Вещи, которые не могут объяснить ученые: это и вы должны узнать

Что такое стекло?.

Нобелевский лауреат Уоренн Андерсон однажды сказал: "Самая глубокая и интересная из неразрешенных проблем в теории твердого состояния кроется в природе стекла".

И хотя стекло известно человечеству уже не первое тысячелетие, в чем причина его уникальных механических свойств, ученые до сих пор не понимают.

Из школьных уроков мы помним, что стекло - это жидкость, но так ли это? Ученые точно не знают, какова природа перехода между жидкой или твердой и стекловидной фазами и какие физические процессы приводят к основным свойствам стекла.

Процесс формирования стекла не удаётся объяснить с помощью ни одного из нынешних инструментов физики твердого тела, многочастичной теории или теории жидкостей.

Если описать вкратце, жидкое расплавленное стекло при охлаждении постепенно становится всё более вязким, пока не обретает жёсткость.

В то время как при формировании кристаллических твердых тел, например, графита, атомы в один момент образуют привычные периодические структуры.

Тарун Читра, исследователь молекулярной динамики, объясняет организацию молекул в разных веществах на примере танца:.

Идеальное твердое тело - это как медленный танец, когда два партнера вместе с другими парами движутся вокруг своей стартовой позиции на танцевальной площадке.

Идеальная жидкость - это как вечеринка знакомств, когда каждый старается потанцевать со всеми в комнате (это свойство называется эргодичность), при этом средний темп, с которым все танцуют, примерно одинаковый.

Cтекло же по этой аналогии похоже на танец, когда группа людей разделяется на меньшие подгруппы и каждая кружится в своём хороводе.

Вы можете меняться партнерами из своего круга, и этот танец происходит вечно.

Стекло ведет себя так, что его пока невозможно описать равновесной статистической механикой.

В частности, субэкспоненциальные автокорреляции и кросскорреляционная функция стекла могут быть получены путем бесконечного числа случайных процессов.

До какого-то момента система "работает" более-менее понятно и предсказуемо, но, если наблюдать за ней достаточно долго, вы начинаете видеть, как некоторые особенности лучше описываются теорией вероятности и случайных процессов.

Почему велосипед не падает на бок?.

Конструкция велосипеда довольно проста, и, кажется, что давно понятно, как и почему двухколёсное средство сохраняет отличную устойчивость.

Всегда считалось, что в сохранении баланса велосипеда важнейшую роль играют два механизма.

Первый - автоматическое подруливание, или эффект кастора: если велосипед наклоняется в какую-то сторону, переднее колесо само поворачивается туда же, после чего центробежная сила возвращает колесо в начальное положение.

Второй механизм связывают с гироскопическим моментом вращающихся колес.

Американский инженер Энди Руина с коллегами взялся опровергнуть оба этих утверждения.

Они сконструировали велосипед, похожий на самокат, у которого переднее колесо касается опоры перед точкой пересечения с нею оси передней вилки, что "отменяет" действие кастора.

Тем не менее этот велосипед не так уж и быстро падает на бок.

По сути, равновесие он держит не хуже обычного велосипеда и даже демонстрирует то же самое автоматическое подруливание.

По результатам эксперимента авторы сделали вывод, что оба эффекта - и кастора, и гироскопа - играют важную роль в сохранении баланса едущего велосипеда, но оба не являются критически важными для него.

Отчего же не падает велосипед, до конца так и неизвестно.

По последним предположениям инженеров, ключевую роль в этом играет особое распределение нагрузки.

Как работает плацебо?.

О плацебо, или веществах, которые не имеют явных лечебных свойств, но положительно воздействуют на организм, известно давно.

В основе эффекта плацебо лежит психоэмоциональное воздействие.

Но исследователи не раз доказывали, что плацебо, не имеющее активных веществ, может стимулировать реальные физиологические реакции, в том числе изменение частоты сердечных сокращений и артериального давления, а также химической активности в головном мозге.

Плацебо также помогает избавиться от болей, депрессии, тревоги, усталости и даже некоторых симптомов болезни Паркинсона.

То, как наша психика может воздействовать на здоровье, до сих пор до конца не ясно, и ученые не могут раскрыть механизмы, лежащие в основе физиологических реакций на плацебо.

Опытным путем установлено, что реакция организма различается в зависимости от способа доставки плацебо (при приёме таблеток или инъекциях).

Также плацебо дают только ожидаемый, то есть известный заранее, терапевтический эффект.

