тайна темной энергии»). «Если быть абсолютно честным в этом вопросе, то мы пока вынуждены признать свое бессилие перед этой загадкой», — отмечает д-р Тони Падилья (Tony Padilla) — космолог из Ноттингемского университета (Великобритания). Если взять на вооружение квантовую физику, то можно получить предсказание, согласно которому плотность энергии вакуума (одного из кандидатов на роль темной энергии) чудовищно велика в сравнении с тем, что наблюдается. «Это на самом деле не имеет смысла, и это та проблема, которую слишком долго заметали под ковер», — говорит Падилья. Но, может быть, всё выяснится довольно быстро: ESA уже занято разработкой миссии «Евклид», чей запуск намечен на 2020 год. Этот аппарат исследует с рекордно высокой точностью процесс расширения Вселенной, что позволит точно измерить эффекты, связанные с темным веществом, и получить подсказки о его природе. Очевидно, что летопись Вселенной пока еще далека от своего завершения. С учетом того, с какой скоростью возникают новые открытия, оставайтесь с нами. 

Д-р Стюарт Кларк (Stuart Clark) — астроном, журналист, автор трилогии «Темные лабиринты неба» (The Sky’s Dark Labyrinth)

2

Темная энергия обеспечивает расширение Вселенной, разводя скопления галактик

3 Что было причиной периода сверхбыстрого расширения Вселенной? Инфляция?

ВОЗРАСТ ВСЕЛЕННОЙ Еще совсем недавно астрономы пребывали в уверенности, что знают возраст Вселенной. Наблюдения сверхновых и другие методы давали значение 13,7 млрд лет. Этот результат подтверждался десятилетиями, поэтому ученые испытали нечто вроде шока, когда телескоп «Планк» показал, что с большей вероятностью Вселенная имеет возраст около 13,8 млрд лет. «Это стало некоторым сюрпризом, но я думаю, что каждый раз, когда вы проводите более точные измерения, вы должны ожидать, что значение несколько сместится», — поясняет д-р Роза Лернер.

ПРИРОДА ТЕМНОЙ ЭНЕРГИИ Это величайшая загадка. Моделирование показывает, что темная энергия составляет около 2/3 Вселенной. Квантовая теория гласит, что ее должно быть куда больше. Ухудшает ситуацию то, что ни у кого нет представления, что же это такое. Вроде какая-то форма энергии, а может, поправка, которую нужно ввести в закон тяготения, действующий на больших расстояниях. «Переломный момент наступит тогда, когда мы придумаем эксперимент, позволяющий изучить характер этого взаимодействия», — считает д-р Тони Падилья.

ДВИЖУЩАЯ СИЛА ИНФЛЯЦИИ Никто не понимает, что стало причиной инфляционного «раздувания» — чрезвычайно быстрого начального расширения Вселенной после Большого взрыва. Ученые ищут ответ в физике элементарных частиц. Проблема в том, что сверхбыстрое расширение ранней Вселенной происходило при неизмеримо более высоких уровнях энергий, чем можно получить на ускорителях частиц, таких как Большой адронный коллайдер. Гипотетическую частицу, ответственную за это, назвали «инфлатон» (квант инфлатонного поля). Некоторые теоретики полагают, что в роли инфлатона выступал бозон Хиггса, но доказать такое пока не удается.

дек абрь — январь 2013–2014 / наук а в фок усе / 43


warner brothers

Как выжить в космической 44 / наук а в фок усе / дек абрь — январь 2013–2014


После выхода фильма «Гравитация» о двух астронавтах, чей корабль был разрушен космическим мусором, многим захотелось узнать, каким опасностям подвергают себя те, кто исследует космические рубежи. Текст: Келли Оукс

А

аварии

стронавты вне кораб­ля заняты ремонтом космического телескопа «Хаббл». Вдруг неуправляемый фрагмент спутника врезается в шаттл, на котором они прилетели. Обломки ударяют и по «Хабблу», сбивая его с орбиты. С разрушением шаттла роботизированный манипулятор, на котором держалась астронавт Райан Стоун, начинает бесконтрольно вращаться. Она пытается отсоединиться и остается в безопорном пространстве. Шаттл падает, а д-р Стоун остается дрейфовать в космосе вместе с астронавтом Мэттом Ковальски. Связь с Хьюстоном потеряна, и люди предоставлены самим себе. Такова завязка вышедшего в российский прокат 3 октября фильма «Гравитация» с Сандрой Буллок (Sandra Bullock) в роли медицинского инженера Райан Стоун и Джорджем Клуни (George Clooney) в роли астронавта Мэтта Ковальски.

Реальность или фантазия?

Сценарий, конечно, фантастический, но насколько близок он к реальности? Астронавты, которые сегодня выходят в космос, летают не на шаттлах и работают в открытом космосе не рядом с «Хабблом», а на Международной космической станции (МКС). Это спутник размером с футбольное поле, обращающийся на высоте 370 км над нашими головами, и кажется, что вероятность его столкновения с космическим мусором достаточно высока. В этом году на конференции, организованной Межагентским дек абрь — январь 2013–2014 / наук а в фок усе / 45


КОСМОН АВТИ К А

esa , nasa x 2, science photo libr ary, al amy, warner brothers

Обычно скафандры содержат кислорода примерно на семь часов, но он истратится быстрее, если вы станете паниковать

координационным комитетом по космическому мусору (IADC), представители космических агентств со всего мира пришли к выводу, что скоро катастрофические столкновения с космическими аппаратами станут происходить один раз в пять лет. Катастрофическим считается столкновение, которое приводит к полному разрушению космического аппарата в результате удара обломка. «Катастрофическое столкновение с участием МКС маловероятно», — считает д-р Хью Льюис (Hugh Lewis), инженер из Саутгемптонского университета (Великобритания), представитель британского космического агентства. Дело в том, что кусок мусора должен быть очень велик, чтобы передать энергию, достаточную для разрушения столь крупного объекта, как МКС. МКС вряд ли полностью будет уничтожена космическим мусором. Но если столкновение вынудит астронавта, работающего в открытом космосе, задержаться снаружи, время, в течение которого он сможет выжить, «зависит от ресурсов его скафандра», — поясняет д-р Дэвид Грин (David Green) из Лондонского королевского колледжа. Обычно скафандры содержат запас кислорода на семь часов, но если вы станете паниковать, израсходуете его быстрее. Избежать паники крайне важно для всякого, кто застрял во тьме космоса. В «Гравитации» на затерянных в космической пустоте астронавтах надеты ранцевые реактивные двигатели NASA, подобные тем, что использовались в 1984 году для полетов вокруг шаттла. Но в тот раз испытатели, выходя в космос, надевали также небольшую реактивную систему, специально созданную для аварийных ситуаций, которой хватало для «самоспасения» астронавта примерно за 13 минут.

Маневры уклонения

Если фрагмент космического мусора замечен на траектории столкновения с МКС, можно принять соответствующие меры.

Космос перестает быть пустынным, как видно из числа показанных на иллюстрации спутников

Поэтому Стратегическое командование США постоянно ведет наблюдения. С помощью радара отслеживаются все обломки размером более 10 см. Когда есть подозрение, что какой-то из них может пройти вблизи станции, Стратегическое командование предупреждает центр управления полетом, находящийся в Космическом центре NASA им. Джонсона в Хьюстоне (штат Техас). Если вероятность столкновения обломка со станцией оценивается выше, чем 1 к 100 000, Хьюстон направляет компьютерам МКС инструкции по изменению траектории. На МКС есть система из четырех гиродинов и двигателей, позволяющая менять высоту, поворачиваться и смещаться из стороны в сторону. Характерная скорость МКС при выполнении маневра уклонения составляет 0,5–1 м/с.

Сандра Буллок ремонтирует телескоп «Хаббл» с Джорджем Клуни в фильме «Гравитация»

46 / наук а в фок усе / дек абрь — январь 2013–2014

Если угроза обнаружена слишком поздно для уклонения, астронавты прячутся в спасательном корабле «Союз» и готовятся при необходимости вернуться на Землю. В последний раз подобное случалось в 2012 году. К счастью, тогда мусор — небольшой фрагмент российского спутника «Космос-2251» — промахнулся мимо МКС примерно на 10 км. Однако куски металла, несущиеся сквозь космос, не единственная угроза для астронавтов, работающих вне станции. Они сильно зависят от оборудования своих космических скафандров, находясь вне защитной оболочки земной атмосферы. В июле 2013 года пришлось прервать выход в открытый космос, когда у итальянского астронавта Луки Пармитано (Luca Parmitano) в шлем стала просачиваться


КОСМОН АВТИ К А

Три главные угрозы на борту МКС Речь идет не только о сохранении спокойствия... Даже маленькая гайка может грозить МКС катастрофой

Космические лучи, вторгающиеся в атмосферу Земли

Космонавт Сергей Крикалев на противопожарных учениях

Пожар

Космическая станция — замкнутые пространства с ограниченным запасом кислорода. Внутри станции накапливается мусор (упаковки от пищи, салфетки, использованная одежда), увеличивая риск возгорания. Пожар на станции «Мир» начался с кислородной шашки, но источником огня мог стать перегрев электроники или аккумуляторов.

вода. «Она попадала мне в глаза и в нос. Ее было действительно много», — рассказывал Пармитано. В космосе это смертельно опасно. Плавающие капельки воды могли привести к тому, что Пармитано бы захлебнулся. Он не пострадал, но NASA собрало комиссию по расследованию инцидента, чтобы понять, что случилось. Ведь вода из системы охлаждения скафандра могла протечь в систему вентиляции. В 2001 году случилась утечка другого типа. Аммиак из системы охлаждения космической станции протек через клапан, когда два астронавта были в открытом космосе. Пока астронавт Роберт Ли Кёрбим (Robert Lee Curbeam Jr.) пытался закрыть клапан, на его скафандре и шлеме образовался слой токсичного аммиака толщиной два с лишним сантиметра. Бóльшую часть его напарник счистил щеткой, а затем Кёрбим остался ждать за бортом, чтобы испарились остатки. После его возвращения экипажу пришлось носить кислородные маски, пока система жизнеобеспечения не удалила из воздуха остатки аммиака. Угроза не исчезает и тогда, когда астронавт благополучно возвращается на станцию. Наибольшую опасность представляет огонь. «При нулевой гравитации горячие газы не уходят вверх, — отмечает профессор Хосе Тореро (José Torero), эксперт по пожарной безопасности на борту космических аппаратов из Квинслендского университета (Австралия). — Они формируют полусферу над поверхностью го-

Радиация

На МКС астронавты подвергаются куда большему воздействию радиации, чем на Земле, — до 160 миллизивертов за шестимесячную смену против двух за год на Земле. «На астронавтов действуют все типы космического излучения», — отмечает д-р Дэвид Грин (David Green) из Лондонского королевского колледжа.

Космический мусор

Небольшой обломок может вызвать огромные проблемы. Чешуйка краски ударила по шаттлу «Челленджер» в 1983 году, оставив скол на иллюминаторе. Скорости мусора достаточно, чтобы разрушить МКС. При полете к Марсу, впрочем, эта угроза заметно меньше — мы еще не намусорили дальше низкой околоземной орбиты.

Григорий Хамитов входит в воздушный шлюз МКС — при обнаружении приближающегося космического мусора ему пришлось бы поторопиться

рения, которая растет в размерах, но не рассеивается». В 1997 году пожар вспыхнул на космической станции «Мир». Из-за выделяющегося кислорода дефектная кислородная шашка, обеспечивающая станцию кислородом, вспыхнула, подобно фальшфейеру. Огонь потушили за полторы минуты, но станция заполнилась густым дымом. NASA строго проверяет все материалы, отправляемые на космическую станцию. Если приходится иметь дело с чем-то горю-

чим, астронавты знают, что нужна особая осторожность — от этого может зависеть их жизнь. Хотя мы уже привыкли к космическим полетам, они по-прежнему таят опасности, и нарастающая угроза столкновения с космическим мусором вынуждает астронавтов повышать бдительность.  Келли Оукс (Kelly Oakes) — научный журналист, писатель

дек абрь — январь 2013–2014 / наук а в фок усе / 47


Биои н ж е н е р и я

Новые методы лечения рака и компьютеры на основе ДНК — биоинженерия превращается в локомотив технологической революции. Адам Резерфорд разбирается в самых интересных исследованиях.

Взглянем на жизнь на Земле как на одно большое раскидистое дерево. У всего живого общие корни, а значит, есть и схожие свойства: язык, лежащий в основе любого организма, универсален — это ДНК. Неважно, кто перед нами: крошечная бактерия или гигантский синий кит, — алфавит, кодировка и интерпретация ДНК одинаковы. На протяжении тысячелетий мы занимались скрещиванием близких друг к другу разновидностей животных и растений, а в 1970-х годах открыли технологию, позволившую стереть границы между видами. Так увидела свет генная инженерия, работающая с ДНК как с глиной, из которой всё вылеплено. В последние годы она дала толчок новому витку индустриальной революции: мы — скульпторы, ваяющие на равных с природой, а клетки стали кузницей изобретений. дек абрь — январь 2013–2014 / наук а в фок усе / 49

magictorch, Сергей бабич

Адам Резерфорд (Adam Rutherford) — ведущий программы Inside Science на BBC


Би о и н ж е н е ри я

Защита от космической радиации

NASA готовит защиту от угроз здоровью астронавтов в космических экспедициях

Передовая биоинженерии — проекты NASA по созданию клеточных культур, которые помогут осваивать далекие миры. В исследовательском центре Эймса (США) ищут, как обеспечить безопасность существования человека в открытом космосе. С нынешним уровнем технологий космических полетов астронавты проведут в экспедициях годы. Это пока главное препятствие на пути к иным планетам. Радиация разрывает ДНК человека на кусочки, это приведет к множественным сбоям в организме и может вызывать рак. Надежная свинцовая защита слишком тяжела, и это

сильно увеличит стоимость пусков с Земли. В центре Эймса работают над искусственной биологической системой, производящей цитокины — естественную защиту организма от вреда, причиняемого космической радиацией. Но как внедрить такую систему в человеческое тело? В NASA придумали хитроумную биокапсулу из углеродных нановолокон, поры которой достаточно малы, чтобы не выпустить заключенных в ней бактерий, а вот синтезируемые ими цитокины пройдут беспрепятственно. Такую капсулу планируют вживлять под кожу астронавтам будущего.

Мы получили новые данные о губительной космической радиации с помощью магнитного альфа-спектрометра, установленного на Международной космической станции

50 / наук а в фок усе / дек абрь — январь 2013–2014

В организме человека цитокины синтезируются лейкоцитами (белыми кровяными клетками)


Биои н ж е н е р и я

ДНК может обеспечить очередной прорыв в вычислениях

Группа ученых из MIT построила ДНК-системы, выполняющие логические операции и сохраняющие полученные результаты

Развитие биоинженерии стало возможно благодаря электротехническому прогрессу: я пишу эту статью на компьютере, который выполняет миллионы логических операций в секунду. Живые организмы устроены гораздо сложнее самых мощных компьютеров, но вместе с тем и запутаннее: лежащая в их основе логика не всегда линейна. Несколько проектов по биоинженерии сосредоточены на распутывании логики биологических систем и выделении базовых компонентов-кирпичиков. В результате мы можем, например, получить сверхкомпактные системы хранения информации, стабильно функцио-

нирующие на протяжении тысячелетий. В этом году было опубликовано несколько интересных работ по созданию биологических систем, выполняющих функции компьютеров. В феврале ученые из Массачусетского технологического института (MIT, США) запрограммировали систему на основе ДНК, которая может хранить информацию на протяжении жизни 90 поколений клеток — это около 9 дней. Месяцем позже группа пионера биоинженерии Дрю Энди (Drew Endy) сообщила о ДНК-системе, имитирующей работу транзистора — ключевого компонента современных электронных устройств.

дек абрь — январь 2013–2014 / наук а в фок усе / 51

science photo library x 2, piro siuti/ timothy Lu, magictorch

Биологические вычисления


universit y of groningen, science photo library, eyevine, al amy, magictorch

Би о и н ж е н е ри я

Клеточные конструкторы

Биоинженеры обзавелись собственной мастерской со стандартным набором инструментов

В микроэлектронике всё стандартизировано десятки лет назад, и если нужен диод, его не надо изобретать заново. Генная инженерия встала на этот путь, когда появилась организация BioBricks (англ. «биокирпичи»), задача которой — повысить продуктивность исследований и облегчить создание новых ДНКсистем за счет простоты соединения модульных блоков друг с другом. Ярким примером «материализации» биологии является iGEM (International Genetically Engineered Machine) — международное соревнование по генной инженерии. Каждый год сотни студентов определяют себе задачу и выстраивают решение, пользуясь готовыми «кирпичиками» исключительно из реестра стандартных биологических компонентов — каталогом модулей для биоинженерии из цепочек ДНК, кодирующих определенные биологические функции. Использование реестра бесплатно, и по задумке все 10 тыс. компонентов совместимы между собой. Некоторые идеи на первый взгляд нелепы (см. 4-е место в нашем рейтинге). Победа в прошлом году досталась практичному проекту. Группа из Гронингенского университета (Нидерланды) сконструировала бактерии, меняющие цвет в присутствии испортившегося мяса.

Опытный образец стикера, разработанного командой из Гронингена, для определения свежести мяса

Бактерии чистят океаны

В 2012 году группа студентов из UCL предложила создать методом генной инженерии бактерии, которые очистят мировой океан от мусора

52 / наук а в фок усе / дек абрь — январь 2013–2014

Могут ли сконструированные микроорганизмы очистить океаны от мусора? Пока нет

Вот еще финалисты iGEM, студенты из Лондонского университетского колледжа (Великобритания). Они хотят чистить океаны, собирая пластиковый мусор в большие острова. Океаны загрязнены миллионами тонн пластиковых отходов, и это не просто груды использованных бутылок из-под газировки, как многие предполагают, а мириады гораздо более опасных мелких кусочков пластика, скапливающихся в областях, где океанические течения сходятся и образуют водовороты. Здесь они попадают в пищевую цепочку, отравляя жизнь морским обитателям.

Студенты создали бактерии, выживающие в соленой воде и «охотящиеся» на кусочки пластика, которые они либо расщепляют, либо соединяют друг с другом в большие массивы. Результат можно собрать в единый остров. Создатели уделили внимание и безопасности такого метода: обмен генетической информацией между сконструированными бактериями и окружающей средой исключается (за счет постоянного синтеза фермента нуклеазы, разрушающей любые цепочки ДНК за пределами клетки бактерии). Глобальный масштаб и концепция этой задумки впечатляют.


Биои н ж е н е р и я

ПОКА эффективным лечением рака остаются химио- и лучевая терапия. Наводка «орудий» на вышедшие из-под контроля раковые клетки становится всё точнее, но их «залпы» поражают и здоровые ткани — такое лечение переносится пациентами очень плохо. Рон Уэйс (Ron Weiss) и группа ученых из MIT создали цепочку нуклеотидов и присоединили ее к безопасному для человека вирусу, чтобы доставить в клетку. Попав внутрь, цепочка начинает диагностику. Если хоть на один из пяти вопросов дан отрицательный ответ, цепочка деактивируется. Но при положительном ответе на все вопросы клетка получит статус «раковая» почти со

Цепочки нуклеотидов могут находить и уничтожать раковые клетки в нашем организме

стопроцентной гарантией. Тогда цепочка запустит программу апоптоза — клеточного самоубийства. Согласитесь, пальба из дробовика (лучевая терапия) не идет ни в какое сравнение со снайперской стрельбой нуклеотидной терапии. Такой подход работает лишь в раковых клетках определенного типа — HeLa (названы по имени пациентки Henrietta Lacks, от которой были впервые получены) — и пока только на клеточных культурах. HeLa относится к самым изученным и детально описанным наукой образованиям. Чтобы «стрелять» по другим раковым клеткам с постоянно изменяющимся геномом, нужно еще потрудиться.

Раковые клетки HeLa в культуре можно уничтожить с помощью цепочек нуклеотидов; этот метод пока не проверен на живых организмах

Деревья вместо уличных фонарей Светящихся аквариумных рыбок можно купить в зоомагазинах США. На очереди светящиеся деревья? Природная флюоресценция известна с давних времен. Осаму Симомура (Osamu Simomura), Мартин Чалфи (Martin Chalfie) и Роджер Цянь (Roger Tsien) получили Нобелевскую премию по химии в 2008 году за открытие и работу над зеленым флюоресцентным белком. Для ученых это излюбленный индикатор экспрессии искусственно внедряемых генов. Есть еще люцифераза — фермент, обеспечивающий люминесценцию светлячков, и получены испускающие свет мыши, крысы, свиньи и т. п. Уже можно купить GloFish (англ. glowing fish) — светящихся рыбок, первых генномодифицированных животных, поступивших в продажу в США. В июне 2013 года первый биоинженерный проект по созданию светящихся растений, запущенный командой во главе с Энтони Эвансом (Antony Evans), собрал на сайте Kickstarter почти полмиллиона долларов. В их задумке уже успели усмотреть решение проблемы освещения улиц безо всякого электричества. Но оппоненты утверждают, что до воплощения на практике еще далеко, ведь обменные процессы в деревьях протекают медленно, и чтобы выработать достаточно света, растению понадобится много энергии. Но главное, что подобные проекты больше не заперты в стенах традиционных исследовательских центров благодаря бурному развитию биоинженерии и становящейся всё более доступной генной инженерии. Технологии, открывающие путь к избретениям, которые раньше было трудно себе вообразить, сегодня оказались доступными. Всё, что нужно, — наша поддержка.

