Каким стилем плавать?



Не могу сказать, что сильно интересуюсь спортом (хотя в своё время «доплыл» до кандидата в мастера спорта по плаванию). К тому же в случае со спортом, совсем уже превратившимся в шоу-бизнес, вопрос об эффективности той или иной спортивной дисциплины приобретает некую двусмысленность. Но на вопрос моего сына «почему, когда плывут вольным стилем, всегда выбирают кроль?», было интересно ответить с инженерно-научной точки зрения.

Брасс является самым медленным из всех четырех олимпийских стилей, потому что в нем в исходное положение для гребка руки должны пройти под водой, а это создает дополнительное сопротивление среды. В трех других стилях руки выходят на исходную позицию по воздуху, однако в кроле руке и кисти во время гребка можно придать куда более удобные угол и форму по сравнению с плаванием на спине — это связано с устройством наших суставов. Во время плавания баттерфляем часть затраченной энергии уходит на подъем торса пловца из воды перед гребком, а это значит, что она не будет потрачена на продвижение вперед.

Поскольку часть энергии неизбежно тратится на преодоление турбуленции на поверхности воды, то самым быстрым представляется плавание в полностью погруженном состоянии, под водой. Но на соревнованиях это запрещено из соображений безопасности — пловцы должны вынырнуть из воды не далее чем в 15 м от старта.

Есть еще наипопулярнейший стиль «по-собачьи», которым пользуется половина посетителей курортов. Но он не входит в число олимпийских. Правда, при плавании вольным стилем можно плыть «по-собачьи» (мне так кажется, что «вольный стиль» предполагает, что спортсмен имеет право выбрать любую манеру передвижения, кроме подводной), но на победу тогда не стоит рассчитывать, как вы понимаете.

Какого цвета космос?

Да никакого. Космос не имеет цвета, поскольку приходящее оттуда излучение лежит вне видимого спектра. В видимый спектр попадает только свет от звёзд. Но мы привыкли видеть в разных изданиях прекрасные «космические» картинки — в чём же тут дело?



Вот на этой фотографии, скажем, видна Конская Голова (Barnard 33) — тёмная туманность в созвездии Ориона. Красиво, да? Есть еще и всем известная туманность Ориона, она правее и вверх, если смотреть от Конской Головы (на этом фото ее не видно) — она еще прекраснее. Но почему же, подняв голову ночью, мы этого всего не видим? Может, просто далеко? А если подлететь поближе к туманности, мы ее сможем увидеть вот в этих симпатичных фиолетово-розовых тонах? Увы, нет.

Разве что сама туманность была бы поярче, потому что занимала бы больше места. Правда, ее «поверхностная яркость» (количество света на единицу площади) не увеличилась бы. Так что она бы выглядела такой же тусклой, как и при взгляде на нее в мощный телескоп на Земле. К сожалению, при таком низком уровне свечения, глаз практически не может различать цвета. Разве что какие-то слабые намеки. Возможно, вы смогли бы увидеть зеленый цвет (водород), голубой (кислород), красный (азот) и фиолетовый (гелий). Но, конечно, это были бы вовсе не такие яркие впечатляющие цвета, как на красивых фото, сделанных космическим телескопом «Хаббл».
Чтобы получить такие изображения, астрономы используют сверхдлинные выдержки (в десятки часов), сверхчувствительные цветоразличительные инструменты, а также, не станем скрывать, еще и подкрашивают готовые изображения.

Наука и искусство

Наука и искусство — близнецы-братья. Только мы об этом успели забыть. Как и о многом другом: что юмор и веселье, например, должны сопровождать правильного ученого, а то у него ничего не получится.
Человек когда-то создал два поистине могучих средства познания природы и самого себя - науку и искусство. Искусство возникло раньше науки, оно вначале вбирало в себя все формы человеческого познания. А потом они разделились, и в глазах большей части населения стали противоположностями, богом и маммоной, льдом и пламенем. Хотя познавать мир только справа или только слева не достаточно, познание должно быть гармоничным. Чтобы вспомнить о такого рода вещах, нужны незашоренное сознание и незамыленный взгляд — такой, например, как у одного из моих любимых карикатуристов и рисовальщиков, Розмари Моско. Она уроженка Оттавы и всю жизнь ее, по ее собственному выражению, «разрывало между наукой и искусством». Она стала натуралистом, и может рисовать природу, восхищаясь ей и познавая ее одновременно. А иногда и посмеиваясь над ней или теми, кто ее изучает. Завидую.
Если интересно, зайдите на сайт Розмари и посмотрите на ее рисунки — ручаюсь, оно того стоит. См. http://birdandmoon.com/

Много углекислота мало

Одна из самых интересных и неожиданных научных статей, которые я прочитал в последнее время, поведала о том, что углекислый газ в атмосфере, оказывается, с каждым годом всё быстрее связывается и океаном, и сушей (здесь статья в Nature, а вот тут подробно на русском).