И чем выше ожидания - тем сильнее эффект плацебо.

Действию плацебо подвержены далеко не все.

Чаще плацебо действует на экстравертов, людей с повышенным уровнем тревожности, мнительности, неуверенности в себе.

В октябре 2013 года было опубликовано исследование, демонстрирующее, что плацебо-эффект связан с повышением альфа-активности головного мозга.

Альфа-волны возникают в расслабленном состоянии, которое похоже на легкий транс или медитацию, — то есть в наиболее внушаемом состоянии.

Эффект плацебо оказывает значительное воздействие на нервную систему человека в области спинного мозга.

Но пока подробно описать механизм его воздействия так никто и не смог.

Что значил wow-сигнал из далекого космоса?.

15 августа 1977 произошло одно из самых загадочных событий в истории изучения космоса.

Доктор Джерри Эйман во время работы на радиотелескопе "Большое ухо" в рамках проекта SETI зафиксировал сильный узкополосный космический радиосигнал.

Его характеристики (полоса передачи, соотношение сигнала и шума) соответствовали ожидаемым от сигнала внеземного происхождения.

Поражнный этим, Эйман обвел соответствующие ему символы на распечатке и подписал на полях "Wow!".

Эта подпись и дала название сигналу.

Сигнал исходил из области неба в созвездии Стрельца, примерно в 2.5 градусах к югу от звёздной группы Хи.

Однако после долгих лет ожиданий повторения чего-то подобного ничего не произошло.

Ученые утверждают, что если сигнал и имел внеземное происхождение, то существа, которые его отправили, должны принадлежать к очень и очень продвинутой цивилизации.

Чтобы послать такой мощный сигнал, требуется как минимум 2,2-гигаваттный передатчик, который намного мощнее любого из земных (например, система HAARP на Аляске, одна из самых мощных в мире, предположительно способна передать сигнал до 3600 к.

В качестве одной из гипотез, объясняющих мощность сигнала, предполагается, что изначально слабый сигнал был значительно усилен благодаря действию гравитационной линзы; однако это по-прежнему не исключает возможности его искусственного происхождения.

Существует также версия, что сигнал был отправлен с перемещающегося инопланетного звездолёта.

Однако получил ли их кто-нибудь, неизвестно.

До сих пор wow-сигнал остаётся одной из главных загадок для астрофизиков.

Как неживая материя становится живой?.

В научном мире сегодня преобладает концепция биологической эволюции,согласно которой первая жизнь зародилась сама по себе из неорганических компонентов в результате физических и химических процессов.

То, как из неживой материи происходит живая, описывает теория абиогенеза.

Однако в ней существует масса проблем.

Известно, что основными компонентами живого вещества являются аминокислоты.

Но вероятность случайного возникновения определенной аминокислотно-нуклеотидной последовательности соответствует вероятности того, что несколько тысяч букв из наборного типографского шрифта будут сброшены с крыши небоскрёба и сложатся в определённую страницу романа Достоевского.

Абиогенез в его классическом виде предполагает, что такое "сбрасывание шрифта" происходило тысячи раз - то есть столько, сколько понадобилось, пока тот не сложился в требуемую последовательность.

Однако по современным подсчетам на это ушло бы на много больше времени, чем существует вся Вселенная.

При этом в лабораторных условиях все попытки создания искусственной живой клетки ни разу не увенчались успехом.

Полный набор аминокислот и нуклеотидов и простейшую бактериальную клетку по-прежнему разделяет пропасть.

Возможно, первые живые клетки очень сильно отличались от тех, что мы можем наблюдать сейчас.

Также большое количество ученых поддерживают гипотезу о том, что первые живые клетки могли попасть на нашу планету благодаря метеоритам, кометам и другим внеземным объектам.

Почему люди делятся на левшей и правшей?.

За последние 100 лет ученые довольно хорошо изучили проблему, почему люди преимущественно используют одну руку и почему чаще это именно правая рука.

Однако стандартного эмпирического тестирования правшей или левшей нет, так как ученые до конца не могут понять, какие механизмы участвуют в этом процессе.

Ученые расходятся во мнении, какой процент человечества является правшами, а какой левшами.

В целом считается, что большинство (от 70 % до 95 %) - правши, меньшинство (от 5 % до 30 %) - левши, также существует неопределённое число людей с наблюдающейся полной симметрией.

Доказано, что на леворукость и праворукость влияют гены, но точный «ген левши» пока не выявлен.