Пионер в создании светящихся растений Энтони Эванс в своей лаборатории Biocurious делает первые шаги в биоинженерии

дек абрь — январь 2013–2014 / наук а в фок усе / 53

igem x 2, science photo library, eyevine, magictorch

Убийцы рака


Би о и н ж е н е ри я

Оружие против малярии

Дешевые и эффективные лекарства против малярии: ждать осталось недолго?

science photo library, peg skorpinski/l awrence berkely Laboratory, magictorch

Джей Кислинг с помощью биоинженерии разработал способ синтеза лекарства против малярии

Малярия — самый кровожадный убийца, на ее счету больше всего человеческих жизней. В наши дни от нее ежегодно погибает более миллиона человек, а по оценкам ВОЗ, в Черной Африке с 1960-х годов на борьбу с малярией потрачены сотни миллиардов долларов. С XVII века мы ее лечим с переменным успехом, чередуя хинин и хлорохин. Обратная сторона гегемонии двух лекарственных средств — формирование у малярийных паразитов резистентности. Чтобы с этим справиться, нужен коктейль препаратов, ключевым из которых является артемизинин, — такой подход сегодня самый эффективный. Артемизинин — экстракт полыни однолетней (Artem sia annua), веками применяемой в китайской народной медицине. Проблема в том, что растение это капризное, рынок артемизинина в последние годы нестабилен: периоды спада и роста сменяют друг друга, вызывая колебания цен и предложения. В лаборатории Калифорнийского университета в Беркли (США) один из студентов, работавший под руководством пионера синтетической биологии Джея Кислинга (Jay Keasling) над созданием цепочки нуклеотидов

Эритроциты, инфицированные малярийными паразитами, в крови пациента из Африки

54 / наук а в фок усе / дек абрь — январь 2013–2014

для синтеза дизтоплива, заметил, что в качестве побочного продукта получается родственное артемизинину вещество. Исследование продолжилось уже в этом направлении. Так был создан первый функционирующий внутриклеточный комплекс для синтеза артемизинина. Его сконструировали из 12 генов, принадлежащих трем организмам, статью об этом опубликовали в 2006 году. В этом году лекарство станет поступать в регионы, страдающие от малярии. Лицензию на препарат безвозмездно передали французской биотехнологической компании Sanofi-Aventis. Доставка лекарства до конечного потребителя со всеми трудностями распространения станет отправной точкой в биоинженерной революции. И хотя в Камбодже и в некоторых азиатских странах уже зафиксированы случаи артемизинин-резистентной малярии (вероятнее всего, обу­ словленные нарушениями рекомендаций ВОЗ по комбинированной терапии малярии, а также торговлей лекарствами на черном рынке), биоинженерия всё же добилась своего первого успеха. То ли еще будет! 


Наша суббота, 23 Ноября, 2013

Газета 50p

Почему нам противно? В

сем людям, будь они из Костромы или Калахари, Киото или Кенсингтона, знакомо чувство отвращения. За некоторыми исключениями его вызывают одни и те же вещи. Гниющие раны, язвы, плесневелая еда, личинки, тараканы, грязь, испражнения, кожная сыпь, сексуальное насилие и жестокие убийства — всё это

заставляет наши желудки выворачиваться, а губы — кривиться в типичной гримасе. Как будто внутренний голос говорит: «Не смотри! Не трогай!» Это сильное чувство трудно перебороть, и для такой реакции есть веское основание. Представьте на секунду, что группа наших предков мутировала и потеряла способность испытывать отвращение. Тогда идея попробовать экскременты могла

Не случайно отвращение к аморальной «грязи» выражается у нас той же мимикой, что и к материальной

get t y

Помои, перегнивающие в яме для компоста, выглядят непривлекательно. А еще нам отвратительны убийцы и насильники — по причинам, неразрывно связанным с первым примером. Д-р Валери Кёртис объясняет, откуда берется врожденная неприязнь человека к аморальному и почему от этого зависит наше выживание как вида.


а нт р о п ол о г и я

thinkstock, science photo libr ary, science /a a as

бы показаться им вполне привлекательной. Не исключено, что им даже понравилось бы есть испорченную пищу и обнимать людей с гнойниками. Несчастным мутантам было бы сложно находить партнеров для спаривания и благополучно выращивать детей. От них осталось бы мало потомков. Соответственно, они вряд ли смогли бы стать нашими предками. Напротив, сами мы — порождение бесчисленных поколений, в процессе эволюции наделяемых способностью испытывать инстинктивное отвращение. Это чувство возникло, чтобы держать нас подальше от всего вонючего, извивающегося, противного и зараженного, дабы не подхватить какую-нибудь инфекцию. Это словно предупредительный «звоночек» от наших предков, заранее сигнализирующий о возможных бедах. Хорошо, пусть практически всё, что вызывает у людей отвращение, можно связать с необходимостью избегать инфекци-

Простите, но для меня вы ходячий рассадник паразитов

онных заболеваний. Но почему большинство современных людей примерно так же реагируют на отвратительные поступки? Исследования показывают, что брезгливость вызывают не только насекомые, но и разного рода мерзавцы, не только кошачьи экскременты, но и насилие, не только крысы, но нередко и расистские высказывания. Неужели подобная реакция чем-то сродни той, что возникает при виде гниющей плоти? Можно ли провести прямые параллели или мы употребляем слово «противно» сугубо метафорически, чтобы подчеркнуть свое инстинктивное неприятие аморального? В ряде исследований было показано, что брезгливость по отношению к нарушителям моральных норм и к болезнетворным организмам имеет больше сходства, чем кажется. Начать хотя бы с того, что оба этих чувства порождают одинаковые гримасы. Ханна Чепмен (Hanah Chapman) из Торонтского университета (Канада) изучала

Нейтральный

Сладкий

Горький

Отвращение

Ярость

Печаль

В Торонтском университете изучили связи между выражениями лица при вкусовых ощущениях (верхний ряд) и при проявлении эмоций (нижний ряд). Сходство между отвращением (нижний ряд, слева) и реакцией на горечь (верхний ряд, справа) очевидно. На лицо наложена зеленая полоса, чтобы подчеркнуть движения мышц, поднимающих верхнюю губу и отвечающих за изменение выражения лица

56 / наук а в фок усе / дек абрь — январь 2013–2014


а нт р о поло г и я

Когда чувство отвращения дает сбой Оно помогает нам жить в обществе, но может также всё разрушить

Кто-то из знакомых моет руки чаще обычного? Может, он недавно сделал что-то плохое и теперь испытывает «синдром леди Макбет»?

выражения лиц испытуемых, показывая им фотографии экскрементов и предлагая попробовать разные омерзительные вещи, а затем тех же участников эксперимента демонстративно обманывали в игре. Во всех случаях наблюдалось одно и то же: губы испытуемых искривлялись в типичной гримасе отвращения. Похоже, именно наше отношение к болезнетворным организмам влияет на нравственное чувство. Группа под руководством психолога д-ра Симоны Шналл (Simone Schnall) из Плимутского университета (Великобритания) предлагала людям понюхать что-то неприятное и посмотреть отвратительные видеофильмы, а затем просила оценить, какое наказание они бы назначили герою за безнравственное поведение. Те, кто испытывал большее отвращение к неприятным запахам, были более жестки и в своих моральных оценках. Чжэн Чэнь-Бо из Торонтского университета провел в каком-то смысле аналогичное исследование. Согласно его выводам, люди, считающие, что они совершили нечто постыдное, стремятся физически себя очистить. В статье, опубликованной в журнале Science, рассказывается о феномене, получившем эффектное наименование «синдрома леди Макбет»: испытуемые, которых просили вспомнить какой-нибудь дурной поступок, чаще желали вымыть руки по окончании эксперимента. Насколько сходна природа отвращения к болезнетворным организмам и к неприглядным поступкам, можно понять, изучая сигналы мозга. В результате нескольких таких экспериментов оказалось, что некоторые (хотя и не все) области мозга схожим образом реагируют на оба вида отвратительного. Может быть, мы пока и не увере-

ны в том, что это одно и то же чувство, но в чем-то они точно пересекаются.

ЭВОЛЮЦИЯ ОТВРАЩЕНИЯ

Однако ни одно из этих исследований не охватывает проблему целиком. И ни одно не предлагает внятного объяснения, почему мы одинаково реагируем на отвратительные субстанции и мерзкое поведение. Ясно лишь, что причина, скорее всего, кроется в нашем эволюционном прошлом. Мы уже видели, как при столкновении с чем-то, способным нас заразить, нарастает чувство физического отвращения, вынуждая не иметь с этим ничего общего. Но ведь не менее опасными становятся порой и другие люди — переносчики паразитов. Один выдох больного может заразить нас гриппом (а то и смертельным заболеванием), рукопожатие — передать сальмонеллу, поцелуй — корь, не говоря уж о половых контактах. В действительности самые заразные (то есть отвратительные) объекты, с которыми мы сталкиваемся в повседневной жизни, это сами люди. Вместе с тем без контактов с ними никак не обойтись. Мы существа социальные и получаем огромное преимущество от возможности работать вместе, обмениваться генами, едой, технологиями и идеями. Так что приходится искать и находить компромисс. Отдача от сотрудничества компенсирует риск заражений. Приходится балансировать на грани, исполняя сложный «танец», сближаться с другими, но до разумных пределов. Обычно мы готовы делиться некоторыми своими вещами вроде книг, но не зубной щеткой, обмениваться едой, но не объедками, целовать друзей в щечку, но не в подмышку.

Как и все органы, система, отвечающая за отвращение, может разладиться. Гены, связи, химические процессы, физиология и жизненный опыт сообща могут порождать вредное для нас поведение. Чрезмерная брезгливость создает для некоторых такие сложности, что они не в силах выйти из дома, нормально питаться или контактировать с людьми, боясь всё время заразиться. Напротив, полностью лишенные чувства брезгливости, наоборот, часто шокируют своими манерами окружающих и в итоге также оказываются в социальной изоляции. Наиболее известная патология в этой области — обсессивно-компульсивное расстройство. Мысли о заражении и нечистотах вторгаются в повседневную жизнь. Чтобы ослабить чувство дискомфорта, человек начинает постоянно мыться, очищать себя от микробов и дезинфицировать всё вокруг. В качестве источника угрозы воспринимаются и другие люди, рассматриваемые как источник инфекционных заболеваний. Излишняя брезгливость может разрушить сексуальную жизнь. Первый признак того, что с отношениями что-то не так, — отвращение, которое у одного из партнеров начинают вызывать «грязные» привычки другого. Посттравматический синдром часто считают последствием сильного испуга, однако внезапное столкновение с чем-то весьма отвратительным, скажем, гниющим трупом, тоже может приводить к определенному виду посттравматического расстройства. Такие патологии могут разрушить жизнь, но их часто не диагностируют, поскольку пока плохо понимают.

На наших руках живут миллионы бактерий, но не думайте об этом слишком много, а то никогда не выйдете из дома

дек абрь — январь 2013–2014 / наук а в фок усе / 57


а нт р о п ол о г и я

Происхождение хороших манер Без четких правил поведения мы не смогли бы образовывать группы и выжить как вид

get t y x3, science photo libr ary

Что отличает человека от других животных? Предлагались разные варианты объяснения нашего эволюционного успеха: использование орудий труда, язык, умение готовить пищу на огне или способность рефлексировать — представлять, о чем думают другие. Однако есть еще один вариант объяснения, что же делает нас уникально человечными. Это хорошие манеры. Без манер и отвращения, являющегося их источником, человеческий образ жизни оказался бы невозможным. О манерах редко рассуждают с научной точки зрения, однако они являются неизменной частью нашего обычного поведения. Родители тратят кучу сил на то, чтобы научить своих детей хорошим

манерам, а нарушения вынуждают нас тратить огромное количество эмоциональной энергии. Манеры обеспечивают поддержку всех наших социальных контактов и в этом качестве заслуживают более пристального внимания. Самой древней и наиболее фундаментальной функцией манер был контроль заболеваний. Древние люди хотели получить все преимущества социализации. Но в сближении с другими людьми есть и недостатки. Один человек для другого — самое опасное, что есть на планете. И всё из-за того, что люди переносят микроорганизмы и паразитов, смысл существования которых — поиск и заражение всё новых хозяев.

Впившийся в кожу клещ противен кому угодно

58 / наук а в фок усе / дек абрь — январь 2013–2014

Вот почему теперь у всех людей на планете есть правила, связанные с человеческими контактами, с фекалиями и отходами. Нам всем известно: насколько позволительно сокращать дистанцию, не боясь показаться невежливым; где можно плевать, а где нет; где допустимо испражняться; насколько ухоженным требуется выглядеть «при выходе в свет»; с кем можно, а с кем нельзя делиться полотенцем и средствами личной гигиены. Эти правила держат чужаков на удалении, но в знак особого доверия демонстративно нарушаются. Такими доверительными знаками становятся, например, рукопожатия и поцелуи, даже если вы рискуете при этом заразиться. Когда наш мозг эволюционировал и возникли правила гигиены, оставался лишь один маленький шаг до нового уровня: церемоний, любезностей, позволяющих укреплять социальные связи. Это и обычай не перебивать старших, и предложение

еды гостям, и приучение детей не жадничать за столом. Именно такие поведенческие знаки уважения и доверия, без которых мы не смогли бы перейти к более обширным совместным предприятиям, характеризуют человеческий образ жизни. Третий и наименее долговечный тип поведенческих сигналов — то, как мы даем знать, что являемся частью группы (своим, которым можно доверять). Это включает ношение одежды определенного фасона или следование местным обычаям.


а нт р о поло г и я

Отвращение вынуждает отталкивать всё, что может заразить нас

В этом вся суть хороших манер: принято вести себя так, чтобы не вызвать отвращение у других (см. врезку «Происхождение хороших манер»). И поскольку это всегда было важной частью жизни людей как социального вида, в результате эволюции мы выработали способность испытывать чувство стыда. Недавнее исследование, проведенное Роджером ДжинерСоролла (Roger Giner-Sorolla) из Кентского университета (Великобритания), показало, что стыд идет рука об руку с отвращением: он представляет собой типичное чувство, возникающее, когда кто-то смотрит на вас с соответствующей гримасой. В конце концов, кто же, услышав от одноклассника или учителя брезгливое «Неряха!», захочет повторить этот опыт еще раз и не приложит все усилия, чтобы больше никто не увидел его в грязной рубашке?! Мы понимаем, что для нормального общения с другими людьми мы не должны быть противны для окружающих —

Если вы хотите быть частью группы, убедитесь, что ваша личная гигиена на уровне, и краснеть за себя не придется

В общем и целом мы научились избегать лишних контактов друг с другом, чтобы не распространять заболевания; рукопожатие возникло как знак доверия ровно потому, что это противоречит общему правилу

надо держать свой запах и выделения под контролем. Каждый хотя бы раз в жизни слышал слова «неряха» или «грязнуля». А ведь неопрятность грозит появлением паразитов, поэтому чувство, которое мы испытываем при виде грязнули, заставляет нас его пристыдить или же отказаться от общения с ним, исключить его из числа партнеров, избежать возможной опасности для здоровья.

СОЦИАЛЬНО ПРИЕМЛЕМОЕ

Именно это и связывает нравственное и физическое отвращение. Брезгливость, которой мы обычно наказываем людей, угрожающих болезнью сообществу, стала переноситься на людей, представлявших иного рода опасность. Убийцы, насильники, мошенники и воры отвратительны,

поскольку представляют собой такую же угрозу для социума, как болезнетворные бактерии для отдельного организма. Отвращение заставляет дистанцироваться от таких людей, как и от несущих угрозу заражением разного рода инфекциями. Стыд помогает формировать навыки такого поведения, соблюдать гигиену, чтобы не вызывать чувства отвращения у других людей, оставаясь внутри своей группы. Точно так же стыд учит нас соблюдать моральные нормы, чтобы не утратить преимущества жизни в обществе. Этика позволяет составить набор правил, которые требуют порой забывать о собственных интересах ради бóльших преимуществ, которые могут быть получены при работе в группе. Мораль заставляет наказывать и отвергать тех, кто пренебрегает своими обязанностями по отношению к обществу, — людей, которые ведут себя как социальные паразиты. Это почти то же самое, что и отвращение, которое поощряет нас наказывать и отвергать распространяющих болезни. Без нравственности современный мир со всеми его продуктами групповой деятельности — сухими завтраками, холодильниками, книгами, подгузниками и Интернетом — был бы невозможен. Узнавая больше о природных механизмах отвращения, мы глубже постигаем собственные мотивы поведения, заставляющие нас помогать другим.  Д-р Валери Кёртис (Valerie Curtis) — директор Центра гигиены в Лондонской школе гигиены и тропической медицины, автор книги «Не смотри, не трогай: наука об отвращении» (Don’t Look, Don’t Touch: The science behind revulsion)

дек абрь — январь 2013–2014 / наук а в фок усе / 59


al amy, magictorch

Эв ол ю ц и я ч е ло ве к а

60 / наук а в фок усе / дек абрь — январь 2013–2014


Эвол ю ц и я ч е ло ве к а

К 100-летию со дня смерти одного из пионеров теории эволюции Альфреда Рассела Уоллеса стало ясно, что эволюционный процесс породил человека, но останавливаться не собирается. Текст: Хейли Бёрч Иллюстрации: Magic Torch

Э

волюция — Путешествие длительностью в четыре миллиарда лет — от первичного бульона до цивилизации, — обеспечившее нас в пути мозгом, позвоночником и противопоставленными большими пальцами. Невообразимо долгая дорога, и мы дошли до ее конца. Или нет? Может ли теория естественного отбора Чарлза Дарвина и Альфреда Рассела Уоллеса, появившаяся в XIX веке, быть применима к современным людям так же, как к нашим общим с шимпанзе предкам? Может ли эволюция продолжаться прямо у нас под носом с нами самими? Знания и технологии, которые мы освоили за время нашего короткого существования, обеспечили нам уникальную способность задумываться о своем происхождении, а также о своем будущем как вида. Но не могут ли знания и технологии также заставить эволюцию протекать быстрее, чем прежде? «Я думаю, что скорость человеческой эволюции сейчас выше, чем когда-либо в прошлом», — считает Ник Бостром (Nick Bostrom), директор Института будущего чело-

Альфред Рассел Уоллес пришел к идее естественного отбора независимо от Чарлза Дарвина

дек абрь — январь 2013–2014 / наук а в фок усе / 61


Эв ол ю ц и я ч е ло ве к а

вечества при Оксфордском университете (Великобритания).

Генетические признаки

Мы сильнее отличаемся от наших древних предков, чем они от неандертальцев

Эволюционируем ли мы быстрее, чем когда-либо прежде? Ученые не уверены, продолжаем ли мы эволюционировать. Если да, то непонятно, насколько быстро

Это не просто досужие домыслы. Исследование человеческого генома, выполненное в 2007 году, показало, что наша эволюция ускорилась за последние 40 тыс. лет (см. врезку слева). Бостром утверждает, что нынешнее ускорение связано с быстрым изменением нашей среды обитания. Как понял Уоллес в 1858 году, а Дарвин — несколькими годами ранее, при изменениях окружающей среды более приспособленные особи процветают, а остальные гибнут в новых условиях. Это фундаментальный принцип эволюции посредством естественного отбора. Что бы ни менялось в нашей естественной или рукотворной среде — климат, болезни, питание, — всё может оказаться воздействием, влияющим на направление эволюции. Может казаться, что эволюция — это нечто, происходившее с нами в далеком

Да

1

Технологии изменили наш мир до неузнаваемости. Если эволюция — это процесс, транслирующий изменения среды обитания в физиологические трансформации, то темп нашей эволюции должен зашкаливать.

2

Исследование, опубликованное в «Трудах Национальной академии наук США» (PNAS) в 2007 году, указывает на то, что мы сильнее отличаемся от наших предков, живших 5 тыс. лет назад, чем те — от неандертальцев, живших 30 тыс. лет назад.

3

Нас больше, чем когда-либо прежде. А значит, должно быть очень велико и число возникающих случайных мутаций.

Нет superstock, get t y, science photo libr ary, corbis

1

Мы стали мобильнее, чем когда-либо прежде, и можем иметь детей от людей из других культур. Сравните это с выведением пород собак, где требуется постоянное скрещивание между собой похожих особей, скажем, с морщинистой мордой или вытянутым телом. Происходящее с нами — прямая тому противоположность.

2

Культурная адаптация становится сегодня важнее генетической — мы меняемся, поскольку учимся у своих родителей, а не потому, что меняются наши гены.

3

В цивилизованном мире развитая медицина сохраняет жизнь тем, кто не мог выжить в условиях естественного отбора, тем самым сохраняя «дефектные» гены. Но тут важно договориться, что называть эволюцией: простое изменение частотности генов или выживание более приспособленных.