А вкратце вот что: все мы знаем, кто лучше, кто хуже, но почти без исключения, что хозяйственная деятельность человека в последние столетия (а особенно в XX веке)  приводит к тому, что в атмосферу ежегодно попадает огромное количество углекислого газа (CO2). И это, мол, является одним из факторов глобального потепления (по господствующей сейчас теории, которой противостоят довольно сильные альтернативные). Он, разумеется, поглощается в какой-то степени - на суше это, скажем, древесина и другие ткани растений, и органическое вещество почвы. Это хранилище кратковременное, потому что спустя годы, в крайнем случае десятилетия, углекислота возвращается в атмосферу из дыхания существ, потребляющих эту органику. Океан - куда более долгое хранилище, в нем часть углерода может попадать в толщу и храниться там тысячелетиями.

Так в чём открытие, спросите вы? А вот в чём - последнее время приходилось то и дело читать, что резервы и суши, и океана уже полностью использованы, они больше не могут накапливать углерод, и сейчас всем нам настанет сами знаете что, вот буквально совсем немного осталось. Но ряд американских ученых (в основном Эшли Балантин из Колорадского университета в Боулдере и его коллеги из других университетов) изучили ситуацию за последние 50 лет, по которым у нас есть точные инструментальные данные. Оказалось, что скорость усвоения углерода Землей с каждым годом повышается!

Посчитали они это простым способом - зная изменения в составе атмосферы, можно вычесть из нее «антропогенную» углекислоту и рассчитать интенсивность связывания СО2 для каждого года. В общем, за полвека скорость связывания увеличилась в два раза (до примерно 5 млрд.тонн в год). Углекислота в атмосфере хоть и накапливается, но совсем не такими темпами, как было принято думать.

Переселение душ. У крыс.

Наука умеет много гитик. Однако за последние пару столетий мы привыкли, что все «гитики» лежат в научной области. От серьезного биолога не ожидаешь, что он, например, займётся изучением переселения душ. Но в последние годы чего только не случается.

Вот, скажем, пару дней назад один из моих коллег в закрытом листе рассылке научных журналистов и популяризаторов науки поделился поразительной находкой — в последнем номере журнала "Бюллетень экспериментальной биологии и медицины" (издательство РАМН) он наткнулся на статью "Бесконтактная передача приобретенной информации от умирающего субъекта к зарождающемуся. экспериментальное исследование на крысах". Чтобы было немного понятнее, о чём речь, вот вам краткое резюме: «Крыс-самцов Вистар обучали находить скрытую под водой платформу в водном лабиринте Морриса, после чего их умерщвляли, в то время как в том же помещении происходило спаривание интактных животных. Потомство животных, спаривавшихся во время умерщвления обученных и необученных самцов, оценивали по способности к обучению в лабиринте Морриса. Результаты свидетельствуют о том, что самки крыс, зачатые в момент смерти обученных самцов, достоверно быстрее достигает подводной платформы».

Shutterstock

Понимаете, да? Обученным крысам отрезают голову, а в это время других крыс заставляли иметь половые сношения, и их потомство, не существующее в этот момент иначе чем в виде половых клеток родителей, восприняло их опыт. Ментальными флюидами, видимо. По воздуху. А вот интересно, как они определяли момент зачатья? Дьявол ведь в деталях. А главное вот что: «Результаты исследования свидетельствуют о возможности бесконтактной передачи информации о предшествующем обучении от умирающего организма к зарождающемуся, не имеющему в это время никаких органов восприятия известных типов информации». Всё, можно смеяться.

Подписана эта галиматья тремя фамилиями (Судаков С.К., Назарова Г.А., Алексеева Е.В.), из которых первая принадлежит аж целому директору НИИ Нормальной физиологии им.Анохина РАМН (он же сын предыдущего директора этого уважаемого института). Весь эксперимент проделан на двух группах по 20 крыс. На таком мизерном материале уважаемые ученые ухитрились доказать переселение душ. У крыс.

Надеюсь, никто из церковных иерархов не прочитает эту работу, иначе учёным грозит строгая епитимья за профанацию священных идей. Зато надеюсь, что прочитает кто-то из академиков чином повыше — потому что за такое наплевательское отношение к науке нужно как минимум строго указывать. Даже директорам институтов.