Существует доказательство того, что на склонность к использованию правой или левой руки могут влиять социальные и культурные механизмы.

Самый характерный пример этого, как учителя переучивали детей, заставляя при писании переключаться с левой руки на правую.

При этом на данный момент более тоталитарные общества имеют меньше леворуких, чем более либеральные общества.

Некоторые исследователи говорят о "патологической" леворукости, связанной с мозговыми травмами во время родов.

В 1860-х годах французский хирург Поль Брока отметил взаимосвязь между активностью рук и полушариями мозга.

Согласно его теории, половинки мозга соединены с половинками тела крест-накрест.

Но на данный момент известно, что эти связи не являются такими простыми, как их описывал Брок.

Исследования, проведенные в 1970-х годах, показали, что большинство левшей имеют одинаковую левополушарную активность, типичную для всех людей.

При этом только часть левшей имеют различные отклонения от нормы.

Изучая проблемы леворукости и праворукости приматов, учёные установили, что большинство животных в отдельной популяции является либо левшами, либо правшами.

При этом отдельные обезьяны часто развивают свои индивидуальные предпочтения.

В итоге у нас пока имеются только общие представление о причинах праворукости, и исследователям пока только предстоит детально разобраться во всех механизмах их формирования.

Почему мы спим?.

Мы спим 36 % своей жизни, но ученые не до конца не могут объяснить его природу.

Людям свойственен сон, поскольку это заложено в наших генах, но почему такое состояние появилось в процессе эволюции - загадка.

Кроме теплокровных животных (млекопитающих и птиц), ни у кого из живых существ этих форм сна нет, и в чем заключаются преимущества сна - до сих пор непонятно.

Ученые уже выяснили, что во время сна быстрее растут мышцы, лучше заживляются раны, а также ускоряется синтез протеинов.

Другими словами, сон помогает организму восполнить то, что он потерял во время бодрствования.

Недавние исследования доказали, что во время сна наш мозг очищается от токсинов, и если человек мешает этому процессу (иными словами - не спит), у него могут начаться психические отклонения.

В мозге генерируются новые синапсы, поэтому недосыпание грозит снижением способности приобретать, обрабатывать и вспоминать информацию.

Во время сна мозг часто "проигрывает" некоторые эпизоды, которые случились с нами в течение дня, и, по мнению исследователей, этот процесс помогает укрепить нашу память.

Хотя содержание сновидений определяется реальными впечатлениями, наше сознание во сне отличается от нашего сознания в период бодрствования.

Во сне наше мироощущение оказывается гораздо более образным и эмоциональным.

Мы видим различные картины, переживаем по их поводу, а осмыслить должным образом не можем.

Ученые полагают, что синхронизирующие механизмы, господствующие в сонном мозге, в большей мере связаны с первой сигнальной системой и эмоциональной сферой.

Но что же представляют собой сновидения, ответить однозначно пока нельзя.

Почему кошки мурлычут?.

Никто не знает наверняка, почему кошки мурлычут.

Мурлыкание отличается от многих других звуков, издаваемых животными, тем, что вокализация происходит на протяжении всего дыхательного цикла (и на вдохе, и на выдохе).

Когда-то считалось, что звук производился благодаря потоку крови, проходящему через нижнюю полую вену, но теперь большинство ученых согласны, что в процессе извлечения звука участвуют гортань, мышцы гортани и нейронный осциллятор.

Котята учатся мурлыкать, как только им исполняется пара дней.

Ветеринары предполагают, что их мурлыканье означает что-то наподобие человеческих слов "мама", "я в порядке" или "я здесь".

Эти звуки способствуют укреплению связей между котенком и его матерью.

Опровержение мифов об IQ: то, что мы должны знать.

Но когда котенок вырастает, он также продолжает мурлыкать, и многие исследователи убеждены, что во взрослом возрасте этот звук связан с удовольствием и радостью.

Иногда же кошки мурлычут при получении травмы или при болезни.

Доктор Элизабет фон Муггенталер предполагает, что мурлыканье и низкочастотные колебания, которые оно производит, являются "естественным механизмом самолечения" и укрепляют, заживляют раны и облегчают боль.

Голосовая особенность домашних кошек не уникальна.

Другие виды семейства кошачьих, такие как рыси, гепарды и пумы, также мурлычут.

Хотя некоторые большие кошки (львы, леопарды, ягуары, тигры, снежные барсы и дымчатые леопарды) не умеют этого делать.