62 / наук а в фок усе / дек абрь — январь 2013–2014

прошлом, когда мы еще только осваивали огонь и примитивные орудия труда, но есть примеры генетических адаптаций, возникших в последние 10 тыс. лет — совсем недавно по эволюционным меркам. Взять, к примеру, гены, позволяющие нам переваривать молоко. Сегодня непереносимость лактозы рассматривается как неприятная особенность организма, но до появления сельского хозяйства это было нормой. Когда охотники-собиратели превратились в земледельцев и скотоводов, способность пить молоко стала селективным преимуществом. Те, у кого были соответствующие гены, получали хороший источник пищи и энергии, что позволяло иметь больше здоровых детей. Бостром считает это доказательством того, что технологии уже воздействовали на наши гены. «Земледелие — это разновидность технологии, — поясняет он. — И я уверен, что имеются и другие малозаметные, но повсеместные изменения в человеческом геноме, связанные с тыся-


Эвол ю ц и я ч е ло ве к а

челетиями жизни в среде цивилизации». Может быть. Но 10 тыс. лет — это всё же отдаленный срок. Ключевой вопрос: продолжаем ли мы эволюционировать сейчас? И если да, то как человек будет выглядеть и вести себя через 1000 лет (см. справа) или через 100 тыс. лет?

Если ген рыжих волос каким-то образом может защитить от пандемии, то в будущем все станут рыжими...

«Скорость человеческой эволюции сейчас выше, чем когдалибо в прошлом» Ник Бостром, директор Института будущего человечества при Оксфордском университете

«Ледяной человек» Эци умер около 5300 лет назад; у него обнаружили непереносимость лактозы, характерную для места и времени, где земледелие еще не приспособило тело к перевариванию молока

Как мы изменимся через 1000 лет? Благодаря технологиям и пониманию того, как работает геном, мы можем ускорить темп эволюции

Мы можем превратиться в сверхчеловеков Сопротивляемость болезням. Гены, дающие защиту от смертельных заболеваний, таких как СПИД и малярия. Эти гены могут распространиться, только если не будет эффективных вакцин и лекарств. Суперинтеллект. Если мы най­дем генетическую основу человеческого интеллекта,

то сможем начать скрининг оплодотворенных яйцеклеток для отбора «головастых» детей. Рыжие. А вдруг ген сопротивляемости очередной чуме окажется связанным с генами рыжих волос? Естественный отбор приведет к тому, что все выжившие окажутся рыжими.

Красивые. В странах с хорошей социальной поддержкой одиноких родителей совершенно безопасной стратегией является подбор материала для зачатия по лучшим генам, без затрат времени и сил на поиск спутника жизни. Почему бы мамашам не выбирать отцов покрасивее?

Слияние человека с машиной Жизнь в кремнии. Если правы некоторые футурологи, то интеллект человека можно будет перенести в машину, используя детальное сканирование и моделирование, получив в результате цифровую копию мозга.

Устаревание. Вот мы создадим искусственный интеллект, который будет умнее нас, и чем это закончится? Машинный разум может счесть, что человек устарел.

дек абрь — январь 2013–2014 / наук а в фок усе / 63


Эв ол ю ц и я ч е ло ве к а

Адаптация к космичес­ кой эре Если мы хотим завоевать новые рубежи, придется внести некоторые изменения в геном Представим себе на минуту, что людям надо адаптироваться к условиям низкой гравитации в космосе. В этом году экипаж на борту Международной космической станции (МКС) популярно рассказывал, как приспосабливается тело к невесомости. Требуется некоторое время для перенастройки чувства равновесия и координации движений. Ноги астронавтов начинают истончаться, в основном потому, что гравитация больше не оттягивает жидкости к нижней части тела. Со временем космические путешественники могут частично утратить прочность костей и мышечную массу. Хотя и неясно, что произойдет на протяжении многих поколений, мы все-таки можем вообразить, что и некоторые элементы человеческой психики тоже будут затронуты. Необходимо также обратить внимание на гены основателей космических колоний: первых обитателей стоит отбирать по соображениям наилучшего наследственного потенциала. Пионер прочтения генома Крейг Вентер (Craig Venter) предложил начать скрининг потенциальных астронавтов на наличие генов, которые сделали бы их лучшими космическими путешественниками. Он также предложил идею включения ДНК радиационно устойчивых микробов в человеческий геном. Это может помочь нам выстоять против космических лучей.

thinkstock, get t y

Клетка, пораженная ВИЧ (зеленая), открывает двери бактериальной инфекции (на фоне); подобные воздействия на человеческое тело вынуждают его адаптироваться из поколения в поколение

Даже если выглядеть мы будем примерно так же, наши гены могут заметно измениться. Прямо сейчас такие заболевания, как СПИД и малярия, оказывают воздействие на наши организмы, заставляющее человека адаптироваться. Генетические следы выживания подобны рубцам на нашем геноме, они не всегда делают нас сильнее. Один из примеров — вариация гена, помогающая в борьбе против натиска малярии. Если ребенок получит по копии этого гена от обоих родителей, то у него будет наследственное заболевание, называемое серповидноклеточной анемией, но копия, полученная только от одного из родителей, защищает от малярии, а значит, этот ген широко распространен в малярийно опасных регионах. В 2010 году ученые из Великобритании и Кении построили карту распространенности гена серповидноклеточной анемии, подтверждающую, что районы Африки, где этот ген встречается чаще всего, перекрываются с малярийными областями.

Одна из ключевых особенностей естественного отбора состоит в том, что он действует до или вблизи репродуктивного возраста. Поэтому лекарства и такие технологии, как трансплантация органов, использующиеся преимущественно пожилыми людьми, мало влияют на гены, которые мы передаем будущим поколениям. Заболевания,

«Можно ожидать [естественного] отбора людей, невосприимчивых к ВИЧ» Мартин Блейзер, микробиолог из Медицинской школы Нью-Йоркского университета

64 / наук а в фок усе / дек абрь — январь 2013–2014

убивающие в детородном возрасте и раньше, служат более мощным механизмом селекции. Устойчивость к ВИЧ — лучший пример такого рода, уверяет Мартин Блейзер (Martin Blaser), микробиолог из Медицинской школы Нью-Йоркского университета (США). «Это естественный отбор в действии», — говорит он и объясняет, что иммунная система некоторых людей менее подвержена воздействию вируса. У них есть делеция (пропуск фрагмента кода) в гене CCR5- 32, которая препятствует проникновению ВИЧ в клетки. И эта делеция должна, как считает Блейзер, распространяться. Так смогут ли генетики будущего проследить распространение ВИЧ-резистивности в XXI веке, подобно тому как мы изучили распространение генов, обеспечивающих переваривание молока? «Это зависит от того, найдем ли мы лекарство от ВИЧ, — говорит Блейзер. — Если его не будет, то можно ожидать, что со временем произойдет отбор людей, обладаю-


Эвол ю ц и я ч е ло ве к а

Справа налево: американский астронавт Томас Маршбёрн (Thomas Marshburn), российский космонавт Роман Романенко и канадский астронавт Крис Хэдфилд (Chris Hadfield) отмечают возвращение после полугодовой вахты на МКС

Эволюция в действии

На карте показано, как генетическая вариация, дающая сопротивляемость малярии, распределяется по Африке и Индии — двум регионам, в наибольшей степени затронутым этим заболеванием

Предсказываемая частота (%) гемоглобина S (с геном серповидноклеточной анемии)

0,18 0,15 0,12 0,09 0,06 0,03 0,00

дек абрь — январь 2013–2014 / наук а в фок усе / 65


Эв ол ю ц и я ч е ло ве к а

щих иммунитетом. Именно такой прогноз дал бы Дарвин». Несмотря на значение подобных адаптаций, они всё же кажутся незначительными. А как насчет чего-нибудь более радикального — паучьих ног или планирующего полета, как у летучей лягушки Уоллеса? Помимо того что подобные затеи требуют миллионов лет, есть масса аргументов против столь существенных изменений. Один из них состоит в том, что наша способность перемещаться по континентам и жить почти в любом месте позволяет заводить детей там, где хотим, и с тем, с кем хотим, а это препятствует появлению и закреплению новых мутаций и новых признаков. Изоляция — лучший способ направить эволюцию по конкретному пути, что иногда приводит также к появлению нового вида. Представьте себе, как на Британских островах образуется своя отдельная популяция. Может ли она эволюционировать в монстров с хоботком для потягивания чая и удлиняющимися руками, образующими зонтик? Чуть менее фантастический изоляционный сценарий дает колонизация других планет (см. врезку «Адаптация к космической эре»). Это должна быть группа предусмотрительных космических первопроходцев, способная положить начало новому виду.

Акварельный рисунок летучей лягушки Rhacophorus nigropalmatus, сделанный Уоллесом

Ник Бостром из Оксфордского университета считает, что скорость нашей эволюции велика как никогда

natur al history museum, oxford universit y, get t y x 2, shut terstock, thinkstock

Рукотворная эволюция

Есть, однако, способ ускорить эволюцию в обход естественного отбора и изоляции — это выполнение отбора искусственно. Когда врачи-эмбриологи, осуществляя искусственное оплодотворение, решают, какие эмбрионы подсаживать, они выбирают те, что выглядят наиболее здоровыми. Что если мы сможем выбрать такой, у которого будет мозг, как у Эйнштейна,

Искусственное оплодотворение позволяет отбирать здоровые яйцеклетки в лаборатории. Как скоро мы обойдем естественный ход эволюции и станем создавать детей на заказ?

66 / наук а в фок усе / дек абрь — январь 2013–2014

Хищники ставят предел половому отбору в усилении таких черт, как павлиний хвост

Допустим, мы сможем выбирать эмбрионы с мозгом, как у Эйнштейна, лицом, как у Мэрилин Монро, или ногами, как у Усэйна Болта лицо, как у Мэрилин Монро, или ноги, как у ямайского спринтера Усэйна Болта (Usain Bolt)? Трудность в том, что эти черты определяются множеством разных генов, так что невозможно провести тест на интеллект, красоту или спортивные способности. Однако Бостром верит, что в будущем родители получат возможность генетического скрининга. «Я думаю, что когда мы сможем проводить генетические исследования гораздо бóльших групп населения, то получим возможность выявить по крайней мере часть генетического фундамента свойств, которые, как интеллект, зависят от совместного действия большого числа генов, — рассказывает Бостром. — Как только у нас появится это знание, его можно будет использовать при отборе эмбрионов для имплантации». Если идея генетического отбора детей вам не нравится, просто подождите несколько тысяч лет, пока ленивый процесс эволюции сам выполнит эту работу. К тому времени мы все должны стать умнее и красивее, так ведь? Здесь, однако, всё сильно усложняется. Красота рассматривается как продукт «младшего брата» естественного отбора — полового отбора, диктующего, кому с кем спариваться. Но естественный и половой отбор часто действуют в противоположных направлениях, отмечает Стивен Галин (Steven Gaulin), антрополог из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре (США). «Как правило, черты, выделенные половым отбором, служат противовесом эффектам естественного отбора, — говорит он. — Возьмем павлиний хвост. Самки предпочитают длинные хвосты, но лишь малая доля длиннохвостых самцов переживет нападение лис и других хищников. Равновесие этих двух эффектов определяет, насколько длинным будет хвост». Так что людям следует взвесить цену сверхпривлекательности для противоположного пола — а вдруг именно естественный отбор мешает нам всем стать топмоделями? Между тем наша неустанная погоня за физическим совершенством идет по пути, который оставляет эволюцию далеко позади. Хотя, по словам Бострома, генетическая инженерия человека — это отдаленная перспектива, генетические допинги —


Эвол ю ц и я ч е ло ве к а

Сверхбыстрая эволюция Человеческое тело способно быстро модифицироваться, если этого потребует окружающая среда Часто забывают, что Дарвин и Уоллес ничего не писали о генах; они писали о селекции и адаптации. Наше современное понимание этих вещей связывает большинство примеров естественного отбора с генетическими изменениями. Но мы уже знаем, что есть и другой уровень управления — эпигенетический, — позволяющий человеку адаптироваться гораздо быстрее. Эпигеном описывает, как ДНК упаковывается и модифицируется, отчего в результате меняются наши физические черты. Он может полностью выключать некоторые участки генома. Например, существует множество генов, кодирующих обонятельную систему, в которых мы не нуждаемся. Поэтому они «выключены» эпигеномом посредством химической модификации ДНК.

Эпигенетический код управляет активностью генов с помощью химических меток (малиновые конусы)

В работе, опубликованной в этом году журналом Genome Research, люди могли использовать этот режим мгновенной адаптации для быстрого изменения пигментации кожи, а также для защиты от таких заболеваний, как корь и гепатит B. «Если организму человека или животного требуется быстрое изменение, дающее преимущество в выживании, то, скорее всего, сначала произойдет эпигенетическая модификация, — рассказывает руководитель исследования Манел Эстеле (Manel Esteller) из Барселонского университета (Каталония). — В нашем исследовании также показано, что существует взаимовлияние между генетическим и эпигенетическим вариантами модификации у человека, что позволяет добиться тонкой настройки для идеального соответствия разным средам обитания».

совсем другое дело. Тревожные голоса зазвучали в 1990-х годах, когда ученые вырастили мышь-Шварценеггера с гигантскими мышцами. Вскоре внимание сместилось к генной терапии. Вместо того чтобы воздействовать на гены эмбрионов, генотерапевты целятся в ДНК взрослых клеток, полагая, что их уже готовы использовать потребители допингов. В 2007 году немецкий тренер был обвинен в попытке приобрести экспериментальный генетический препарат Repoxygen, который увеличивает производство красных кровяных телец, воспроизводя тем самым эффект высокогорных тренировок. Гены, увеличивающие мышечную массу и ускоряющие метаболизм, также отмечались как потенциальные объекты интереса спортивных мошенников. В ближайшие годы мы можем даже на­ учиться заменять слабые или поврежденные мышцы новыми искусственными. Умные материалы, называемые электроактивными полимерами, уже использовались как искусственные мышцы для фокусировки биосинтетических линз, напоминающих бионические глаза. Они также могут возвращать подвижность парализованным людям — эта идея уже проверялась путем имплантации материала на место лицевых мускулов песчанки. Но смогут ли они двигать искусственные конечности или наполнить человеческие бицепсы суперсилой? «Возможности со-

Скоро мы сможем усовершенствовать сложные части тела, такие как человеческий глаз

временных материалов недостаточны, — отмечает Федерико Карпи (Federico Carpi), биотехнолог из университета Куин Мэри в Лондоне. — Но это не значит, что технология не позволит однажды достичь этой цели». И всё же пока эволюция сохраняет преимущество в этой гонке. Бостром считает полезным порассуждать о том, что готовит нам будущее: «Наши решения основываются на представлениях о том, что реалистично, а что неправдоподобно в будущем, — подчеркивает он. — Поэтому одна из причин важности размышлений о будущем состоит

в том, что, если немного лучше откалибровать ожидания, мы сможем уже сегодня принимать более верные решения». А если уж можно строить догадки, то почему бы не представить будущее, в котором люди загружают содержимое мозга в компьютер, сделав устаревшей эволюцию, а с ней вместе и всю биологию? Ник Бостром обдумывает и такую возможность.  Хейли Бёрч (Hayley Birch) — научный журналист, автор книги «Большие вопросы науки»

дек абрь — январь 2013–2014 / наук а в фок усе / 67


magictorch

68 / наук а в фок усе / дек абрь — январь 2013–2014


M Этот аппарат будет передвигаться быстрее скорости звука. Стюарт Нейтан рассказывает о системе Hyperloop Илона Маска и о поездах, которые изменят наши представления о транспорте.

иллионы людей каждый день попадают на работу по «трубе» — Tube всегда будет Tube, как бы ее ни называли — Underground, Subway или Metro. Но если осуществятся замыслы американского инженера и предпринимателя Илона Маска (Elon Musk), путешествие по трубе приобретет совершенно новый смысл. Раздосадованный неудобствами и дороговизной железнодорожного сообщения по маршруту ЛосАнджелес — Сан-Франциско, Маск придумал аппарат, который объединит две золотые мечты научной фантастики — вакуумный поезд и магнитную левитацию. Система под названием Hyperloop представляет собой туннель на опорах, в котором, подобно пуле в ружейном стволе, мчатся вдоль калифорнийского побережья пассажирские капсулы-вагоны.

дек абрь — январь 2013–2014 / наук а в фок усе / 69


Су п е рп о е зда

Hyperloop изнутри Можно ли проехать 600 км за 40 минут? Ответ может дать пятый вид транспорта Илона Маска

Забудьте о самолетах, поездах и автомобилях. Илон Маск — гендиректор компаний Tesla Motors и SpaceX — предлагает пятый вид транспорта, вакуумную трубу. По его замыслу, пассажиры из Лос-Анджелеса будут добираться

Сан-Франциско Сан-Хосе

Фресно

Предложенный маршрут

160 км

Бейкерсфилд

Лос-Анджелес

Линия Hyperloop пройдет вдоль существующего шоссе I5, соединяющего Сан-Франциско и Лос-Анджелес. Дорога будет установлена на 6-метровых опорах, что позволит свести к минимуму ущерб окружающей среде и снизить стоимость строительства.

до Сан-Франциско за 35 минут, заплатив за это во много раз меньше стоимости нынешнего железнодорожного билета. Сам Маск не будет строить Hyperloop, он готов передать свой проект любому, желающему воплотить его в жизнь.

Остатки воздуха в вакуумной трубе засасываются в носовую часть передней капсулы и прокачиваются вниз, через «лыжи», чтобы между поездом и туннелем образовалась воздушная подушка.

spacex

Капсулы будут сделаны из плотного алюминия, а «лыжи» под их днищем — из сплава под названием инконель, обладающего повышенной жаропрочностью и стойкостью к давлению.

Идея таких поездов основана на движении в туннеле, из которого откачан воздух. Отсутствие сопротивления воздуха означает, что они смогут достигать огромных скоростей, теоретически даже сверхзвуковых, ведь отсутствие воздуха означает отсутствие звукового барьера. Но вакуумные поезда всегда оставались технологической концепцией, которую слишком трудно реализовать. Маск переработал эту идею, избавившись от некоторых потенциальных изъянов и сохранив преимущества. Идеальный вакуум создать непросто, поэтому в системе Hyperloop использует-

ся разреженный воздух с давлением около одной тысячной атмосферы. В носовой части капсул расположены компрессоры, которые всасывают воздух, убирая его с дороги поезда, и перекачивают его вниз, под «лыжи». В результате создается подобие воздушной подушки, удерживающей капсулу над полом туннеля. Поезд приводится в движение линейными электродвигателями. В отсутствие трения и сопротивления воздуха они должны быть распределены равномерно по всему маршруту — одного такого двигателя приблизительно на 100 км будет достаточно для

70 / наук а в фок усе / дек абрь — январь 2013–2014

того, чтобы разогнать капсулы до 1220 км/ч. Это лишь немногим меньше наземного рекорда скорости. Капсулы будут скользить на «лыжах», изготовленных из инконеля — никельхромового сплава, обладающего исключительной жаропрочностью. Тем не менее в каждой капсуле будет храниться 800 л воды для охлаждения. На проектной скорости капсула Hyperloop будет покрывать расстояние между Лос-Анджелесом и СанФранциско примерно за 35 минут, то есть за половину времени авиаперелета по этому маршруту.


Су п е р по е зда

Капсулы Hyperloop будут снабжены аварийными тормозами, а сиденья — приспособлениями, предохраняющими пассажиров от ударов головой при экстренном торможении. В целях обеспечения безопасности движения расстояние между капсулами в туннеле должно составлять не менее 8 км.

Для этого требуется немало электроэнергии, но в солнечной Калифорнии ее легко произвести в объеме, необходимом для Hyperloop, — и даже, если верить Маску, в большем объеме — при помощи фотоэлектрических панелей, закрепленных на внешней оболочке туннеля. Маск утверждает, что панели способны выдавать 57 МВт электроэнергии — это втрое больше, чем требуется его аппарату. Сам туннель — или, скорее, пара туннелей, поскольку в каждом из них движение возможно лишь в одну сторону, — будут поддерживать 6-метровые опоры, расстав-

Пассажиры капсулы Hyperloop будут испытывать перегрузку 0,5 g. Для сравнения, при разгоне автомобиля Bugatti Veryon с 0 до 100 км/ч возникает перегрузка 1,5 g.

ленные через каждые 30 м. Всего их будет 25 тыс. Опоры будут оснащены системой компенсации сейсмической активности, нередкой в Калифорнии, а сама дорога пройдет вдоль существующего шоссе I5, что позволит удешевить строительство. По словам Маска, система обойдется в 7 млрд долларов, что намного дешевле стоимости проекта высокоскоростной калифорнийской железной дороги с бюджетом 68 млрд долларов. У Илона Маска, одного из основателей PayPal, деньги, безусловно, найдутся. В отличие от предыдущих проектов, которые он осуществил, —

компании по производству электромобилей Tesla Cars, коммерческого оператора суборбитальных полетов Space X и компании Solar City, выпускающей солнечные установки, — Маск хочет поручить реализацию системы Hyperloop стороннему разработчику, а сам ограничится созданием демонстрационной модели. Если система Маска окажется работоспособной, она перевернет современные представления о поездках на средние расстояния. В противном случае Hyperloop станет еще одной концепцией вакуумного поезда из разряда научной фантастики.

