NAUKA POJAWIŁ SIĘ KONIECZNOŚCIĄ ODPOWIEDZI NA PYTANIA LUDZI. Wydaje się, że większość złożonych zjawisk badano wzdłuż i wszerz, ale pozostaje tylko „bardzo niewiele” - aby zrozumieć naturę ciemnej materii, zająć się problemem grawitacji kwantowej, rozwiązać problem wymiarów czasoprzestrzeni, zrozumieć, czym jest ciemna energia (i kilkaset innych podobnych pytań). Jednak wciąż istnieją pozornie prostsze zjawiska, których naukowcy nie są w stanie w pełni wyjaśnić.
Co to jest szkło?
Laureat Nagrody Nobla Warren Anderson powiedział kiedyś: „Najgłębszy i najciekawszy z nierozwiązanych problemów teorii ciała stałego leży w naturze szkła”. I chociaż szkło znane jest ludzkości od ponad tysiąclecia, co jest przyczyną jego wyjątkowych właściwości mechanicznych, naukowcy wciąż nie rozumieją. Z lekcji w szkole pamiętamy, że szkło to płyn, ale czy tak jest? Naukowcy nie wiedzą dokładnie, jaki jest charakter przejścia między fazami ciekłymi lub stałymi i szklistymi i jakie procesy fizyczne prowadzą do głównych właściwości szkła.
Procesu formowania się szkła nie można wyjaśnić żadnym z obecnych instrumentów fizyki ciała stałego, teorii wielu cząstek ani teorii cieczy. Krótko mówiąc, płynne stopione szkło po schłodzeniu stopniowo staje się coraz bardziej lepkie, aż stanie się twarde. Podczas tworzenia się krystalicznych ciał stałych, takich jak grafit, atomy tworzą w pewnym momencie zwykłe okresowe struktury.
Szkło zachowuje się w taki sposób, że nie można go jeszcze opisać za pomocą mechaniki statystycznej równowagi
Tarun Chitra, badacz dynamiki molekularnej, wyjaśnia organizację cząsteczek w różnych substancjach poprzez taniec. Idealne, solidne ciało przypomina powolny taniec, w którym dwoje partnerów wraz z innymi parami porusza się wokół swojej pozycji wyjściowej na parkiecie. Idealny fluid jest jak randkowa impreza, kiedy wszyscy próbują zatańczyć z każdym w pokoju (ta właściwość nazywa się ergodycznością), podczas gdy średnie tempo, z jakim wszyscy tańczą, jest mniej więcej takie samo. W tej analogii szkło przypomina taniec, w którym grupa ludzi jest podzielona na mniejsze podgrupy, a każda z nich wiruje w swoim własnym okrągłym tańcu. Możesz zmieniać partnerów ze swojego kręgu, a ten taniec trwa wiecznie.
Film promocyjny:
Szkło zachowuje się w taki sposób, że nie można go jeszcze opisać za pomocą mechaniki statystycznej równowagi. W szczególności podwykładniczą autokorelację i funkcję korelacji krzyżowej szkła można uzyskać za pomocą nieskończonej liczby losowych procesów. Do pewnego momentu system działa mniej lub bardziej jasno i przewidywalnie, ale jeśli przyjrzysz się mu wystarczająco długo, zaczniesz dostrzegać, jak lepiej opisuje teorię prawdopodobieństwa i procesy losowe niektóre cechy.
Jak działa placebo?
Placebo, czyli substancje, które nie mają oczywistych właściwości leczniczych, ale mają pozytywny wpływ na organizm, znane są od dawna. Efekt placebo opiera się na wpływie psycho-emocjonalnym. Jednak naukowcy niejednokrotnie udowodnili, że placebo, które nie zawiera substancji czynnych, może stymulować rzeczywiste reakcje fizjologiczne, w tym zmiany częstości akcji serca i ciśnienia krwi, a także aktywność chemiczną w mózgu. Placebo pomaga również złagodzić ból, depresję, niepokój, zmęczenie, a nawet niektóre objawy choroby Parkinsona.