дек абрь — январь 2013–2014 / наук а в фок усе / 71


Су п е рп о е зда

Долой рельсы Hyperloop не единственный удивительный поезд, который мы можем увидеть в ближайшем будущем

Clip-Air Конструкторы из Федеральной политехнической школы в Лозанне (EPFL) решили буквально трактовать выражение «свободный полет мысли». Они разработали вид транспорта, сочетающего в себе гибкость железнодорожных поездок с дальностью авиаперелетов. Их Clip-Air представляет собой вагон поезда, к которому присоединяются крылья с двигателями.

На счету EPFL немало выдающихся достижений. Это один из ведущих центров развития технологий в Швейцарии, оборудованный, в частности, ядерным реактором и термоядерным реактором типа токамак. Среди разработок EPFL самолет на солнечных батареях Solar Impulse. Вагон поезда Clip-Air представляет собой фюзеляж самолета, приспособленный для передвижения по рельсам до аэропорта, где к нему присоединяется «летающее крыло», подобное

самолету Boeing X-48B. Аппарат способен перевозить три расположенных рядом вагона — пассажирских, товарных или и тех и других. По словам руководителя проекта Клаудио Леонарди (Claudio Leonardi), скорость погрузки у Clip-Ari будет выше, чем у обычных самолетов, и, кроме того, этот аппарат будет проще в обслуживании. Исследовательская группа Леонарди надеется в ближайшее время приступить к аэродинамическим испытаниям 6-метровой модели Clip-Air.

Пассажиры Clip-Air будут отправляться в полет с железнодорожного вокзала

epfl, get t y, l abis tr ains, bombardier

В поезде EC04 применен ряд технологических решений, делающих его сверхэффективным

72 / наук а в фок усе / дек абрь — январь 2013–2014

Eco4

Железная дорога и без того самый безвредный для окружающей среды транспорт, но проекты серии EC04 компании Bombardier поднимают экологическую безо­ пасность на новую высоту. В поездах EC04 применяются сверхэффективные магнитные двигатели, работающие от солнечной энергии. Ее вырабатывают панели на крыше локомотива, способные поворачиваться вслед за солнцем. EC04 может стать первым поездом на солнечных батареях. Легкие и прочные вагоны будут делать на композитах из углеродного волокна. На EC04 будут устанавливать также гибридные двигатели для эксплуатации в короткие зимние дни. Кроме низкого энергопотребления, поезда EC04 будут отличаться низким уровнем шума в пассажирском салоне, для чего разработана особая система шумоизоляции.


Су п е р по е зда

Умопомрачительная скорость и 15-метровый аэродинамический нос поезда «Тюо-синкансэн» приводят в восторг журналистов

«Тюосинкансэн»

Родина сверхскоростных поездов выходит на новый уровень прогресса — в Японии планируется запуск поезда на магнитной подвеске «Тюо-синкансэн». Для нового маршрута Нагоя — Токио — Осака будет использована та же технология, что и на дей-

Labis Усовершенствованная двухрельсовая система Лэшли (LABIS) — новый высокоскоростной железнодорожный проект, разработанный в США. В составах LABIS используются устойчивые ширококорпусные

ствующей 43-километровой трассе в префектуре Яманаси. Маглевы, или магнитопланы, — поезда на магнитной подвеске, в процессе движения не касающиеся земли, удерживаемые и разгоняемые силой электромагнитного поля. Маглев летит и поэтому не теряет скорость за счет трения о поверхность дороги.

вагоны, способные вместить по шесть пассажиров в каждом ряду, не считая столиков и проходов между креслами. Вагоны будут моторными, это позволит упростить их устройство — отпадает необходимость учитывать нагрузки, возникающие, когда все вагоны тянет локомотив. Пассажирам не придется ждать прибытия поезда LABIS: он никогда не останавливается

В результате такие поезда могут разогнаться до 321 км/ч. Новые маглевы движутся по тому же принципу, но на маршруте «Тюо-синкансэн» применяются гораздо более эффективные «сверхпроводящие» рельсы и составы с радикально улучшенной обтекаемостью корпуса. Кроме того, они легче своих предшественников благодаря использованию авиационных сплавов алюминия и композиционных материалов. Снижению веса способствует также существенное сокращение площади остекления вагонов. На испытательном участке поезда «Тюо-синкансэн» достигали скоростей около 500 км/ч. К концу года на нем планируется открыть регулярное сообщение. Новая линия станет продолжением старого участка, ее общая стоимость составит 9 трлн иен (92 млрд долларов), строительство будет завершено к 2045 году, а уже в 2027 году начнут ходить первые поезда «Тюо-синкансэн» между Токио и Нагоей.

Разогнавшимся до 230 км/ч поездам не потребуется останавливаться. Пассажиры попадут внутрь и выйдут наружу при помощи специальных челноков, которые станут курсировать между поездами и станциями, расположенными на параллельных путях. Челноки будут забирать пассажиров на станции, догонять идущий по главной линии поезд и пристыковываться к последнему вагону. Пассажиры, прибывшие со станции, переходят из челнока в поезд, а желающие сойти с поезда переходят в челнок. По окончании высадки и посадки челнок перемещается на другую параллельную линию и движется до следующей станции. Поездка на поезде LABIS через весь континент займет около 14 часов. 

Стюарт Нейтан (Stuart Nathan) — редактор журнала The Engineer

дек абрь — январь 2013–2014 / наук а в фок усе / 73


Технопарад Офис на бегу Похоже, идея «офиса вне офиса» пришлась жителям Москвы по душе — всё больше кафе и ресторанов обзаводятся своим коворкинг-пространством. К примеру, ресторан DoubleDutch. Технологическим партнером заведения стала компания Hewlett Packard, так что коворкинг оборудовали по последнему слову техники. Струйные офисные устройства для печати и сканирования HP Officejet Pro 8600 Plus и широкоформатный HP Officejet 7610 совместимы с любой операционной системой и не требуют драйверов или специальных программ. Гости, которые пришли в DoubleDutch без планшета или компьютера, могут воспользоваться планшетом HP ElitePad 900, моноблоком HP Envy Rove и мощными рабочими станциями HP Spectre One 23, способными обслуживать профессиональные графические приложения. www.hp.com

Акцент на фото Поскольку смартфоны всё чаще используют как фотои видеокамеру, в новинке от Nokia Lumia 1020 этим функциям уделено особое внимание. 41-мегапиксельная матрица камеры, поддержка видео в формате Full HD и технология записи звука Nokia Rich Recording с двумя HDR-микрофонами помогают добиться отменного качества съемки. Из любопытных решений можно отметить функцию «двойной кадр», которая позволяет одновременно делать 38-мегапиксельную фотографию высокого разрешения, с которой можно полноценно работать в графическом редакторе, и 5-мегапиксельный снимок, который легко загрузить в социальные сети с помощью возможностей операционной системы Windows Phone 8. www.nokia.com/ru-ru

Стильное решение Новинки от Philips Smart TV телевизоры серии 7000 и 7100 созданы специально для тех, кому важно, чтобы их многофункциональная высокотехнологичная техника вписывалась в современный интерьер. Philips серии 7000 выглядит как безрамочная панель в тонкой оправе из черного матового алюминия с серебряной планкой в нижней фронтальной части корпуса. Philips серии 7100 (исполненный в другом цветовом решении) сочетает в себе стильные белые нижнюю планку, подставку и заднюю панель. Обе модели имеют трехстороннюю подсветку Ambilight, которая визуально расширяет экран и снижает нагрузку на глаза. За четкость изображения отвечают фирменные технологии Perfect Motion Rate 700 Гц и Perfect 3D Natural Motion. Обе модели отличаются высоким качеством изображения как в 2D, так и в 3D. . www.philips.ru

74 / наук а в фок усе / дек абрь — январь 2013–2014

Домашний универсал Пылесос Thomas Parkett Prestige XT — настоящий немецкий «паркетник», который становится «универсалом» благодаря уникальным насадкам и системе Thomas AQUA-BOX. Пылесос служит надежным помощником не только в сухой и влажной уборке любых горизонтальных и вертикальных поверхностей и мягкой мебели, но и отлично справляется с экстренным сбором жидкостей и увлажнением воздуха в квартире. Широкая и удобная турбощетка пригодится для чистки ковровых покрытий, а насадка с автоматически включаемой светодиодной подсветкой упростит уборку плохоосвещенных мест. И, конечно, специальные насадки для паркета и ламината — Thomas Aqua Stealth для влажной уборки и насадка с щеткой из конского волоса и войлока для бережного ухода за паркетом и ламинатом. www.thomas.ru


Стиль Равнение на медведей Зимой во время тренировок нужно думать о своих показателях, а не о том, как согреться, уверены в компании adidas. Чтобы создать легкую, удобную, способную держать тепло спортивную одежду, разработчики компании тщательно изучили особое строение шерсти полярных медведей, чувствующих себя комфортно даже в экстремальных температурных условиях. Результатом этих исследований стала инновационная технология полых волокон, которую применили при создании коллекции одежды Climawarm+. Термобелье, спортивные куртки и толстовки коллекции прошли тщательную проверку в специальной высокотехнологичной камере adidas Clima, где их испытывали при температурах до –35 °C. www.adidas.ru

Ход коньком К зимним развлечениям подготовились и в Reebok. Один из хитов сезона — коньки со смелыми дизайнерскими решениями. Так, женскую модель WC Purflowers оценят те, кто любит подчеркнуть свою женственность и романтичность даже во время занятий спортом. Верхняя часть коньков выполнена из высококачественной искусственной кожи, оформленной цветочным принтом и стразами. Подкладка из мягкого искусственного меха, широкая удобная колодка и лезвие из никелированной углеродистой стали помогают кататься в тепле и с комфортом. www.reebok.ru

Идеальная пара Модель Biom Terrain — новинка от ECCO, но она уже успела завоевать победу в номинации «Одежда и обувь» в престижном мюнхенском шоу ISPO. При создании этих легких комфортных ботинок использовали новейшие биомеханические технологии, которые обеспечивают хозяину комфорт при ходьбе. К тому же колодка выполнена таким образом, что дает плотную фиксацию стопы. Обувь сделана из кожи яка, а водонепроницаемая мембрана GORE-TEX® создает внутри ботинка уникальный микроклимат. Помимо удобства, жюри также высоко оценило яркий молодежный дизайн модели. www.ecco-shoes.ru

В неоновом тренде Те, кто следит за модными тенденциями в мире часов, конечно, не могли не заметить, что неон актуален сейчас как никогда. Спортивные часы Timex Originals Modern Sport тому подтверждение. Вот уже полтора века американская компания Timex стремится производить доступные часы высокого качества, соответствуя при этом трендам времени. И надо сказать, ей это удается. Данная модель часов выполнена в четырех цветовых решениях: оранжевом, голубом, белом и розовом — и украшена удобным силиконовым ремешком. Такие часы наверняка придутся по вкусу тем, кто любит жить ярко, активно и модно. www.timex.com

дек абрь — январь 2013–2014 / наук а в фок усе / 75


Мы отвечаем на ваши вопросы эксперты

& Присылайте свои вопросы nauka@vokrugsveta.ru

СЬЮЗеН БЛЭКМОР Психолог, Плимутский университет.

Аластер ганн Радиоастроном в астрофизическом центре Джодрелл-Бэнк.

Роберт Мэтьюс Физик (Оксфорд), научный журналист.

Гарет Митчел Ведущий передачи «Цифровая планета» на Би-би-си.

Егор Быковский Главный редактор «НвФ».

ИРИНА ЯКУТЕНКО Молекулярный биолог, научный редактор «ВС».

александр сергеев Научный журналист, автор «НвФ».

Луис Виллазон Бакалавр информаци­­онных технологий и магистр зоологии.

«Наука в фокусе», Издательский дом «ВОКРУГ СВЕТА», 125362, Москва, ул. Мещерякова, д. 5, корп. 1

Светлана Голицина, по почте

al amy x 2, get t y

Почему пробивание звукового барьера происходит так громко? Строго говоря, никакого «барьера», который нужно «пробивать», не существует. Звуковой барьер — это комплекс явлений, которые сопровождают летящий со скоростью звука (или выше) объект. Схематически это можно изобразить расходящейся от объекта ударной волной в виде почти правильного конуса: когда волна проходит через место, где расположен наблюдатель, то создается впечатление сильного резкого звука, тем более внезапного, что приближение объекта звуком не сопровождалось (ведь он, не надо забывать, движется быстрее звука). То есть если самолет с постоянной сверхзвуковой скоростью примется летать над наблюдателем взад-вперед, то каждый раз, когда ударная волна пройдет через наблюдателя, тот будет думать, что самолет «снова пробил звуковой барьер». Громкость любого звука зависит в том числе и от размеров объекта, который производит этот звук (как и от расстояния до этого объекта), поэтому пролетающий относительно недалеко тяжелый сверхзвуковой бомбардировщик производит довольно много шума. ЕБ

76 / наук а в фок усе / дек абрь — январь 2013–2014

Задняя часть сверхзвукового истребителя скрыта облаком конденсата, образовавшегося в условиях повышенной влажности от резкого перепада давлений (так называемый эффект Прандтля — Глоерта)


Q&A

Гиневера Ли, Мельбурн, Австралия

Зачем нам нужны брови? Изначально для того, чтобы не позволять дождю и поту попадать нам в глаза. Представители вида Homo sapiens всегда больше полагались на свое зрение, нежели другие чувства, а вода может сильно исказить «картинку». Кроме того, брови могут защищать глаза от мелкого мусора и в какой-то степени от солнца. Поэтому наше тело и лицо на протяжении человеческой истории постепенно освобождались от волос, но брови и ресницы остались на месте. У бровей есть и еще одна роль, коммуникационная.

Выражение лица передает наше эмоциональное состояние довольно точно, и брови играют в этом не последнюю роль. В нарочито просто нарисованных комиксах положение единственной линии на месте бровей успешно передает эмоции: гнев, страх, удивление и пр. Эксперименты показали, что мы скорее узнаем знакомое лицо на фотографии с удаленными глазами, чем с удаленными бровями. Помните об этом, когда вам захочется радикально подправить форму своих бровей. СБ

Брови невероятно важны для выражения сдержанного удивления: «Неужели вы хотите связаться с агентом 007?»

Если вы живете на улице Болдуин-стрит, то, наверное, частенько будете проверять тормоза вашего велосипеда Наоми Чемберс, Челмсфорд

Какой максимальный угол одолеет велосипедист?

С хорошим разгоном вы одолеете любой подъем, даже практически абсолютно вертикальный. Но при старте с места серьезным ограничивающим фактором будет мощность, которую могут развить ваши ноги. Многие не способны держать баланс, передвигаясь со скоростью менее 1 м/с. Олимпийский атлет может выдать мощность в 270–400 Вт (на короткий период), что позволит ему

заехать со скоростью 1 м/с на 45-градусный склон (без учета трения). Дорог с таким наклоном не бывает, но есть довольно крутые подъемы, например на Болдуин-стрит (Новая Зеландия). Здесь наклон в 35°, и на YouTube можно посмотреть ролики, как ее преодолевают на велосипедах от низа до верха. Правда, все они петляют, чтобы уменьшить угол подъема. ЛВ

дек абрь — январь 2013–2014 / наук а в фок усе / 77


Q&A

15 тонн Просто цифра

Это вес грязевой «пробки» размером с автобус, недавно обнаруженной в лондонской канализации. Она состояла в основном из застывшего жира и мелкого мусора. Ричард О’Нил, Глазго

Соцсети подтвердили теорию «шести рукопожатий»? В 2011 году Facebook обнаружил, что в среднем лишь пять шагов («рукопожатий») отделяют друг от друга 720 млн его активных пользователей (десятая часть обитателей Земли). При этом в Facebook было прописано 64 млрд «дружеских» связей — хорошее статистическое поле для проверки теорий. Между людьми в 99,6% случайно выбранных пар было максимум шесть шагов, а в 92% случаев достаточно всего пяти. ГМ

al amy, press association, science photo libr ary x 2, flpa , thinkstock

Джон Корфилд, Девон

Защищают ли веки от ультрафиолета? Они в целом неплохо справляются с этой задачей, но назвать их абсолютной защитой было бы сильным преувеличением. Однако имейте в виду, что если сами веки ничем не защищены, то они сгорят куда быстрее, чем хоть сколько-то повредятся сетчатка и роговица. Чтобы избежать этого, хорошенько смажьте их солнцезащитным кремом. ЛВ

Веки хуже защищают глаза, чем солнечные очки

Кейт Гилмор, Глазго

Как борются с разливами нефти? На протяжении долгих лет чего только не пробовали — от пара до разбрызгивания химических спреев, — но избежать катастрофических последствий не удавалось. В 1967 году супертанкер «Торри Кэньон» потерпел аварию у берегов Англии, и в море вылилось 30 тонн нефти, тогда-то и была предпринята первая масштабная попытка правильной очистки. Чтобы разорвать нефтяную пленку, над разливом распылялись детергенты, а саму пленку пытались сжечь, поливая ее с самолетов напалмом. Сработало это не очень хорошо: множество морских обитателей было сожжено или отравлено. В марте 1989 года из танкера «Эксон Вальдес» вылилась 41 тыс. тонн нефти (залив Принца Вильгельма, Аляска). Этот разлив пробовали очищать паром под давлением. Береговая линия после этого выглядела сносно, но нефть проникла с поверхности в глубину, куда раньше почти не попадала, и немало там навредила морским обитателям. В 2010 году в Мексиканском заливе взорвалась нефтяная платформа Deepwater Horizon компании BP. Тут уж был использован целый набор сложных технологий — от последнего поколения дисперсантов (снижающих поверхностное натяжение пленки) до попыток втягивания разлившихся продуктов на борт спецсудов. Но и здесь возникли проблемы: ряд исследований показывает, что дисперсанты в итоге оказывают более негативное воздействие на экологию, чем постепенное разложение самих Танкер поменьше пытается перекачать нефть с потерпевшего нефтепродуктов. РМ аварию «Эксона Вальдеса»

Роджер Вест, Сэлсбури

Как выращенные в неволе гориллы знают, что именно можно есть в лесу? В основном им подсказывает инстинкт. Человек, эволюционируя, развил в себе способность воспринимать ядовитые растения непривлекательными на вид и на вкус, и гориллы проделали тот же путь. На воле горные гориллы в основном питаются листьями, побегами и стеблями: взрослый самец может съесть до 20 кг зелени за сутки. Равнинные гориллы едят больше фруктов, чем зелени, но конкретный состав диеты сильно зависит от местной флоры. В экспериментах, которые ставили в различных зоопарках, выросшим в неволе гориллам давали до 2000 пар различной растительной еды, из которых надо было выбрать лучший продукт. Гориллы продемонстрировали замеча-

78 / наук а в фок усе / дек абрь — январь 2013–2014

тельную избирательность, безошибочно выбирая сладкие фрукты и предпочитая высокое содержание сахара клетчатке. СБ В зоопарке меня каждый день ждало блюдо с фруктами, а теперь, на воле, придется есть побеги…


Q&A

Клив Финголд, Чешир

Сколько кислорода в салоне самолета?