To, jak nasza psychika może wpływać na zdrowie, wciąż nie jest w pełni zrozumiałe, a naukowcy nie mogą odkryć mechanizmów leżących u podstaw fizjologicznych odpowiedzi na placebo. Oczywiście w efekcie przeplata się wiele różnych aspektów, a smoczki nie wpływają na źródło ani przyczynę choroby. Ustalono eksperymentalnie, że reakcja organizmu różni się w zależności od sposobu podania placebo (przy przyjmowaniu tabletek lub zastrzyków). Ponadto placebo daje tylko oczekiwany, czyli znany z góry, efekt terapeutyczny. Im wyższe oczekiwania, tym silniejszy efekt placebo. Ponadto wiadomo, że można go wzmocnić poprzez aktywną werbalną ekspozycję na pacjenta. Nie każdy jest dotknięty placebo. Częściej placebo działa na ekstrawertyków, ludzi o podwyższonym poziomie lęku, podejrzliwości i zwątpienia.
W październiku 2013 roku opublikowano badanie wykazujące, że efekt placebo jest związany ze zwiększoną aktywnością alfa w mózgu. Fale alfa powstają w stanie odprężenia, który jest podobny do lekkiego transu lub medytacji - to znaczy w stanie najbardziej podatnym na sugestie. Efekt placebo ma znaczący wpływ na układ nerwowy człowieka w okolicy rdzenia kręgowego. Ale jak dotąd nikt nie był w stanie szczegółowo opisać mechanizmu jego działania.
Co oznaczał sygnał wow z kosmosu?
15 sierpnia 1977 roku miało miejsce jedno z najbardziej tajemniczych wydarzeń w historii eksploracji kosmosu. Dr Jerry Eiman, pracując nad radioteleskopem Big Ear w ramach projektu SETI, zarejestrował silny, wąskopasmowy sygnał radiowy. Jego właściwości (szerokość pasma transmisji, stosunek sygnału do szumu) były zgodne z oczekiwanymi od sygnału pozaziemskiego. Zaskoczony tym, Eiman zakreślił odpowiednie znaki na wydruku i podpisał „Wow!” Na marginesie. Ten podpis dał nazwę sygnałowi.
Sygnał pochodził z obszaru nieba w konstelacji Strzelca, około 2,5 stopnia na południe od grupy gwiazd Chi. Jednak po latach czekania, aż coś takiego się powtórzy, nic się nie wydarzyło.
Naukowcy twierdzą, że jeśli sygnał był pochodzenia pozaziemskiego, wtedy istoty, które go wysłały, muszą należeć do bardzo, bardzo zaawansowanej cywilizacji. Aby wysłać tak silny sygnał, potrzebujesz co najmniej 2,2 gigawata nadajnika, który jest znacznie mocniejszy niż jakikolwiek inny na Ziemi. Na przykład system HAARP na Alasce, jeden z najpotężniejszych na świecie, jest podobno zdolny do przesyłania sygnału o mocy do 3600 kW.
Jedna z hipotez dotyczących siły sygnału jest taka, że początkowo słaby sygnał został znacznie wzmocniony przez działanie soczewki grawitacyjnej; to jednak nadal nie wyklucza możliwości jego sztucznego pochodzenia. Inni badacze sugerują możliwość obrotu źródła promieniowania, takiego jak latarnia morska, okresową zmianę częstotliwości sygnału lub pojedynczy sygnał. Istnieje również wersja, w której sygnał został wysłany z poruszającego się statku kosmicznego.
W 2012 roku, z okazji 35. rocznicy sygnału, Obserwatorium Arecibo wysłało odpowiedź w postaci 10000 zakodowanych tweetów w kierunku rzekomego źródła. Nie wiadomo jednak, czy ktoś je otrzymał. Do tej pory sygnał wow pozostaje jedną z głównych tajemnic astrofizyków.
Dlaczego ludzie dzielą się na leworęcznych i praworęcznych?
W ciągu ostatnich 100 lat naukowcy dość dobrze zbadali problem, dlaczego ludzie używają głównie jednej ręki i dlaczego częściej jest to prawa ręka. Nie ma jednak standardowych testów empirycznych dla osób praworęcznych lub leworęcznych, ponieważ naukowcy nie mogą w pełni zrozumieć, jakie mechanizmy są zaangażowane w ten proces.
Naukowcy nie są zgodni co do tego, jaki procent ludzkości jest praworęczny, a jaki leworęczny. Ogólnie uważa się, że większość (70% do 95%) jest praworęczna, mniejszość (5% do 30%) jest leworęczna, a także istnieje nieokreślona liczba osób z pełną symetrią. Wykazano, że geny wpływają na leworęczność i praworęczność, ale dokładny „leworęczny gen” nie został jeszcze zidentyfikowany. Istnieją dowody na to, że mechanizmy społeczne i kulturowe mogą wpływać na skłonność do używania prawej lub lewej ręki. Najbardziej typowym tego przykładem jest reedukacja dzieci przez nauczycieli, zmuszająca je do zmiany ręki podczas pisania z lewej na prawą. Jednocześnie w tej chwili w społeczeństwach bardziej totalitarnych jest mniej osób leworęcznych niż w społeczeństwach bardziej liberalnych.
Mamy tylko ogólne pojęcie o przyczynach praworęczności, a naukowcy wciąż muszą to szczegółowo wyjaśnić.
Niektórzy badacze mówią o „patologicznej” leworęczności związanej z uszkodzeniem mózgu podczas porodu. XIX wieku francuski chirurg Paul Broca zwrócił uwagę na związek między aktywnością dłoni a półkulami mózgu. Zgodnie z jego teorią, połówki mózgu są połączone z połówkami ciała na krzyż. Ale w tej chwili wiadomo, że te połączenia nie są tak proste, jak je opisał Broca. Badania przeprowadzone w latach siedemdziesiątych XX wieku wykazały, że większość leworęcznych ma taką samą aktywność lewej części mózgu, która jest typowa dla wszystkich ludzi. Jednak tylko część leworęcznych ma różne odchylenia od normy.
Badając problemy leworęczności i praworęczności u naczelnych, naukowcy ustalili, że większość zwierząt w określonej populacji jest leworęczna lub praworęczna. W ten sposób poszczególne małpy często rozwijają swoje indywidualne preferencje. W efekcie wciąż mamy tylko ogólne pojęcie o przyczynach praworęczności, a badacze muszą tylko szczegółowo zrozumieć wszystkie mechanizmy ich powstawania.
Jak żyje materia nieożywiona?
W dzisiejszym świecie naukowym dominuje koncepcja ewolucji biologicznej, zgodnie z którą pierwsze życie powstało samoistnie ze składników nieorganicznych w wyniku procesów fizycznych i chemicznych. Teoria abiogenezy opisuje, w jaki sposób materia ożywiona pochodzi z materii nieożywionej. Jednak jest w tym wiele problemów.
Wiadomo, że głównymi składnikami żywej materii są aminokwasy. Ale prawdopodobieństwo przypadkowego wystąpienia jakiejś sekwencji aminokwasowo-nukleotydowej odpowiada prawdopodobieństwu wyrzucenia z dachu wieżowca kilku tysięcy liter z tego typu liter i złożenie ich na pewną stronę powieści Dostojewskiego. Abiogeneza w swojej klasycznej formie zakłada, że takie „zrzucenie czcionki” zdarzyło się tysiące razy - to znaczy tyle razy, ile trwało, zanim uformował się w wymaganą sekwencję. Jednak według współczesnych szacunków zajęłoby to znacznie więcej czasu niż istnieje cały wszechświat.