Вопрос месяца Собранный из атомов наношарикоподшипник. Вряд ли мы сможем строить объекты существенно меньше

Примерно столько же, сколько и кислорода в атмосфере на уровне моря — 21% объема. Однако во время полета давление в салоне меньше нормального и соответствует давлению на высоте 1800 м (82 кПа). Для сравнения: давление внизу — 102 кПа. При таком низком давлении уровень кислорода в крови тоже меньше, чем на земле. Здоровый человек разницу и не почувствует, но если вы болеете респираторными заболеваниями, вам будет не хватать кислорода. ГМ

Брайан Перкинс, по почте

Даррин Гудселл, Борнемут

Есть ли предел тому, насколько мелкие вещи можно сделать? Инженеры давно уже научились строить объекты из отдельных атомов. Еще в 1989 году исследователи из IBM собрали логотип компании из атомов ксенона, переместив их на нужные места с помощью сканирующего атомно-силового микроскопа. В 2010 году был реализован проект по «рисованию» подробной карты мира: тысяча таких карт уместилась бы на крохотной песчинке. Но всему есть предел. На атомном уровне ощутимы квантовые эффекты, не позволяющие достичь необходимой точности при строительстве. Препятствием оказывается так называемый эффект Казимира,

заключающийся во взаимном притяжении проводящих незаряженных тел под действием квантовых флуктуаций: нанодетальки склеиваются. В 2013 году исследователи из Германии столкнулись и с другим ограничением: «покачиванием» электронов под воздействием окружающего тепла — это меняет характеристики магнитного поля и мешает работе электронных микроскопов. Даже если удастся преодолеть чисто физические ограничения по манипуляции объектами, ученые знают, что неопределенность квантовых состояний не позволит нам строить что-то из объектов меньше атома. РМ

Сколько должна весить звезда, чтобы случился коллапс? В принципе, ядро любой звезды испытает сжатие после того, как исчерпает запасы ядерного топлива. Однако в конце жизни крупные звезды (массой свыше 8–10 солнечных) ждет катастрофическое сжатие (коллапс), взрыв и участь сверхновой, после чего они обычно превращаются в нейтронные звезды или черные дыры (самые крупные). У небольших звезд вроде Солнца сбрасывается оболочка, а сами они превращаются в белые карлики. И только самые мелкие звезды (красные карлики) имеют шанс дожить до гибели Вселенной, так и не исчерпав запасов «горючего». АГ

Туманность Улитка — погибшая звезда, сбросившая оболочку

дек абрь — январь 2013–2014 / наук а в фок усе / 79


Q&A

В десятку! Самые длинные зубы

1. Нарвал Длина зуба: до 5,5 м Ареал: Канадская Арктика и Гренландия

2. Слон Длина зуба: до 3 м Ареал: Африка, Индия, Юго-Восточная Азия

3. Морж Длина зуба: до 1 м Ареал: Арктика и северные воды

4. Бабирусса

(Babyrousa babyrussa) Длина зуба: до 0,43 м Ареал: некоторые острова Индонезийского архипелага

5. Гиппопотам Длина зуба: до 0,4 м

skullsunlimited.com/Skulls Unlimited International x9, al amy, thinkstock x 2

Ареал: Центральная и Южная Африка

Да черт с ними, с моими блохами! Скажи лучше, как там с твоей перхотью? Эндрю Эверсет, Девон

Может ли у животных быть аллергия на человека? Еще как может! Конечно, мы не слишком много знаем про аллергии у диких животных, но известно, что некоторые домашние кошки и собаки аллергически реагируют на своих хозяев. И основная причина проблем — человеческая перхоть, омертвевшие кусочки кожи, которые сыплются на пол с наших голов. В доме, где перхоть не лечат, она составляет изрядную долю пыли. Пылью

с удовольствием питаются пылевые клещи, добавляя в общий «букет» свои фекалии, что ухудшает аллергенную обстановку в доме. Кошку-аллергика легко определить: она кашляет, сопит и задыхается. Собака-аллергик вместо этого, скорее, будет мучиться кожным зудом, нарывами и различными кожными инфекциями. В наши дни эта проблема обострилась, потому что многие животные практически никогда не покидают квартир и непрерывно подвергаются действию аллергенов. Длительное пребывание на свежем воздухе в таких случаях — лучшее лекарство. СБ

6. Бородавочник

(Phacochoerus africanus) Длина зуба: до 0,26 м Ареал: Центральная и Южная Африка

7. Кашалот Длина зуба: до 0,26 м Ареал: Центральная и Южная Африка

8. Саблезубая тетра

(Hydrolycus scomberoides) Длина зуба: до 0,15 м Ареал: Венесуэла, бассейн Амазонки

9. Лев Длина зуба: до 0,09 м Ареал: Центральная и Южная Африка

10. Кабарга (Moschus moschiferus) Длина зуба: до 0,07 м Ареал: Гималаи

Елена Шутикова, Псков

Почему галактики сталкиваются? Потому что их притягивает друг к другу, как и другие крупные объекты. В принципе, все галактики удаляются друг от друга со всё увеличивающейся скоростью благодаря расширению Вселенной. Но это заметно на уровне скоплений галактик: в этом масштабе гравитационные взаимодействия слишком слабы, чтобы притянуть скопления друг к другу. А вот на уровне отдельных галактик гравитация может преодолеть силу разлета, и тогда галактики столкнутся и в результате, скорее всего, сольются. В нашей группе галактик, например, некоторые объекты от нас удаляются, а другие, наоборот, приближаются. Туманность Андромеды — наш ближайший крупный сосед — движется на

80 / наук а в фок усе / дек абрь — январь 2013–2014

Столкновение двух галактик из группы NGC 4038 продолжается уже почти миллиард лет

встречу с Млечным Путем со скоростью 400 тыс. км/ч и через 4 млрд лет врежется в нас. АГ


Q&A Сюзи Доусон, Пул

Андрей Матвеев, Обнинск

Почему голоса с возрастом меняются? По многим причинам. В детстве голос становится иным, по мере того как увеличивается гортань, делая производимый звук сильнее, а голосовые связки — толще. Затем у мальчиков в какой-то момент голос «ломается», когда под воздействием гормонов резко и быстро меняется размер и форма гортани. Многие голоса затем остаются почти неизменными на протяжении многих десятилетий, но в конце жизни всё же снова меняются, начинают дрожать, потому что мускулы становятся слабее, мембраны — тоньше, контроль над всем речевым аппаратом ослабляется. При этом у мужчин голоса часто ста-

новятся выше, а у женщин — ниже. И всё же для родственников и друзей наши голоса остаются вполне узнаваемыми на протяжении всей жизни. СБ Голоса у тренированных певцов начнут слабеть и меняться куда позже, чем у всех прочих

Как размножаются ананасы? Каждая чешуйка ананаса — отдельный цветок. Так что плод ананаса — это около 200 слившихся вместе отдельных фруктов. Ананасы опыляются и насекомыми, и летучими мышами, и колибри, но дают плоды и без опыления. На самом деле, семена даже ухудшают качество фрукта, поэтому фермеры стараются не допустить опыления. Эти растения разводят корневыми отростками или просто сажают шляпку самого фрукта. ЕБ

Ананас: сотня фруктов в одном


Q&A

Патрик Френд, Элтон

Как работают компьютерные вирусы?

science photo libr ary x 2, thinkstock, stfc, PAUL Wot ton

Некоторые из них атакуют загрузочный сектор диска — именно там расположен код, который используется при старте компьютера. Такой вирус сложно победить, потому что он запустится еще до того, как включится антивирусная программа, и может даже не позволить включить компьютер. Другие вирусы прячутся в играх, письмах или приаттаченных к ним документах. Они, возможно, не станут напрямую вредить, зато будут, например, рассылать инфицированные письма всем, кого найдут в вашем контакт-листе. Другой тип вируса — червь. Он множит свои копии до бесконечности, рассылая себя всюду, куда только может дотянуться. «Удачно» написанный червь способен «сожрать» процессорное время и память миллионов компьютеров, даже не обладая деструктивными функциями. Самые, пожалуй, распространенные вредоносные программы сейчас — это ботнеты. Они рассылаются через почтовые приложения, проникают сквозь «дыры» в защите,устанавливают себя на компьютере и начинают скрытные вредоносные действия по рассылке зараженной почты, согласованным атакам на сайты (DDOSатакам). Такие действия зачастую координируются из некоего центра и вашему компьютеру особого вреда не причиняют — ведь он нужен в качестве «воина». ГМ

Если вы видите нечто вроде этого на экране, можно начать беспокоиться; но обычно вирусы ведут себя как раз очень тихо

Просто цифра

1223 км/ч

Такова скорость нового средства передвижения (см. с. 68), предложенного предпринимателем Илоном Маском. Это капсула, летящая по трубе с откачанным воздухом, доставит пассажиров из Сан-Франциско в Лос-Анджелес за 35 минут.

Симон Сервал, Донкастер

Отличается ли яд у пчел и ос? У тех и других яд представляет собой весьма болезненный белковый «коктейль», но точный рецепт сильно меняется от вида к виду. Самый токсичный компонент пчелиного яда — фермент фосфолипаза, он разрушает клеточные оболочки и понижает кровяное давление. Также в нем присутствует пептид мелитин, он-то и причиняет наибольшую боль и усиливает эффект фосфолипазы. Осиный яд тоже сделан на основе фосфолипазы, но в нем, кроме того, используется нейромедиатор ацетилхолин, он усиливает болезненные ощущения. Хотя пчелиный яд кислотный, а осиный слегка щелочной, эта разница не играет большой роли в той боли, которую причиняет укус. ЛВ

Лорли Маскелл, Хай Вайкомб

Откуда взялось половое воспроизводство? Сексуальному воспроизводству (то есть обмену генами) как минимум 1,2 млрд лет, и оно появилось даже раньше, чем первые многоклеточные организмы. Когда первые одноклеточные размножались, они просто реплицировали свою ДНК (или РНК, которая покороче и имеет всего одну цепь) и делились на две идентичные клетки. Это было эффективным способом быстро увеличить свою численность, но, поскольку «дети» оказывались клонами, разнообразие внутри популяции не менялось. Гены в любом случае могли мутировать, но не было возможности быстро соединить друг с другом полезные мутации. Половое воспроизводство решило эту проблему: оно позволило «тасовать карты» как угодно, теперь члены одной популяции могли обмениваться своими генетическими наборами и смешивать их в любых сочетаниях. Возможно, это началось как каннибализм: одна клетка съела другую, но не переварила ее

82 / наук а в фок усе / дек абрь — январь 2013–2014

Пчела теряет жало (и умирает) при атаке на млекопитающих, а при ужалении других насекомых ей удается втянуть жало обратно, и она остается жить

полностью, а встроила в себя часть чужой ДНК. Если это дало клетке какие-то преимущества в вечной гонке жизни, то ее потомки тоже стали встраивать в себя части чужих ДНК. В принципе, такое поведение могло постепенно привести к образованию специализированных наборов для слияния, в нашем случае — клеток спермы и яйцеклеток. С другой стороны, секс мог начаться и как разновидность инфекции. Скажем, вирусы работают за счет впрыскивания своей ДНК в клетку-хозяина и «взламывания» аппарата воспроизводства, то есть клетка начинает производить копии вируса. Не исключено, что при перемещении в другую клетку-хозяина вирус мог прихватить с собой часть хозяйской ДНК и сработать таким образом в качестве сперматозоида. ЛВ

Так что же было в начале — сперма или яйцо?


Q&A

Как это работает

Дактилоскопия следующего поколения Каждый раз, когда вы дотрагиваетесь до какой-то поверхности, вы оставляете на ней отпечаток пальцев, состоящий из пота и кожного жира. Такой отпечаток строго индивидуален; считается, что шанс, что он повторится у другого человека, — 1 к 64 млрд (хотя происхождение этой цифры нам проследить не удалось). Однако отпечаток малозаметен и не очень хорошо сохраняется. Исследование нового способа визуализации отпечатков на металлических поверхностях может существенно повысить их роль в расследовании преступлений. Обычно сбор отпечатков пальцев для целей расследования состоит в нанесении специальной пудры, которая распределяется по оставленным пальцами потожировым выделениям (или химически с ними

реагирует). Но эта технология несовершенна, и в итоге лишь 10% полученных таким способом отпечатков можно представить в суде. Исследователи из Лестерского университета (Великобритания), языкового центра ISIS в Оксфорде и французского института Лауэ — Ланжевена разрабатывают куда более тонкий подход к задаче. Он называется «флюоресцентной дактилоскопической меткой» и позволит идентифицировать отпечатки на металлических поверхностях, например на ноже или на пуле. Через поверхность пропускается слабый электрический ток и одновременно наносится полипиррол — специальный цветной электроактивный полимер, который концентрируется на тех участках, где металл не имеет потожировой изоляции (сами

выделения не проводят ток). Фактически до этого всегда анализировались отпечатки «гребешков», а в этом методе фиксируются «бороздки» (то есть получается негативное изображение отпечатка вместо позитивного). Полипиррол — электрохромный полимер, он меняет цвет при приложении напряжения. Исследовательская группа под руководством профессора Роберта Хиллмана (Robert Hillman) ввела в полимер флюорофоры — молекулы, меняющие цвет на свету или под УФизлучением. При использовании электричества и света это цветное изображение можно доработать до наилучшего, четко видимого результата. Можно исследовать и старые отпечатки, скажем на долго пролежавшей в воде гильзе. Потожировые следы, оставленные «гребешками» кожи пальца преступника на месте преступления.

Покрытый полимером отпечаток пальца на лезвии ножа. Полимер (сине-голубые линии) нанесен между отпечатками гребешков кожи, то есть собственно привычным отпечатком пальца являются светлые линии, они и будут проанализированы.

Отпечаток, оставленный на куске нержавейки, окрашенный полимером и подсвеченный флюорофорами.

Судебные эксперты покрывают место отпечатка полимером. Он прилипает к металлической поверхности, но не к тем ее участкам, на которых есть потожировые отложения.

Полимер создал негативное изображение отпечатка пальца. Цвет можно менять, чтобы вычленить больше деталей, варьированием прикладываемого напряжения или длины световых волн.

Такая технология позволяет разглядеть мельчайшие детали отпечатка, что даст возможность идентифицировать преступника с высокой надежностью.

дек абрь — январь 2013–2014 / наук а в фок усе / 83


Q&A

Знаете ли вы?

У голубых китов самое большое сердце — оно размером практически с Volkswagen Beetle. Берти Грин, Лондон

Джон Редклифф, Блэкпул

Что лучше: кола или диет-кола?

Какая из ядерных бомб самая мощная? Стакан колы содержит около 9 чайных ложек сахара

Обе хуже. Главное различие между ними: в коле содержится сахар, а в диетической коле — искусственный подсластитель. В разных странах используются разные подсластители. Скажем, аспартам, популярный в Великобритании, признан до-

science photo libr ary, al amy, get t y, thinkstock x 2

ЧТО ЭТО?

статочно безо­пасным в тех концентрациях, в которых он встречается в «диетических» напитках. Сахар в обычной коле приводит к тучности, болезням зубов, диабету II типа и пр. Подсластители менее вредны, но и хорошего в них тоже ничего нет. ЛВ

Джон Левандовски, Хартлпул

Почему мороженое кажется холоднее после мятной конфеты?

Испытайте на прочность свои температурные рецепторы

Знаете ответ? Тогда напишите нам на nauka@vokrugsveta.ru, нам будет приятно. В прошлом номере мы поставили фото стволовой клетки. Первым правильно ответил нам Иван Польнов, спасибо!

30 октября 1961 года СССР произвел испытания АН602 (она же «Царь-бомба») на острове Новая Земля в Арктике. Мощность бомбы была эквивалентна 57 млн тонн тринитротолуола (57 мегатонн), что в тысячи раз мощнее, чем у сброшенных в 1945 году на Японию бомб. РМ

Потому что в мятной конфете есть вещество ментол, которое прореагирует с рецептором TRPM8 (его так и называют «мятным») и вызовет ощущение холода (температура при этом не поменяется). Но если сразу после этого вы приметесь за мороженое, которое на самом деле холодное, то это умножит реакцию ваших температурных рецепторов, сигнализирующих о холоде. Это похоже на реакцию, которую вызывает поглощение перца чили: в нем содержится капсаицин, взаимодействующий с рецептором TRPV1 и вызывающий ощущение тепла. ЛВ

84 / наук а в фок усе / дек абрь — январь 2013–2014

Ежегодные советские «фейерверки» иногда бывали очень впечатляющими

Грег Смит, Манчестер

Сколько энергии уходит на производство обычной машины? Это не так-то легко подсчитать. Нельзя просто взять счета за газ и электричество, полученные автозаводом, и разделить на количество произведенных за это время машин, потому что мы не стали учитывать стоимость добычи и переработки материалов, которые использовались в сборке. Однако в тщательном исследовании, предпринятом в 2010 году, утверждается, что в среднем на одну машину уходит 34 ГДж — примерно 9445 кВт•ч электроэнергии, или полторы тонны угля. ЛВ


Q&A

Ночное небо: на что посмотреть в декабре и январе Астрономия с Александром Сергеевым

Зимние ночи долгие, и от заката до рассвета успевает смениться много созвездий. Вечером небо украшают Орион с красным гигантом Бетельгейзе и голубым — Ригелем, Телец с Альдебараном и Плеядами, пара Псов — Большой и Малый — с ярчайшими звездами Сириусом и Проционом, а также Близнецы, где сейчас пребывает Юпитер. Условия для его наблюдения идеальны именно в эти зимние месяцы. Также в небольшой бинокль еще можно наблюдать быстро удаляющуюся от Солнца комету С/2012 S1 (ISON).

На севере

на севере ЗЕНИТ

Конец декабря — январь Комета ISON, которая достигла довольно впечатляющей яркости в ноябре, обогнув Солнце, удаляется от него и быстро слабеет. В конце декабря ее еще можно увидеть невооруженным глазом у северного горизонта. С каждой ночью она поднимается всё выше, но к концу января видна уже только в хороший бинокль.

комета C/2012 S1 ISON

25 янв 9,1m

Кассиопея

Жираф 15 янв 8,0m

Цефей Ящерица

Полярная Рысь

Малая Медведица

5 янв 6,7m

Денеб

Рак

Дракон

Дельфин

Лебедь

26 дек 5,7m ®

Вега

22 дек 5,4m

Лира Геркулес

ЗАПАД

Малый Лев

Большая Медведица

Лев

Гончие Псы

Регул

СЕВЕР

ВОСТОК

3–4 января На эту ночь приходится максимум самого мощного метеорного потока — Квадрантид. Его радиант расположен между «ручкой ковша» Большой Медведицы и созвездием Геркулеса. Поток иногда дает до 200 метеоров в час, причем в этом году наблюдениям не будет мешать Луна.

На юге

Постоянно Главное на небе этой зимой — Юпитер (–2,5m), противостояние которого приходится на 5 января. Видимый диаметр планеты достигает 47 секунд дуги, так что его диск и полосы на нем видны даже в бинокль.

на юге M42 — Большая туманность Ориона Капелла

M45 — звездное скопление Плеяды

ЗЕНИТ

Персей

Андромеда

Постоянно Созвездия зимнего неба знамениты целым рядом красивейших объектов. Более всего среди них выделяют два, которые вошли в исторический каталог Месье под номерами 42 и 45. Во-первых, это туманность Ориона (M42), регион интенсивного звездообразования. Во-вторых, рассеянное звездное скопление Плеяды (M45), в котором человек с острым зрением видит 7 звезд, а телескоп несколько сотен (все эти звезды родились около 100 млн лет назад).

Возничий Юпитер

Поллукс

Альдебаран

Близнецы

Треугольник

Плеяды Телец

Овен

Пегас Рыбы

Рак Бетельгейзе Малый Орион Пес М42 Процион Единорог

Эридан Ригель

Уран Кит Водолей

Сириус Большой Пес ВОСТОК

Заяц ЮГ

ЗАПАД

Карты составлены на 22:00 5 января 2014 года для широты Москвы (56°).

дек декабрь абрь — — январь январь 2013–2014 2013–2014 // наук наукаа вв фок фокусе усе // 85 85


Q&A Владислав Титов, Москва

Почему дождевые черви вылазят после дождя? Нет, не потому, что боятся утонуть (как некоторые считают). Тут надо понимать, что дождевые черви дышат не легкими, которых у них нет, а отводят продукты метаболизма (углекислоту) прямо через кожу и через нее же получают кислород. Для этого их кожа слегка влажная и покрыта вязкой слизью. То есть сырость их вообще не пугает, и многие виды могут прожить много дней под водой. Более того, сырая почва позволяет им путешествовать дальше и быстрее, чем сухая. Некото-

рые виды из 4400 известных (правда, немногие) поднимаются на поверхность, чтобы найти партнера. Другая гипотеза: черви могут путать звук дождя со звуком, издаваемым приближающимся хищником, например кротом, и выходят на поверхность, ища спасения. Черви хорошо различают звуки, это вам скажет любой охотник за червями. Их можно выманить на поверхность, вбивая в нее колышки. Еще черви, как ни странно, хорошо идут на отвар каштана, чай и пиво. СБ

Харриэт Моррис, остров Мэн

Почему кожа прилипает к стылому металлу?

thinkstock, superstock, al amy

Если вы решите зимой лизнуть металлический столб, высокая теплопроводность металла будет отнимать тепло с поверхности языка быстрее, чем организм успевает это тепло подводить, и поэтому влага на языке моментально превратится в лёд. Лёд образует водородные связи между металлом и кожей, впрочем, как и жидкая вода, но в данном случае их будет больше. Кожа тоже прилипнет к металлу по тем же причинам — потожировые отложения превратятся в лёд. Только очень чистые и сухие руки не будут прилипать к холодному металлу. ЛВ

Будьте осторожнее и не попадитесь в ловушку

Извивающийся на поверхности земли червь, возможно, считает, что он спасся от грозного подземного хищника

Степан Еремеев, по почте

Правда ли, что морковь обостряет зрение? Можно съесть целый пучок моркови, но видеть в темноте вы не станете

И да и нет. В моркови есть витамин А, или ретинол, а он необходим для синтеза родопсина — пигмента в наших глазах, который помогает при малой освещенности. Если организму не хватает витамина А, у вас может развиться никталопия, или куриная слепота. В таком случае поедание моркови может поправить дело и улучшить зрение в темноте, но лишь до уровня нормы, то есть в полной темноте вы всё равно видеть не сможете. Вообще, легенда о чудесных свойствах моркови, скорее всего, возникла во времена Второй мировой войны. Британское военное ведомство не хотело, чтобы

86 / наук а в фок усе / дек абрь — январь 2013–2014

немцы поняли, что англичане используют радар для обнаружения немецких ночных бомбардировщиков, и поэтому в очередном пресс-релизе было написано, что британские летчики-истребители улучшают ночное зрение с помощью моркови. Это на некоторое время обмануло и немцев, и британскую публику — так рождаются легенды. ЛВ

В следующем месяце мы ответим еще на 20–30 ваших вопросов Пишите нам на адрес nauka@vokrugsveta.ru


Подписка Подарок первым десяти подписавшимся на «НАУКУ В ФОКУСЕ. science focus» в декабре — январе!

видеорегистратор Ritmix AVR-460 в подарок

Автомобильный видеорегистратор Ritmix AVR-460 с полным набором базовых функций позволяет производить ночную съемку, вести аудиозапись, оснащен датчиком движения, поворотным цветным дисплеем и съемным аккумулятором. С помощью интерполяции достигается максимальное разрешение видео 1440x1080. Подписка с 02 (025) февраль 2014 на 10 номеров. Код предложения: 6266. Стоимость 1089 руб. Оплата не позднее 20 января 2014 года.

Квитанция

ИНН получателя платежа / КПП получателя платежа

номер счета получателя платежа

в Московском банке Сбербанка России ОАО г. Москва БИК 044525225 наименование банка получателя платежа

 Заполните квитанцию  Оплатите в банке не позднее 20 января 2014 года  Отправьте копию оплаченной квитанции по факсу: +7(495) 689-95-44 или по e-mail: nauka@ppmt.ru

Номер кор. / счета банка получателя платежа

30101810400000000225

Оплата подписки на      номеров журнала «Наука в фокусе. Science Focus»   с 02 (025) февраль 2014 по коду предложения  (наименование платежа)

Ф.И.О. плательщика:  Адрес доставки:  Почтовый индекс:  Сумма платежа: 

или на нашем сайте:

Информационная продукция д ля детей от 12 лет

наименование получателя платежа

7731269320/773301001 40702810238110010403

Подписаться можно двумя способами:

 Зайдите на сайт vokrugsveta.ru в раздел «Подписка»  Выберите журнал «Наука в фокусе. Science Focus»  Перейдите в раздел «Оформление заказа»  Для зарегистрированного пользователя введите пароль, логин. Если вы впервые посещаете наш сайт, пройдите несложную процедуру регистрации  Далее следуйте инструкции

Форма №ПД-4

ООО «Издательство «ВОКРУГ СВЕТА»

Квитанция

Предложение по подписке действует только для физических лиц с доставкой по территории Российской Федерации. Банк возьмет с вас плату за свои услуги. Служба подписки ответит на все ваши вопросы. Тел.: +7 (495) 744 55 13. 88 / наук а в фок усе / дек абрь — январь 2013–2014

  Телефон:   «    »

 20    г.

С условиями приема указанной в платежном документе суммы,  в т.ч. с суммой взимаемой платы за услуги банка, ознакомлен и согласен

подпись плательщика

ООО «Издательство «ВОКРУГ СВЕТА»

Форма №ПД-4

наименование получателя платежа

7731269320/773301001 40702810238110010403 ИНН получателя платежа / КПП получателя платежа

номер счета получателя платежа

в Московском банке Сбербанка России ОАО г. Москва БИК 044525225 наименование банка получателя платежа

Номер кор. / счета банка получателя платежа

30101810400000000225

Оплата подписки на      номеров журнала «Наука в фокусе. Science Focus»   с 02 (025) февраль 2014 по коду предложения  (наименование платежа)

Ф.И.О. плательщика:  Адрес доставки:  Почтовый индекс:  Сумма платежа: 

  Телефон:   «    »

С условиями приема указанной в платежном документе суммы,  в т. ч. с суммой взимаемой платы за услуги банка, ознакомлен и согласен

 20    г. подпись плательщика


Техцентр Будущее гаджетов

Под редакцией Дэниела Беннета

На горизонте

Foc.us Цена: $ 249 www.foc.us Текст: д-р Брэдли Войтек

В

еками люди мечтали о простых, но чудесных средствах, улучшающих способности, делающих нас быстрее, сильнее, умнее и моложе. Исторически многие из подобных приемов имели фармакологическую основу. Фрейд пользовался кокаином для улучшения настроения и лечения пациентов, а королева Виктория находила удовольствие в вине, настоянном на листьях коки. На самом деле продажа амфетаминов стала нелегальной лишь относительно недавно — с конца 1960-х годов.

И вот новое поколение умственных стимуляторов, похоже, обретает форму технического устройства, а не лекарства. Устройство foc.us, напоминающее аксессуар боргов из «Звездного пути», должно «заставить ваши синапсы работать быстрее» за счет пропускания через мозг слабого электрического тока в течение 30 минут. В результате рефлексы обостряются, становятся четче, а скорость реакции возрастает. Геймерам это должно показаться привлекательным. Сэкономленные доли секунды могут всё изменить. И конечно,

это удачное бизнес-решение: объем индустрии видеоигр достиг в 2012 году 67 млн долларов, а по спонсорской поддержке и зрительской аудитории профессиональные геймеры конкурируют с традиционными видами спорта. К сожалению, будучи ученым, я отношусь к этому скептически. Технология, использованная в гарнитуре foc.us, носит название транскраниальной микрополяризации (ТКМП). В науке это действительно очень многообещающий метод. В тщательно контролируемых лабора-

дек абрь — январь 2013–2014 / наук а в фок усе / 89


Техцентр

Технометр Что на подъеме

Разрешение 4K Очередной смартфон Acer Liquid S2 может похвастаться видеокамерой с рекордным разрешением Ultra HD-видео (4K) — там вчетверо больше пикселей, чем в Full HD (1080p), — 3840х2160. И это еще одно подтверждение неизбежного перехода телевизоров на разрешение 4K, хотя у самог нового смартфона экран поддерживает только 1080p. Британский оператор спутникового телевидения BSkyB недавно провел первую прямую телетрансляцию в формате 4K, которая была встречена одобрительными отзывами в прессе. Так что если вы планируете покупку нового телевизора, то, быть может, стоит повременить до появления 4K...

Что на спаде

L auren Genrt y

Новейший обязательный аксессуар супернердов, по заявлению foc.us, повысит ваши умственные способности

торных условиях слабая электрическая стимуляция строго определенных участков мозга обеспечивает небольшое повышение эффективности в решении задач. После сравнительно короткой «прокачки» волонтеры немного быстрее начинают реагировать на изменение цвета у квадрата на экране (после часа наблюдения за мигающими цветными квадратами). Но можно ли распространить этот эффект на столь сложные задачи, как участие в компьютерных играх? Общая идея состоит в том, что если конкретная область мозга вовлечена в мыслительный процесс, например отвечает за внимание, то ее стимуляция электрическим импульсом должна усилить вашу способность откликаться на происходящее вокруг. Известно также, что если вы заняты решением сложных когнитивных задач (скажем, в игре Call of Duty 4: Modern Watfare), некоторые нейроны в определенных областях мозга разряжаются немного быстрее. Так что я могу себе представить соображения, положенные в основу foc.us: если мы ускорим темп срабатывания нейронов, то должны увеличить свои игровые способности. К сожалению, это напоминает идею: «Прокачаю память компьютера, подключив к жесткому диску батарейку!» — вряд ли ваш компьютерщик это одобрит.

Bluetooth-туалеты Да, иногда ТКМП дает когнитивные преимущества, это не ставится под сомнение. Я сам применяю эту технологию в своей лаборатории. Но ее эффект слишком неспецифичен. В мозгу важно, какие именно нейроны возбуждаются; алкоголь возбуждает множество нейронов, но никто не скажет, что четыре пинты пива повышают четкость рефлексов. И хотя доказано, что методы подобной стимуляции мозга безопасны на коротких отрезках в контролируемых экспериментальных условиях, мы ничего не знаем о долгосрочных эффектах. Нам еще предстоит пройти этим путем. В краткосрочном плане всё понятно: кокаин и амфетамины очень эффективно повышали тонус и настроение, но мы с запозданием узнали об их долгосрочных негативных последствиях. Я вовсе не утверждаю, что мы не должны пробовать новые лекарства или новые технологии, но когда компания обещает «возбудить вашу префронтальную кору» и «позволить электрическим силам заставить ваши нейроны стрелять быстрее»... Ну что тут сказать... мы вас предупредили! Д-р Брэдли Войтек (Bradley Voytek) — нейробиолог из Калифорнийского университета в Сан-Диего (США)

90 / наук а в фок усе / дек абрь — январь 2013–2014

Эти устройства привнесли новый оттенок смысла в термин хакеров «атака через “черный ход”». Bluetooth-туалет, которым можно управлять со смартфона, был взломан. Все его функции, включая смыв, биде, подачу теплого воздуха, можно перехватить. Туалет, в памяти которого сохраняется всё, что делает ваш кишечник (и это не каламбур), открывается дефолтным PINкодом 0000, что и де­лает его легкой добычей для взломщиков.

Опрос читателей Стали бы вы укреплять свои рефлексы с помощью электрической стимуляции своего мозга?

36% Нет, опасно для жизни, высокое напряжение!

64% Да, прокачайте мне мозги!


Техцентр

С ко р о

Первопроходец

Билл Томпсон

3 месяца

Moto X Motorola выпускает свой первый смартфон, после того как Google приобрел эту компанию. Moto X в постоянном ожидании голосовой команды пользователя. Произнесите: «О’кей, Гугл…» — и телефон поймет, что вы готовы отдать приказ. motorola.com

Дорога в будущее

В

северной Англии есть национальный парк Йоркшир-Дейлз. Это волшебное место, но на поездки туда по шоссе A1 я трачу значительно больше времени, чем мне бы хотелось. Когда едешь по этой старой трассе, удивляешься, как же незначительно изменились дороги по сравнению со всем остальным. Со мной согласен голландский художник Дан Росегарде (Daan Roose­ gaarde), руководящий лабораторией дизайна общественных пространств Studio Roosegaarde. Он разработал фотолюминесцентную краску для дорожной разметки. В течение дня линии, нанесенные на дорогу, поглощают солнечный свет, а потом светятся в течение 10 часов, указывая путь ночным водителям. Это повышает безопасность, одновременно снижая расходы на освещение дорог местного значения. Также у него есть краска с ингредиентом, чувствительным к температуре, который фосфоресцирует белым светом, когда столбик термометра опускается ниже нуля. Росегарде предлагает рисовать ею на дорогах огромные снежинки, которые будут появляться при заморозках, предупреждая водителей о гололеде в дополнение к встроенным системам автомобилей. Это красивые идеи, и к концу 2013 года голландская дорожная компания Heijmans должна построить демонстрационный 150-метровый участок дорожного

полотна со светящейся зеленой разметкой вместо уличного освещения. Следующим шагом станет дорога, оснащенная сенсорами всех типов, реагирующими на температуру, воду и, конечно, скорость автомобилей. Собранные данные могут затем использоваться как для предупреждения водителей через бортовые информационные системы, так и для работы автомо-

бильных автопилотов вроде тех, что делает Google. Первое британское испытание таких машин также пройдет до конца года в Оксфорде, и дальше наступление автономных экипажей станет неотвратимым. Представьте себе, к чему это приведет: у нас будут дорожные системы, с самого основания построенные с использованием умных материалов и встроенных компьютеров. Они станут эффективными, экономичными и безопасными, поскольку это всё будет управляться «дорожными сервис-провайдерами» — транспортным эквивалентом интернет-про-

вайдеров. Нечто подобное уже строится в Южной Корее в городе Сонгдо, где на дорогах подключено оборудование компании Cisco. Оно в реальном времени использует информацию, например о погоде, для оптимизации работы светофоров, управляющих трафиком. Подобная система значительно облегчила бы мне еженедельные поездки в йоркширский Суолдейл, но при всем моем энтузиазме одна вещь меня всё же тревожит. Причина та же, что и в перспективе превращения Интернета из набора относительно примитивных каналов в полностью управляемую сеть. В руках тех, кто будет со всем этим оборудованием работать, сосредоточивается огромная власть. Можно верить, что интернет-провайдеры не сливают спецслужбам все наши данные и честно распределяют пропускную способность каналов, что позволяет нормально работать интернет-телевидению. И точно так же хочется доверять транспортным провайдерам в надежде, что они не станут отправлять нас в долгий объезд, чтобы их платные VIP-клиенты могли быстро ездить по пустым дорогам, как обещают рекламные буклеты. Однако дорога в будущее может в итоге оказаться не столь свободной.

Билл Томпсон (Bill Thompson) — автор news.bbc.co.uk и BBC World Service

Valve Steam Box Компания Valve, создавшая самый успешный интернет-магазин игр для PC, готовит к выпуску собственную игровую приставку на базе Linuxподобной ОС. Все замерли в ожидании передела игрового рынка. valvesoftware.com PS4 Очередная PlayStation компании Sony с изначально подключенными функциями видеозвонков и социальных сетей даст новый опыт социализации через игры. playstation.com

6 месяцев

nexus q Первая попытка Google выпустить телевизионную приставку провалилась, но поисковый гигант готовится к следующей попытке с расширением числа функций, включая облачные игры. google.ru/nexus Умные часы LG Вслед за выпуском своего нового смартфона G2 компания LG зарегистрировала торговую марку G Watch. Поползли слухи, что планируется запуск умных наручных часов на платформе Android. lg.com Mercedes S-Class Шоссейный автопилот Distronic Plus с ассистентом рулевого управления, установленный на этом автомобиле, задает стандарты для всей отрасли. www.mercedes-benz.ru

9 месяцев

Samsung Smartwatch Южнокорейский техногигант подал патентную заявку на наручные Android-часы с гибким экраном, который может оборачиваться вокруг запястья. samsung.com Oculus Rift Очки виртуальной реальности могут изменить привычный нам стиль развлечений. NASA уже разрабатывает виртуальные туры на Марс и МКС с использованием этого устройства. oculusvr.com Samsung Youm Наряду с гибкими часами Samsung готовится выпустить и гибкий телефон. Его батарея будет размером с футляр губной помады, а остальное станет просто наматываться на нее. samsung.com

дек абрь — январь 2013–2014 / наук а в фок усе / 91


Объекты страсти

от винта!

Сканируем всё. прямо на ходу Xerox Travel Scanner 150: находит для вас двадцать пятый час и четвертое измерение

Сворачиваем пространство

Сканировать документы, то есть переводить их в цифровой вид, в наши дни можно с помощью оптических устройств самых разных форм и размеров. Привычный образ большого плоского устройства с крышкой и стеклянной поверхностью под ней постепенно уступает место новшествам меньшей величины, хотя, быть может, и меньшей производительности. Свободное пространство становится всё дороже: жизнь уплотняется не по дням, а по часам, и сканер,

без которого сейчас уже как без рук, должен знать свое место.

Что с этим делать?

Есть, например, такие сканерыручки: сама пишет, сама в файл записывает, сама на смартфон или компьютер отправляет. Иногда еще и на ошибки указывает («НвФ» уже рассказывала о таких приспособлениях в предыдущих номерах). Но они считывают текст строка за строкой и не по-

могут, если у вас в руках пачка листов с информацией. Моей мечтой всегда был портативный ручной сканер — тонкое длинное устройство с проходящим от одного до другого конца окошком ввода, которым проводишь по всей ширине бумаги сверху вниз. Для оцифровки книг

или листов формата A4 это идеальная система. Но увы, такой машинки у меня нет. Зато появилась другая (см. снизу): она годится для сканирования документов вплоть до формата

Стоит ли покупать?

Где подвох? Как с этим жить?

A4, которые в состоянии пролезть в узкую щель. Для книг не годится, но идеально для счетов, визиток и чеков. Знаете, все эти бумажки, которые переполняют карманы после напряженного дня? Вот уже неделю сканирую их на ходу и тут же выбрасываю.

Сканер ездит в сумке вместе с ноутбуком. Напоминает пенал для ручек и отлично ложится на дно сумки. В комплекте прилагался кожаный чехольчик, как раз для такого режима работы. Достаешь, расчехляешь, включаешь в разъем. Предназначенный для сканирования документ отправляешь в щель. Проходит быстро, распознается автоматически, сохраняется в облачных сервисах вроде Evernote либо в папке на компьютере.

92 / наук а в фок усе / дек абрь — январь 2013–2014

Одна беда — ноутбук пришлось заменить, вместо Mac приобрести PC. В инструкции написано, что сканер достаточно подключить по USB. На деле его надо предварительно прописать в реестре операционки, и программное обеспечение рассчитано только на работу под Windows. Процесс установки занимает определенное время. Внимательно читайте инструкцию. Подключать сканер к компьютеру сразу нельзя, но это нужно непременно сделать по ходу установки, а где именно — подскажет мануал. Иначе ничего не выйдет.

Конечно! Да, придется убить время на настройку, зато потом — никаких надоедливых чеков и визиток! Очень удобно: документооборот в нашем доме окончательно завалил книжный шкаф различными папками с квитанциями. После оцифровки чеков и счетов выкинули два мешка бумаг из архива — организовали на этом месте библиотеку для детей. На очереди фотоархив. Разберу папки с фотографиями и устрою детям игровую площадку. А всё бумажное — в топку!

Мария Молина — выпускающий редактор «НвФ»


Объекты страсти

1

2

3

4

5

6

Га д ж е т ы: с т рого н ау чный под ход 1

Жизнь в кармане

2

Эй, Потише сделайте

3

wi-fi из-за угла

4

очки налицо

5

мобильный кошелек

6

глазастая клюшка

Нынешние смартфоны и фотокамеры поголовно снимают видео в Full HD. Видеокамеры не нужны, полагаете? Canon считает по-другому и выкатил на рынок симпатичный гаджет размером всего 76 x 22 x 96 мм. Идея состоит в том, что Vixia Mini может поместиться в карман, при этом умеет снимать видео получше, чем ваши прочие гаджеты. А еще она работает через Wi-Fi, и ей можно удаленно управлять через телефон или планшет.

Это, пожалуй, первые шумоподавляющие наушники, которые дают вам возможность выбирать, какие именно шумы вы хотите подавлять. Bose QuietComfort может отсечь низкочастотные звуки вроде гула самолетных двигателей. Может и наоборот — вам надо заглушить плачущего этажом выше ребенка, и наушники «отрежут» вас от специфических частот детского голоса. Не наушники, а просто праздник какой-то.

TP-Link вообще часто нас балует забавными гаджетами. Нынешний отличается от прочих мобильных 3G-роутеров одной, но важной деталью: мало того что у него собственный аккумулятор, так он еще и съемный. Несколько человек в глухом лесу часов 10 смогут сидеть в социалках и играть в онлайн-игры. M5350 работает и как флешка, в нем есть разъем под microSD. А еще он красив. Это для роутеров — редкость.

Вы носите очки каждый день? Тогда крайне важно, чтобы они вам шли. Protos использует интеллектуальные алгоритмы для анализа ваших фотографий и определяет, какие очки вам больше всего могут подойти. А потом разработанную специально для вас модель напечатают на 3D-принтере из очень гибкого, но крайне прочного пластика. Вторых таких очков ни у кого не будет, можете не беспокоиться.

Интересный операторский телефон привезли на днях на тест в редакцию «НвФ». Со специальной SIM-картой (из комплекта «Мобильный кошелек») этот симпатичный смартфон позволяет оплачивать покупки со смартфона посредством MasterCard PayPass. Конечно, можно и просто бесконтактной кредиткой пользоваться, но ею могут заинтересоваться мошенники, а телефон делает процесс куда безопаснее.

Хотите поиграть в гольф с умом? Сенсоры на вашей клюшке замеряют пройденную дистанцию, угол и скорость замаха, после чего информация пересылается через Bluetooth на ваш смартфон или планшет. Здесь с ее помощью будет построена 3D-карта всех ваших перемещений по полю и движений клюшки. Можно сравнить свои достижения с другими игроками онлайн. Где играть в теннис? Не к нам вопрос.

Canon Vixia Mini Цена: $ 299 canon.com

Bose QuietComfort 20 Цена: 13 990 руб. bose-loewe.ru

TP-Link M5350 Цена: 2900 руб. pleer.ru

Protos Eyewear Цена: $ 300–400 protoseyewear.com

МТС 975 Цена: 4990 руб. shop.mts.ru

Swingbyte Цена: £ 145 swingbyte.com

дек абрь — январь 2013–2014 / наук а в фок усе / 93


Перпетуум мобиле с Алексеем Воробьёвым-Обуховым

FORD ВНЕШНЕГО СГОРАНИЯ

С АККУМУЛЯТОРОМ В… КРЫШЕ

Главным автомобильным двигателем на сегодня остается ДВС, где буковка «В» означает «внутреннего». Куда менее известен двигатель Стирлинга. В нем поршень двигается при помощи сжатого газа, который то нагревают, то охлаждают. Такой мотор мог бы работать вечно, если один из теплообменников опустить в горячий источник где-нибудь на Камчатке, а другой оставить на воздухе или в море. Обнаружить двигатель Стирлинга сегодня можно, пожалуй, лишь в… подводных лодках. Да, они не обязательно дизельные или атомные! Этот мотор лишен выхлопа и потому практически бесшумен — важное для субмарин качество. Недавно, однако, фирма B hm Stirling-Technik выпустила реплику Ford T (Tin Lizzie), стоявшую на конвейере 100 лет назад, снабдив ее именно таким мотором. Чтобы завести его, не нужен стартер, достаточно подставить в нужное место емкость со спиртом и поджечь его. Через минуту маховик завертится, и можно ехать! Экономичность фантастическая: 5 мл спирта хватает на 10–15 минут езды. Двигатель раскручивается до 2000 об/мин, экологичен — никаких выбросов, кроме СО2, и топливо возобновляемое (то есть выброшенная в атмосферу углекислота будет потом вновь «связана»). Да и цена ретроавтомобиля вполне приемлемая, каких-то 495 евро. Одно плохо: длина авто всего 17 см, а масса 900 г. Так что водитель у него — небольшая кукла в цилиндре, которой максималки в пару км/ч, видимо, вполне достаточно… Кстати, если заинтересовались: работающий двигатель Стирлинга можно собрать и самому, на кухне.