Jednocześnie naukowcy nadal próbują stworzyć sztuczną żywą komórkę w warunkach laboratoryjnych. Kompletny zestaw aminokwasów i nukleotydów oraz najprostsza komórka bakteryjna wciąż dzieli przepaść. Być może pierwsze żywe komórki bardzo różniły się od tych, które możemy teraz obserwować. Ponadto wielu naukowców popiera hipotezę, że pierwsze żywe komórki mogą dostać się na naszą planetę dzięki meteorytom, kometom i innym obiektom pozaziemskim.
Dlaczego śpimy?
Śpimy 36% naszego życia, ale naukowcy nie potrafią w pełni wyjaśnić natury snu. Sen jest nieodłączny dla ludzi, ponieważ jest w naszych genach, ale dlaczego ten stan pojawił się w procesie ewolucji i jakie są korzyści ze snu, pozostaje tajemnicą.
Naukowcy odkryli już, że mięśnie rosną szybciej podczas snu, rany goją się lepiej, a synteza białek jest przyspieszona. Innymi słowy, sen pomaga ciału zregenerować to, co straciło na jawie. Ostatnie badania wykazały, że podczas snu nasz mózg jest oczyszczany z toksyn, a jeśli dana osoba przeszkadza w tym procesie (innymi słowy nie śpi), jest narażona na zwiększone ryzyko zaburzeń neurologicznych. Dodatkowo podczas odpoczynku w mózgu połączenia między komórkami ulegają osłabieniu lub rozłączeniu - zwalniamy w ten sposób miejsce na odbiór nowych informacji. W mózgu generowane są nowe synapsy, więc brak snu zagraża zdolności do przyswajania, przetwarzania i zapamiętywania informacji.
Podczas snu mózg często odtwarza niektóre epizody, które przydarzyły się nam w ciągu dnia i zdaniem naukowców proces ten pomaga wzmocnić naszą pamięć. Chociaż treść snów jest określana przez rzeczywiste wrażenia, nasza świadomość we śnie różni się od naszej świadomości na jawie. We śnie nasze postrzeganie świata okazuje się znacznie bardziej pomysłowe i emocjonalne. Widzimy różne obrazy, martwimy się o nie, ale nie możemy ich właściwie pojąć. Naukowcy uważają, że mechanizmy synchronizacji, które dominują w mózgu tętnicy szyjnej, są bardziej związane z pierwszym systemem sygnalizacyjnym i sferą emocjonalną. Ale czym są sny, nadal nie można jednoznacznie odpowiedzieć.
Dlaczego koty mruczą?
Nikt nie wie na pewno, dlaczego koty mruczą. Mruczenie różni się od wielu innych odgłosów zwierząt tym, że wokalizacja występuje przez cały cykl oddechowy (zarówno przy wdechu, jak i wydechu). Kiedyś sądzono, że dźwięk jest wytwarzany przez przepływ krwi przez żyłę główną dolną, ale obecnie większość naukowców zgadza się, że krtań, mięśnie krtani i oscylator nerwowy są zaangażowane w proces wytwarzania dźwięku.
Kocięta uczą się mruczeć, gdy tylko osiągną wiek kilku dni. Lekarze weterynarii zakładają, że ich mruczenie oznacza coś w rodzaju ludzkich słów „mama”, „wszystko w porządku” lub „jestem tutaj”. Dźwięki te pomagają wzmocnić więź między kociakiem a jego mamą.
Ale kiedy kociak dorośnie, nadal mruczy, a wielu badaczy jest przekonanych, że w wieku dorosłym ten dźwięk kojarzy się z przyjemnością i radością. Czasami koty mruczą, gdy są zranione lub chore. Dr Elisabeth von Muggenthaler sugeruje, że mruczenie i wytwarzane przez nie wibracje o niskiej częstotliwości są „naturalnym mechanizmem samoleczenia”, który wzmacnia, leczy rany i łagodzi ból.
Cecha wokalna kotów domowych nie jest wyjątkowa. Inne koty, takie jak rysie, gepardy i kuguary, również mruczą. Chociaż niektóre duże koty (lwy, lamparty, jaguary, tygrysy, lamparty śnieżne i pantery mgliste) nie mogą tego zrobić.