ПРИПАРКУЙСЯ БЕЗ МЕНЯ

Тойота Мотор

Системы автоматической парковки, встраиваемые в автомобиль, не только уже давно не фантастика — они теперь есть и во вполне доступных автомобилях. Например, такой системой могут теперь пользоваться владельцы некоторых комплектаций Toyota Corolla нового поколения. Simple-IPA способна автоматически припарковать автомобиль на выбранном водителем месте как параллельно, так и позади другой машины. Система функционирует при помощи камеры зад­него вида и ультразвуковых сенсоров. Управление SimpleIPA осуществляется посредством 6,1-дюймового сенсорного экрана с разрешением WVGA 800х480 и активируется простым нажатием кнопки. Рассчитав парковочную траекторию, Simple-IPA автоматически применяет нужную последовательность поворотов руля для совершения маневра и располагает автомобиль в выбранном месте, в то время как водителю остается только регулировать скорость движения и обеспечить остановку автомобиля.

94 / наук а в фок усе / дек абрь — январь 2013–2014

На Volvo придумали новый вид суперконденсаторов, заменяющих аккумуляторы в гибридном автомобиле. Этот вид накопителей энергии предпочтительнее электрохимической системы: допускает практически бесконечное количество циклов заряда/разряда, при этом не боится больших зарядных токов, легко принимает и отдает энергию даже при пиковых нагрузках. Есть только две беды: громоздко и дорого. Первую как раз и удалось решить очень изящным образом. Специальный наноструктурный материал в сочетании со стекловолокном позволил изготовить суперконденсаторы в форме крышки багажника, капота, крыши, дверных панелей. Если все эти кузовные детали использовать по двойному назначению, автомобиль проедет на электротяге 130 км — для гибрида более чем достаточно. На первых порах в батарею экспериментального Volvo S80 превратят только крышку багажника, как самое защищенное место. Не дай бог въехать в такую машину сзади — дороговизну, вторую беду суперконденсаторов, пока устранить не удалось. Кстати, капот-конденсатор полностью заменяет по энергоемкости стартерную батарею и притом вдвое легче нее.

ДИАГНОЗ ПОСТАВИТ ТОМОГРАФ Не приходилось делать компьютерную томографию? Представьте себе агрегат размером с большой внедорожник, с тоннелем, в который еле-еле можно задвинуть пациента в положении «руки по швам». А если пациент — сам автомобиль? Такой томограф XXL-CT появился в германском городе Фюрт, и создан он учеными Института интегральных схем Общества Фраунгофера. Ему по силам не только послойно изучить, что у автомобиля внутри (мало ли какого жучка спрятали злоумышленники в его недрах?), но и обнаружить малейшие трещины в металле и других конструкционных материалах. Во всяком случае, максимальное разрешение составляет 0,8 мм. В отличие от «человеческого» томографа тут нет тоннеля: автомобиль или другой объект стоит на медленно вращающейся платформе. При этом с одной стороны на него падает пучок рентгеновских лучей, с другой установлен четырехметровый приемник. В ближайшем будущем разработчики уникального прибора рассчитывают довести разрешение до 0,4 мм.


Перпетуум мобиле

БОЛЬШЕ ЯМ — МЕНЬШЕ БЕНЗИНА!

НЕ ЛИМУЗИН, НО УЖЕ И НЕ ДЖИП С роскошью на борту свадебного лимузина полный порядок, но уж больно он неповоротлив и «степенен» на дорогах. А можно ли всю его начинку перенести в обычный джип? Можно, ответили делом на фирме Carisma Auto Design и превратили Cadillac Escalade в настоящий дворец на колесах. Бар, холодильник, персональный компьютер, аудиосистема Bang & Olufsen, телевизор с диагональю 42 дюйма — далеко не полный перечень его доп. оборудования. В ходе занявшей 700 часов переделки было использовано 75 м 2 тончайшей кожи Connolly, проложено 1000 м проводов, установлено 600 электрических разъемов. Мы уже не говорим о дереве ценных пород и… броне, обеспечившей защиту седоков по классу В4. Но как удалось разместить всё это внутри стандартного кузова, который, кстати, внешне ничем не выдает столь специфичного внутреннего убранства? Всё просто: кроме мест водителя и охранника, в этом Carisma Escalade только два роскошных кресла с массажерами и практически нет багажника. Для партнеров же по мобильным переговорам предусмотрены две откидные «скамеечки», установленные против хода движения и спиной к телевизору.

Компания ZF придумала, как использовать ямы и ухабы для… экономии топлива. Секрет — в новых активных амортизаторах. Обычно поршни без толку гоняют масло через маленькое отверстие, превращая гасимые колебания кузова в бесполезное тепло. Можете проверить: после пробежки по булыжнику к амортизаторам нельзя прикоснуться, настолько они разогреваются! А почему бы не заставить то же самое масло вращать с помощью гидромотора миниатюрный генератор? Сказано — сделано. Сов­м естно с американской Levant Power Corporation разработан первый в мире рекуперационный амортизатор GenShock. Вырабатываемый им ток не только помогает справиться с вредными колебаниями, но и обеспечивает энергией бортовые системы и аккумулятор. Тем самым и экономится топливо, так как ДВС частично освобождается от нагрузки со стороны штатного генератора. Более того, поскольку нагрузку на амортизатор легко регулировать, удалось практически исключить колебания кузова и в значительной степени разрешить извечное противоречие между комфортностью и управляемостью автомобиля.

ОТ МОСКВЫ ДО НИЖНЕГО НА БАТАРЕЙКАХ? Такое уже возможно, но не проехать, а пролететь! Батарейный электросамолет e-Genius, построенный институтом самолетостроения при Штутгартском университете (Германия), выиграл Green Speed Cup и установил мировой рекорд дальности, 405 км. Он потребляет при той же скорости (160 км/ч) впятеро меньше энергии, чем традиционные самолеты. В ходе испытаний удавалось преодолеть без подзарядки даже и 500 км, но тогда о разгоне до максимальной скорости 200 км/ч нужно вообще забыть. Теперь коротко о параметрах. Размах крыльев e-Genius — 16,86 м, площадь — 14,3 м2. В нем два места, мощность электродвигателя во взлетном режиме — 72 кВт, крейсерская — 40 кВт, взлетная масса — 900 кг. Впрочем, в отличие от обычных самолетов, она же и посадочная. Потерей массы от разряда батарей, право, можно пренебречь. Эти батареи весят 300 кг и накапливают 56 кВт∙ч электроэнергии. Если бы речь шла об энергии, заключенной в авиационном керосине, его расход составил бы всего 1 л на 100 км! Фюзеляж выполнен из углепластика, синхронный сверхкомпактный электромотор массой 27 кг имеет водяное охлаждение и вращает винт диаметром 2,2 м. дек абрь — январь 2013–2014 / наук а в фок усе / 95


Перпетуум мобиле

Вот так надо экономить!

Toyota Motor Europe S.A ./N.V. x7, фото автора

Целая неделя за рулем нового Lexus IS 300h, в том числе и в пробках, — а заставить его тратить больше семи литров на сотню километров Науму Фокусову так и не удалось.

Пробок на моем пути за эту неделю встретилось немало. Скажем, часов пять я точно простоял, еле-еле продвигаясь вперед мелкими рывками. Представляете, что обычно после этого происходит? Обычно нужно после пары часов вяло едущей пробки двигаться на заправку. Lexus’у заправка была не нужна. Он в пробках вообще бензин не тратит. А на трассе пьет его осторожными глоточками. Встречайте, свеженький полногибридный автомобиль! Сначала, наверное, стоит объяснить, чем микро- и среднегибридные двигатели отличаются от полногибридных. В первом случае у нас есть только аккумуляторная батарея, энергия из которой не используется для движения автомобиля. Такой тип гибрида еще часто называют системой «старт-стоп». При остановке автомобиля бензиновый/дизельный двигатель выключается (к примеру, на светофоре) и запускается повторно только тогда, когда водитель нажимает на педаль газа. В среднегибридных машинах есть электродвигатель, который помогает обычному двигателю во время езды — скорость растет, выбросы снижаются. Наконец, в полногибридной машине электромотор является полноценным ходовым двигателем. Такие машины могут ехать как на одном из двух своих двигателей (на низких скоростях обычно на

электродвигателе), так и на обоих одновременно — это самая гибкая и экономичная система. Вот такой автомобиль мы и получили на тест. ...«Экая воинственная креветка у тебя», — сказал мне один приятель. «Ого, как изменился Lexus, красава», — присвистнул второй. Я заинтересовался таким разбросом и провел небольшой опрос. Мнения двух десятков моих знакомых разделились примерно поровну: кто-то был в восторге, ктото в ужасе. Почти никто не хмыкнул равнодушно: «А, еще один обмылок». Главное, что Lexus 2010-х годов совсем не похож на

96 / наук а в фок усе / дек абрь — январь 2013–2014

Lexus нулевых. Раньше это были машины премиального сегмента по своему содержанию и цене, а теперь — еще и по виду. Но это частное мнение тест-пилота «НвФ». Эту машину я сам в первый раз увидел на Женевском салоне 2013 года. Там на ней покататься не удалось, конечно, зато поговорил с инженерами на стенде. Услышав, что их целью было сделать самый драйверский автомобиль в этом классе, я невольно ухмыльнулся — это гибрид-то, мол? Ну да, он будет экономить бензин, но и удовольствие, скорее всего, тоже сэкономит. Так, наверное, кивали и ухмылялись в прошлом веке


Перпетуум мобиле

Что там внутри? Новый IS прибавил 80 мм в длину, теперь он 4665 мм. Колесная база стала шире на 70 мм (в общей сложности 2800 мм). Но всех ведь на самом деле не это интересует, верно? Главное — что у него под капотом. Под капотом — сюрприз. Сначала кажется, что машину «недособрали» на сервисе, забыли поставить назад часть пластиковых кожухов. Но нет, всё в порядке, так и должно быть. Несмотря на индекс 300, объем двигателя — 2,5 л, всего 4 цилиндра, работает по циклу Аткинсона. А мощность его — 181 л. с., что и будет указано в ПТС. Однако на самом деле совокупная мощность гибридной системы составит

маститые пилоты, когда им говорили, что машина с автоматом (а не только с механикой) тоже может быть интересна в управлении. О, как мы все ошибались! Это driver’s car, вне всякого сомнения. Он идентичен по динамике бензиновой машине прошлого поколения, на смену которой пришел, но конструкторы, судя по всему, дополнительно перенастроили рулевое управление и подвеску ради большей отзывчивости. Вот еще чуть-чуть, и руль бы стал чересчур острым, а так — в самый раз. И развесовка идеальная, 50 х 50 (в правильном месте батарею пристроили, пусть машина теперь и без запаски). Обратная связь чиста и понятна — в любой момент точно знаешь, что происходит с управляемыми колесами, есть ли еще запас по сцеплению. Легко понять, что случится дальше — занос

223 л. с., а это уже другая история (сотню Is 300h «сделает» за 8,3 секунды — не рекорд, но достойно). Расход топлива декларируется в 4,3 л на 100 км (получилось скорее 7 л в смешанном режиме). Здесь нет ни ремня ГРМ, ни стартера, ни генератора, ни сцепления, а на износ тормозных колодок уйдет 100 тыс. км. Впрочем, нет и «запаски» (ее место под полом багажного отделения заняла батарея гибридной системы). Ну и еще несколько приятных мелочей: система контроля «слепых» зон (BSM), система контроля разметки (LDA), активный капот (приподнимается в случае столкновения с пассажиром).

или снос. Правда, тем, кто до сих пор не ездил на электромобилях, придется привыкать к рекуперативному торможению, но этот опыт быстро наживается. Один момент, правда, заставил меня улыбнуться: под капотом обычный четырехцилиндровый двигатель, а синтезатор звука имитирует серьезный такой V8, с нужными детонациями и каденциями. А с другой стороны, почему бы и нет? В остальном-то Lexus показухой не занимается, не обвешивает турбинами свои движки, не запихивает по 300 сил в несчастные два литра объема, и можно надеяться на долгий срок службы двигателя. А не нравится вам звук V8 — ну не пользуйтесь синтезатором, и всё. Пока. Судя по тому, с какой легкостью теперь меняются навигационные карты и прошивки, скоро

можно будет скачать любой звук, вплоть до рокота «Формулы-1». Тем более что «подоконник» внутри практически спорткаровский. А сиденья так хороши, что даже неясно, с чем сравнивать: они сделаны по новой технологии «цельного вспенивания» (удаление любых зазоров между обивкой и наполнителем) и напичканы идеальной механикой. Но, в конце концов, классных машин на свете немало (хотя в сегменте до полутора миллионов рублей с этим сложнее, другие примеры как-то в голову не приходят). А вот много ли «драйверских» машин, которые при активной езде по трассе тратят 6,5–7 л на 100 км, а в городе этот показатель начинает... падать? Скажем, до 5? Вот ведь какое неожиданное счастье для практичного-то человека, друзья.

На краш-тесте Euro NCAP этот автомобиль получил 5 звезд, 91% в защите взрослых пассажиров и 85% в защите детей — результаты близки к идеальным. Мультимедийная система, пожалуй, не оставляет шансов конкурентам. Очень хорошие сиденья. Удобная и эргономичная панель приборов. Не такой маленький бардачок, как ожидаешь в современных машинах. Два USB-порта (пассажиры с гаджетами будут довольны). Очень уверенное и внятное поведение на дороге, особенно в ситуациях, близких к экстремальным. И наконец, экономия, три раза экономия. Мы давно отвыкли от таких цифр потребления бензина. Руль может показаться некоторым немного островатым. Машина не любит колейности и готова самостоятельно покинуть такую полосу движения, следите за ней. Передние сиденья не оставляют места ступням задних пассажиров. Это вроде бы семейный седан, но багажник совсем не выдающихся размеров. дек абрь — январь 2013–2014 / наук а в фок усе / 97


Игры разума

Головоломки

Нет никакого смысла покупать «НвФ», чтобы просто пролистать. Наш журнал нужно читать. Давайте проверим, насколько это чтение пришлось вам по душе.

ок р а ПодNIVEAлю от едите поб

Мы продолжаем интеллектуальную разминку. Как и в прошлом номере, знаток с двадцатилетним стажем Алексей Паевский предложит вам семь вопросов, ответы на которые вы можете найти на страницах этого номера «Науки в фокусе». Нужно только внимательно читать. Присылайте свои ответы на адрес nauka@vokrugsveta.ru — и среди правильно ответивших мы разыграем комплект увлажняющих средств для бритья от NIVEA MEN «Классический» (см. слева). Мужчинам понравится, гарантируем.

Смотрите naukafocus.ru/winners — там победители предыдущих туров

вопросы новой викторины

1

5

В 1971 году аппарат ПРОП-М был ОН некоторое время был спутнидоставлен к месту испытаний. ком, провожатым и собеседником Провести их не удалось, скорее Алисы. А сейчас ОН поможет мновсего, помешала буря. Однако если вы учте- гим слетать в космос — за деньги, разумете, что ПРОП — это «прибор оценки проходи- ется. Назовите ЕГО двумя словами. мости», то сможете сказать — первым в мире ЧЕМ был ПРОП-М?

2

6

Если понимать их название букСейчас ОНА называется Рашид. вально, то ИХ должна была изучать В 2014 году ОНА впервые смотоксикология, однако в названии жет разгадать загадки, связаннауки, занимающейся ИМИ, — их латинское ные с происхождением Солнечной системы. название, вошедшее и в русский язык. А то, что нашли рядом с НЕЙ в 1799 году, Назовите ИХ. помогло разгадать загадку из другой науки. Назовите ЕЕ.

3

Эта процедура осуществлялась с НИМ пять раз: в 1993, 1997, 1999, 2002 и 2009 годах, — и каждый раз обошлось без аварий и жертв. После эпохального 21 июля 2011 года эта процедура вообще стала невозможной. Назовите эту процедуру.

7

На рубеже 80–90-х годов прошлого века один знакомый автора вопроса работал программистом в советском НИИ. Однажды директор НИИ задал вопрос: сколько времени у него займет создание ЭТОГО? На что знакомый автора вопроса не растерялся и сообщил директору, что сам он не справится, но вместе с женой гарантирует появление нового ЭТОГО в течение девяти месяцев. Назовите ЭТО двумя словами, начинающимися на Очень долго считалось, что ЕЕ при- одну и ту же букву. чина — плохой воздух на болотах, отсюда и название. И только в 1880 году удалось установить подлинную причину, а чуть позже — выяснить, как она распространяется. Назовите ЕЕ.

4

98 / наук а в фок усе / дек абрь — январь 2013–2014

А теперь правильные ответы на вопросы викторины в № 11 за 2013 год. 1. Термин «быстрые движения глаз» (Rapid Eye Movement) — это то, что мы называем «быстрым сном». Часто в литературе обозначается просто REM. А еще REM — известная рок-группа, просуществовавшая 31 год. Самая долгая REM в истории. 2. Если БОЛИД «Формулы-1» разогнать и бросить на Землю, то снова получится БОЛИД. А журналист комментирует автогонки, конкретно — «Формулу-1». 3. Установка, созданная группой физика Сергея Алимпиева в ИОФ РАН, может чувствовать наркотики или взрывчатку лучше специально обученных собак. Потому и называется «электронным носом». А у живых созданий нос детектирует запах. 4. Только в начале марта уникальный специалист Айвар Степанов может работать, потому что, с одной стороны, на Волхове нет льда, а с другой стороны, вода еще не такая мутная и подводный археолог хотя бы видит свои руки. Летом даже рук не видно. А изучают в Великом Новгороде остатки древнего моста между Торговой и Софийской сторонами. 5. Так уж сложилось, что в западном мире продавцы пылесосов — одни из самых назойливых. Звонят, пишут спам, ходят по домам, предлагают пробные чистки. Пылесос по-английски — vacuum cleaner, продавцы пылесосов часто именуются просто — vacuum seller. То есть продавцы вакуума. 6. Размеры уже вполне приближались к «нано», особливо по меркам XIX века. Ну и главный тульский «наномастер» Левша хорошо известен — вона, блоху механическую подковал! 7. Да, и снова мы использовали как повод для вопроса мюзикл «Кошки». Современные кошки появились 10 тыс. лет назад, а мюзикл «Кошки» написал британец Уэббер на сборник американо-британского поэта Элиота «Популярная наука о кошках, написанная Старым Опоссумом».

Алексей Паевский — научный журналист, редактор интернет-портала Takzdorovo.Ru и член редакционного совета газеты «Троицкий вари­ант — Наука». Участник телепередачи «Своя иг­ра», член «Золотой дюжины», в 2009 году стал победителем автомобильного кубка. Более 20 лет играет за команду «Гамбринус» из города Одессы в спортивном варианте игры «Что? Где? Когда?». Неоднократный призер чемпионата Украины по этой игре.


Игры разума

Блиц-тест Проверьте свои знания о Марсе

Вопрос 1 С каким химическим соединением связан красный цвет Марса? а) с оксидом алюминия б) с оксидом железа в) с диоксидом кремния

Вопрос 2 Как называются два марсохода, продолжающие работать на планете? а) «Спирит» и «Оппортьюнити» б) «Оппортьюнити» и «Кьюриосити» в) «Кьюриосити» и «Спирит»

Вопрос 3 Какой примерно высоты вулкан Олимп на Марсе? а) 5 км б) 15 км в) 25 км

Проверьте свои силы на головоломках Дэвида Бодикомба, автора задач для программы Only Connect на BBC 4

Вопрос 1

Вопрос 5

В брючном кармане у Алисы пусто. И всё же там кое-что есть. Что это, если не воздух?

Разрежьте этот прямоугольник на 10 различных костей домино (2–3 считается неотличимой от 3–2).

Вопрос 2 Бор, углерод, фтор, водород, йод, калий... Что идет следующим?

Вопрос 3 Заполните пустые клетки так, чтобы были использованы все числа от 1 до 16, а суммы в строках давали указанные значения в столбцах.

Вопрос 4

Вопрос 6 Сколько существует простых чисел, которые на единицу меньше точных кубов?

Вопрос 7 Фокусник Симон Лоуэлл годами просил людей загадать игральную карту, причем делал это таким образом, что люди чаще всего задумывали четверку треф. Как именно он формулировал свою просьбу?

Вопрос 8

Какой газ доминирует в марсианской атмосфере?

Поместите перечисленные карты в клетки таким образом, чтобы лучшая покерная комбинация в каждой строке и каждом столбце соответствовала указанной. Карты не обязательно должны идти по порядку (например, 5–4–6–7–3 — это стрит от тройки до семерки).

а) углекислый газ б) азот в) аргон

Вопрос 5 Когда американская некоммерческая организация Inspiration Mars Foundation надеется отправить пилотируемую миссию на Марс?

2 ПАРЫ ФУЛХАУС

а) к январю 2018 года б) к январю 2028 года в) к январю 2038 года

Вопрос 6 За какое время Марс совершает полный оборот вокруг Солнца?

Вопрос 4

(3+2)

Закончите предложение: «Кампу­ чийка — самое длинное существительное, которое можно напечатать...»

ФУЛХАУС (3+2)

2 ПАРЫ

а) за 287 земных суток б) за 487 земных суток

ПАРА

в) за 687 земных суток

Вопрос 7 Сколько естественных спутников известно у Марса?

ФЛЕШРОЯЛЬ

(одна масть от 10 до туза)

СТРИТФЛЕШ (одна масть по порядку)

СТРИТФЛЕШ (одна масть по порядку)

СТАРШИЙ КОРОЛЬ (нет пар)

ФЛЕШРОЯЛЬ

(одна масть от 10 до туза)

а) один

вы: 0–3 — ничтожная песчинка 4–5 — скромный астероид 6–7 — Красная планета

Решения

в) три

1. В кармане есть дыра. 2. Азот. Перечислены элементы, химические символы которых состоят из одной буквы и следуют в алфавитном порядке: B, C, F, H, I, K, N. 3. Числа по строкам: 4 9 5 2; 15 10 14 7; 16 1 13 6; 3 8 11 12. 4. «...пальцами только левой руки» (при использовании слепого десятипальцевого метода и стандартной раскладки ЙЦУКЕН). 5. В правом верхнем углу надо вырезать вертикальную кость «пусто — 2», в левом нижнем — вертикальную «2–3», остальные кости — горизонтальные. 6. Только одно — 7 (на единицу меньше, чем 8=23). Набросок доказательства: пусть P = X3–1; запишем это в форме: P = (X–1)(X2+X+1). P — простое (то есть не имеет делителей, кроме 1 и P), так что X–1=1, а значит, X=2, откуда P = 23–1 = 7. 7. Обычно самые популярные загадываемые карты — пиковый туз и дама червей. Фокусник просил людей задумать карту, которую, как они считают, ему будет труднее всего угадать. 8. См. иллюстрацию слева.

Ответы: 1б, 2б, 3в, 4а, 5а, 6в, 7б

б) два

дек абрь — январь 2013–2014 / наук а в фок усе / 99


Книги

с Антоном Первушиным

Стой, кто ведет?

выбор редакции

Биология поведения человека и других зверей Дмитрий Жуков М.: Альпина нон-фикшн, 2013

КОД РЕАЛЬНОСТИ Программируя Вселенную: Квантовый компьютер и будущее науки Сет Ллойд М.: Альпина нон-фикшн, 2013 Перевод А. Стативки

Как известно, все петербуржцы каждый день ходят в Эрмитаж. Там они едят, спят, знакомятся с девушками и пишут научно-популярные книжки по биологии. Во всяком случае, именно такое впечатление складывается при знакомстве с книгой Дмитрия Жукова. Текст посвящен биологии поведения, и в первую очередь — гуморальным механизмам, влиянию эндокринной системы на наши мысли и желания. При этом с первых же страниц читателя окружают Венера и Амур, Афина и Геракл, Люцифер и Иисус. Слова и поступки всех этих персонажей автор использует в качестве иллюстрации поведенческих принципов, о которых идет речь в его книге. Он обильно цитирует философов, психологов и литературных классиков. Все это сопровождается многочисленными примерами из жизни домашних животных. И конечно, автор не забывает анализировать повседневные поступки обычных людей. Справившись с первоначальным ошеломлением, читатель приходит в восторг — не часто встретишь научно-популярную книжку, настолько приближенную к жизни! Текст не просто объясняет, почему мы переживаем предменструальный синдром (падает уровень прогестерона) или осеннюю депрессию (из-за изменения освещенности резко увеличивается секреция мелатонина), но и дает конкретные рекомендации: что, со строго биологической точки зрения, следует поменять

в своей ежедневной диете, распорядке дня и образе жизни, чтобы вернуться к субъективно комфортному гормональному состоянию. Основная сфера исследовательских интересов автора — это биология стресса. Неудивительно, что этой проблеме отведена существенная часть объема книги. Жуков подробно объясняет, при каких обстоятельствах мы сталкиваемся со стрессом (ключевое условие — новизна воздействия), какие изменения происходят в организме на гормональном уровне и в каких условиях они оказываются полезными или вредными. Как и другие животные, мы можем реагировать на стресс двумя способами: борьбой или замиранием. Автор полагает, что врожденные способы реагирования бесполезно пытаться изменить, но существенные плюсы есть у каждого из них. Второй том книги в основном посвящен биологии семейных отношений человека. Воспринимаем ли мы феромоны и как они влияют на отношения с партнерами, детьми и знакомыми? Чем психологически различаются мужчины и женщины и какие из этих отличий врожденные? Что такое любовь? В этой части книга Жукова чудовищно неполиткорректна, она вызывает возмущение и желание перепроверять каждый факт, но оторваться от нее совершенно невозможно. Анастасия Казанцева

nnnnn

100 / наук а в фок усе / дек абрь — январь 2013–2014

В своей необычной книге Сет Ллойд дает основы нового и цельного мировоззрения, опирающегося на представление о Вселенной как квантовом компьютере, непрерывно выполняющем вычислительные операции. Только оно, по мнению Ллойда, объясняет наблюдаемое усложнение природных систем: от формирования галактик до возникновения письменности. Задача современной физики — построить аналоговую модель глобального компьютера, которая позволит в перспективе воздействовать на реальность, добиваясь фантастических результатов. Чтобы пояснить свою мысль, Сет Ллойд обращается к знаменитому примеру с миллионом обезьян, стучащих по клавишам пишущих машинок по десять часов в день. Его автор Эмиль Борель полагал, что теоретически через год обезьяны могут напечатать все книги на свете, однако вероятность такого результата бесконечно мала. Сет Ллойд предлагает посадить обезьян за компьютеры, воспринимающие набранное на клавиатуре как прямые команды. И тогда ситуация кардинально изменится! Если среди коротких простых команд есть инструкция по распечатке одной из книг, хранящихся в библиотеке, то обезьяны и впрямь очень быстро справятся с задачей. Проецируя иллюстрацию на известный нам мир, можно сказать, что программой, реагирующей на команды, являются сами законы природы, а обезьянами — квантовые флюктуации, возникающие всегда и повсеместно. Каждая из флюктуаций запускает глобальный компьютер по тому или иному пути вычислений, причем некоторые из этих «параллельных» путей приводят к интересному результату — например, к зарождению жизни.

nnnnn


Книги

ХОЗЯЕВА МОРЕЙ

МАСКА ДЛЯ ЗРИТЕЛЯ

СКРЫТАЯ УГРОЗА

Раздел океана в XVI-XVIII веках: Истоки и эволюция пиратства Дмитрий Копелев СПб.: Крига, 2013

Художники, визионеры, циркачи. Очерки визуального театра Дина Годер М.: Новое литературное обозрение, 2012

Наполовину мертвый кот, или Чем нам грозят нанотехнологии Сергей Тараненко, Артём Балякин, Кирилл Иванов М.: Бином, 2013

Визуальный театр, обращающийся не к осознанию происходящего на сцене, а к сиюминутному впечатлению, порождающему глубокие ассоциации, всё больше входит в моду. И, разумеется, требует изучения. Театровед Дина Годер подчеркивает, что этот вид современного искусства весьма разносторонен, однако конкретные постановки объединяет общее желание уйти от привычной схемы, когда в центре внимания находятся актер и произносимый им текст. Получается, что визуальный театр — всегда эксперимент. Большинство таких экспериментов зачастую вызывают агрессивное отторжение или непонимание, кажутся абсурдными, однако именно они доступными средствами сильнее всего выражают наши подспудные страхи и ожидания. Дина Годер вводит читателя в мир визуального театра через историю его ключевых фигур и нашумевших спектаклей. Даже простого пересказа психоделических сюжетов и прямых цитат оказывается достаточно, чтобы понять, сколь значительных усилий ожидают от зрителя новые «лицедеи». Но такой подход оправдан, ведь искусство всегда требует жертв.

О нанотехнологиях пишут много, но не всегда грамотно. Прежде всего с ними связывают грядущие изменения цивилизационного уклада, которые несут в себе потенциальную угрозу вплоть до молниеносной гибели всего живого на планете под натиском зловещей «серой слизи». Насколько обоснованы опасения футурологов-алармистов? В книге «Наполовину мертвый кот...», выпущенной тремя профессиональными аналитиками, обсуждаются более реальные и близкие нам проблемы. Авторы резонно указывают, что за всё нужно платить, в том числе за революционные достижения. При разговоре о нанотехнологиях ситуация осложняется тем, что их массовое распространение ведет к «фазовому переходу», перед которым классическая футурология бессильна. Поэтому выглядит самоочевидным только одно: благодаря «вкладу нано» человечество обретет материалы с уникальными свойствами, что неизбежно приведет к повсеместному замещению традиционных производств. Именно здесь и таится главная угроза — в потере прежнего задела, который когда-нибудь может оказаться критически важен.

В книгах, посвященных морским пиратам, обычно описываются лишь отдельные эпизоды или биографии, не дающие связного представления о явлении. Тем приятнее было увидеть поистине энциклопедический и богато иллюстрированный том, созданный историком Дмитрием Копелевым. Объем собранного им материала впечатляет: политическая обстановка, экономические аспекты, географические открытия, навигационная и кораблестроительная науки, оружейные технологии, строительство «опорных цитаделей», тактика рейдов, борьба за ресурсы, специфический жаргон пиратов, социальная организация, разбойничья этика, национальные особенности, быт и нравы разных эпох — кажется, нет детали, которую автор обошел бы вниманием. При этом довольно динамичный рассказ сопровождается статистическими данными, развенчанием мифов, порожденных романтической литературой XIX века, и врезками для буквоедов. Следует признать, что Дмитрий Копелев фактически «закрыл» тему, и любому исследователю истории пиратства в дальнейшем придется ссылаться на него.

nnnnn

Мудрость саг

Исландия эпохи викингов Джесси Л. Байок М.: Corpus, 2012 Перевод И. Свердлова

nnnnn

Исландское общество X–XIII веков — первых после заселения острова — это общество иммигрантов из Норвегии. Они привезли с собой богатства викингов — морских разбойников, грабежами и набегами устрашавших Европу в VIII–IX веках. Но излишек денег и скота ничего не значил на приполярном острове с его хрупкой экосистемой. Козы и свиньи, выпас которых разрушал почву, отправились под нож — остались только овцы и коровы. Дом построить и то проблема. Зависимых крестьян трудно прокормить, и они быстро превращались в независимых. Бедные и богатые сравнительно быстро уравнивались в правах.

nnnnn

Исландия эпохи викингов — большая деревня, где каждый принимает участие в управлении. Годи, которых часто называют «вождями-священниками», скорее были юристами, способными защищать перед законами людей своего круга. И даже им, как видно из саг, не спускались бесчестие и нарушение правил. Строгий свод правил сплетает воедино понятия закона, чести, семьи, собственности и денег — и фиксируется в виде рассказа о прошлом в исландских сагах. Такова суровая реальность Исландии, быт которой фактически оставался неизменным с X до XIX века.

nnnnn

дек абрь — январь 2013–2014 / наук а в фок усе / 101


Афиша

Научные конференции, фестивали и выставки

Декабрь ’13 — Январь ’14 с Эллой Бикмурзиной

Постоянная экспозиция

Музей «Английское подворье»

Руслан Кривобок /РИА Новости, Oli Scarff/Get t y Images/Fotobank.com, NVO (CC-BY ), bert knot tenbeld (CC-BY-SA), Beek10 0 (CC-BY-SA)

Постоянная экспозиция Москва, Россия www.mosmuseum.ru/museum-menu-english-dvor.html

В 1556 году будущий памятник древнерусского зодчества перешел во владение дипломатического представительства англичан в России. Здесь устраивались посольские приемы, заключались торговые сделки, хранились казна и товары представительства. Когда англичане покинули Россию, палаты принадлежали целому ряду владельцев и к началу ХХ века утратили первоначальный вид. Отреставрировали их лишь в 1960–1970-х годах. Казенная палата двора воспроизводит атмосферу средневекового дома. Экспозиция — архивные документы, произведения графики, фотоматериалы, находки археологов — рассказывает о русско-английских отношениях XVI–XVII веков. Здесь проходят театрализованные и костюмированные экскурсии, интерактивные игры для детей и взрослых, исторические спектакли «Царская игра», повествование о «романе в письмах» русского царя Ивана Грозного и английской королевы Елизаветы I. В «Навигацкой школе» знакомят с основами географии, астрономии и навигации XVI–XVII веков, а на «Уроке арифметики» рассказывают, чему учили в российской школе триста лет назад. «Английское подворье» в Москве — чем не машина времени?

Весь декабрь

Интерактивная выставка «Суперчувства» Музей естествознания Naturalis Голландия www.naturalis.nl/en/museum/expected-supersenses

Naturalis — одновременно зоологический, палеонтологический, геологический и минералогический музей, в которых особенно любят бывать дети. Это кладезь интерактивных развлечений, которые помогают познавать мир. Здесь можно, к примеру, покрутив ручку, создать воздушный поток и заставить птицу парить в этом потоке или на специальной площадке послушать, как дрожит земля от топота копыт несущихся буйволов. Весь декабрь в музее будет проходить интерактивная выставка о чувствах и о том, как по-разному ощущают этот мир люди и животные.

Познавательное видео

Как вода влияет на климат? www.popmech.ru/lecture/123-kak-voda-vliyaet-na-klimat-chast1

Доктор физико-математических наук, заведующий Лабораторией взаимодействия океана и атмосферы и мониторинга климатических изменений Сергей Гулев рассказывает о том, как океан влияет на климат материков, на каких масштабах времени климат предсказуем, откуда берется водяной пар в атмосфере и что такое феномен Эль-Ниньо.

Как понять современную экономику? theoryandpractice.ru/videos/588-konstantin-sonin-kak-ponyatsovremennuyu-ekonomiku

элла бикмурзина — научный журналист, постоянный автор «Науки в фокусе»

102 / наук а в фок усе / дек абрь — январь 2013–2014

Профессор Высшей школы экономики Константин Сонин представляет три этюда об экономистах, претендовавших на Нобелевскую премию по экономике 2013 года. Неформальное требование к лауреатам: их вклад в развитие экономической науки должен быть заметен уже несколько десятилетий. Лектор поможет разобраться, почему именно эти кандидаты претендовали на почетную награду.


Афиша

Гранты, конкурсы, стажировки до 10 декабря

«Карамзинские стипендии» www.hrc.ane.ru/tenders

В конкурсе на получение грантов объемом 478 800 рублей могут принять участие аспиранты и молодые ученые (до 40 лет), имеющие научную степень. Победители получают возможность пройти шестимесячную стажировку в Школе актуальных гуманитарных исследований, где они смогут присоединиться к коллективным научным проектам.

до 15 декабря

До 13 января

Выставка «Бронзовый век. Европа без границ» Государственный исторический музей Москва, Россия www.shm.ru/ev109674.html

В бронзовом веке происходит настоящая технологическая революция, складывается новая картина мира, появляются крупные религиозные центры, создаются общественные постройки — каменные гробницы, стелы, святилища, рождаются «героические цивилизации бронзового века», отражавшие потребность первобытного общества объединиться в сложные экономические и социальные иерархические структуры. Археологические материалы, представленные на выставке, помогут проследить, как происходила эта захватывающая трансформация жизни народов.

Стипендии по гуманитарным и социальным наукам www.parlament-berlin.de/pari/web/wdefault.nsf/vHTML/ B01-00697?OpenDocument

Стипендии предоставляются ученым, занимающимся вопросами истории и культуры Берлина и Германии, германо-международных отношений, для проведения исследовательской работы в одном из берлинских научных центров. Размер стипендии — 770 евро в месяц для выпускников и аспирантов и 1300 евро для кандидатов наук. Также оплачиваются транспортные расходы и предоставляется жилье.

Москва погрузилась в бронзовый век — на эту выставку надо обязательно сходить

Если вы изучаете немецкую историю и культуру, воспользуйтесь возможностью пожить в Берлине

Весь декабрь и январь

Выставка: «3D-печать» Лондонский музей науки Лондон, Великобритания www.sciencemuseum.org.uk/visitmuseum/Plan_your_visit/ exhibitions/3D_printing_the_future.aspx

Посетители смогут ознакомиться с технологией 3D-печати и понять, как из цифровой 3D-модели получаются реальные объекты. Пожалуй, самое интересное — это около 600 предметов разной степени сложности, изготовленных по технологии 3D-печати. Из пластика 3D-принтер отливает самые разнообразные формы

до 20 декабря

Грант Career.ru grant.career.ru

Студентов и молодых специалистов приглашают принять участие в конкурсе сайта Career.ru. Призы — обучение в ведущих российских и зарубежных учебных заведениях, в том числе двухнедельная языковая школа в Кембридже, четырехнедельная программа обучения в INTO Глостерширского университета (Великобритания); обучение в Школе бизнеса и международных компетенций МГИМО. дек абрь — январь 2013–2014 / наук а в фок усе / 103


Большие идеи

В будущее

Стивен Бакстер Возможно, наша ДНК несет в себе послание от инопланетной цивилизации

П

рошедшие месяцы были богаты на события для проекта SETI (Search for Extraterrestrial Intelligence — «Поиска внеземных цивилизаций»). На 64-м Международном аэрокосмическом конгрессе (Пекин, 23–27 сентября 2013 года) прошла очередная встреча по SETI. А в июле в Сент-Эндрюсском университете (Шотландия) состоялся спецсеминар, на котором было сформировано сообщество исследователей SETI в Великобритании (UK SETI Research Network). В него вошли ученые и общественные деятели, интересующиеся проектом (в том числе и я). Цель — помочь продвижению новых инициатив SETI в Великобритании. К примеру, задействовать в проекте массив радиотелескопов e-MERLIN, рассредоточенных по территории Англии и управляемых из обсерватории Джодрелл-Бэнк. SETI стартовал в 1960 году с попыток обнаружить сигналы инопланетных цивилизаций при помощи ра­ диотелескопов (возможные последствия описаны в романе Карла Сагана «Контакт»). Свою пятидесятую годовщину проект отметил, так и не имея на счету подтвержденных находок. Стоит искать другие методы? Не удается найти послания инопланетян — может, мы обнаружим их корабли? В 1996 году исследователь космоса Роберт Зубрин (Robert Zubrin) опубликовал расчеты, по которым струю газов ракеты вроде Venture Могли ли пришельцы Star из фильма «Аватар», работающей на антивещеизменить наши гены стве, можно увидеть с расстояния многих световых лет. и что они знали о ДНК? И совсем уж фантастические технологии вроде туннелей в про­странстве или варп-двигателей теоретически можно засечь по их излучению. ских исследователей, «послание» может быть не спрятано А вдруг мы ищем в конкретной молекуле ДНК, а интегрировано в саму систему не те сигналы? Опукодирования. По аналогии с компьютерной программой, собликованная в научдержащей такую последовательность команд: ЗАДАТЬ ЗНАЧЕНИЕ... ном журнале Icarus НАЧАЛО ЦИКЛА... статья казахстанских АРГУМЕНТ ФУНКЦИИ... ученых Владимира КОНЕЦ ОПЕРАЦИИ... Щербака и Максима Макукова наделала При запуске эта программа выполнит инструкции, заломного шума. Они женные создателем. Но обратите внимание на первые буквы выдвинули смелое строк программного кода: они складываются в слово ЗНАК. предположение, что Подобная система записи сообщений очень стабильна: ДНК в нашей ДНК может не распадается в течение нескольких миллионов лет, сам быть заключено попринцип кодирования сохранился на протяжении всего сущеслание, намеренно вплетенное в нее в далеком прошлом. ствования жизни на Земле, более 3 млрд лет. Обнаружение Возможно, когда сама ДНК еще только формировалась. такого «послания» однозначно указало бы на вмешательство Двойная спираль молекулы ДНК содержит всю информавнешних сил в момент появления генетического кода. И нецию, необходимую для возникновения живого организма важно, верна ли эта гипотеза — она уже изменила наши преди поддержания его жизненных функций. Как и компьютерные ставления об областях поиска следов инопланетного разума. программы, она имеет собственную систему кодирования с поПоиск иных цивилизаций продолжается. Отрицательный ремощью последовательностей азотистых оснований A (аденин), зультат даст понять, что C (цитозин), G (гуанин), которые входят в состав как ДНК, так жизнь вроде нашей — и РНК (кроме того, в ДНК входит тимин (T), а в РНК — урацил великая редкость... или Стивен Бакстер (Stephen (U). — Примеч. ред.). Можно переписать ее в математических что инопланетный разум Baxter) — писатель-фантаст, автор символах — в виде компьютерного кода, что и было сделано причудливее, чем можно цикла «Дитя судьбы», а также для ее анализа учеными-генетиками. По гипотезе казахстанвообразить.  «Наука “Аватара”»

MAGICTORCH

Возможно, в нашей ДНК содержится послание, намеренно вплетенное в нее в далеком прошлом, когда сама ДНК еще только формировалась

104 / наук а в фок усе / дек абрь — январь 2013–2014

Nauka v focuse  
Nauka v focuse  

Popular science magazine in Russian

Advertisement