Сколько атомов в пленке

Что только не приходит в голову любознательным читателям журнала «Наука в фокусе». «В сколько атомов толщиной пищевая плёнка», говорите? В редакции у нас нет электронного микроскопа. Но, впрочем, тут можно обойтись и без микроскопа и просто посчитать.


Смотрите: согласно техническим данным, предоставляемым крупнейшими производителями такой пленки, она обычно бывает толщиной в 12–13 микрон (0,012-0,013 мм). Два самых часто используемых материала для ее производства — поливинилиденхлорид (ПВДХ) и полиэтилен низкой плотности (ПЭНП). Возьмем в качестве примера ПВДХ: ширина связи хлор-углерод-хлор в молекуле ПВДХ равняется 0,28 нанометра. Если мы примем, что в пленке эти молекулы упакованы достаточно плотно, то это даст нам толщину пленки примерно в 140 тыс. атомов.

А ведь правда же, казалось, что там толщина атомов 10? Ну, может, сто. Она ж совсем прозрачная! Но нет, 140 тысяч. Ответ на заданный выше вопрос — хороший способ продемонстрировать, насколько всё-таки мал атом.

Неизвестный бозон

Думать, что если тебе известно что-то, то об этом непременно знают и другие — обычно ошибочно. Даже с базовым набором истин можно напороться — ведь наверное же все знают, кто сформулировал закон всемирного тяготения, верно? Вот вы знаете? Кто? Эйнштейн? Гм... Так что не думаете, что если вы что-то знаете про бозон Хиггса, то и остальные в курсе, то это вряд ли. То, что известно urbi et orbi, сводится к содержанию вот этой картинки.


Во всяком случае, за последнюю неделю меня неоднократно спрашивали, что такое бозон, почему все его искали и какой Хиггс его потерял, и точно ли нашли именно его (ведь он же маленький совсем, как можно быть уверенным, что это не другой бозон?). Подробнее мы ответим в развернутой статье следующего номера журнала "Наука в фокусе" (или почитайте у Игоря Иванова на "Элементах" прямо сейчас), а пока — в нескольких словах.

Итак:
1. "А вы вообще то нашли, что искали?" Большинство физиков в данный момент уверены, что это именно хиггсовский бозон, потому что его свойства слишком хорошо похожи на предсказанные свойства бозона Хиггса.
2. "Чего это вы все так расшумелись по этому поводу?" Нет, это не рядовое открытие обычной частицы. Новых адронов (не аНдронов, обратите внимание, потому и коллайдер аДРонный, а не аНДронный) понаоткрывали за последние годы столько, что все перечислять нет смысла. В частности, один из пунктов программы БАК как раз предусматривает изучение так называемых прелестных барионов. Но все открытые адроны были вполне ожидаемые, состоящие из известного набора кварков. Но в данном случае речь идет об открытии нового типа материи, а не какой-то новой частицы. До этого физики имели дело лишь с частицами вещества (электроны, протоны и пр.), либо с частицами —переносчиками взаимодействия, квантами силовых полей (фотоны, глюоны, тяжелые W- и Z-бозоны). Но бозон Хиггса не является ни тем, ни другим; это «кусочек» хиггсовского поля, которое занимает отдельное, специальное место в устройстве нашего мира.
3. "Откуда вы знаете, что это именно он? Может, случайность?" В естественных науках открытие считается обычно открытием, когда вероятность статистической флюктуации на некотором обрабатываемом массиве данных менее процента. В физике всё строже: в данном случае вероятность случайной флюктуации составляет менее миллионнной доли. Кроме того, это не единичный факт - наблюдения велись несколько лет, и данные по 2011 и 2012 году вполне совпадают. Конечно, может быть, это и не бозон Хиггса. На нем же не написано, в конце концов. Однако гипотеза о том, что найдена частица, которая рождается и распадается примерно как хиггсовский бозон, связана с другими частицами таким образом, как ожидается от хиггсовского бозона, но им при этом не является, — очень неправдоподобна.
4. "И что всё это значит?". Что жизнь невыносимо скучна, что стандартная модель мира подтвердилась и не надо выдумывать новую, и что революций в физике не будет, о ужас! Шутка. Это значит, что мы стали гораздо больше знать о мире. И это нам пригодится, это точно.
Фото:

Долететь до звезды


В своё время для меня очень неприятным открытием стал тот факт, что в открытом космосе находиться опасно для жизни - даже внутри корабля. Вот, например, путешествие на Марс - каковы основные проблемы при подготовке? Конечно, двигатель; конечно, попасть в «окно», и пр. Но самое-то главное - ионизирующее излучение. На Земле (и отчасти на близких к Земле орбитах) нас защищают атмосфера и мощное магнитное поле планеты. При полете на Марс этой защиты не будет. При полете к далеким звездам - тем более. Фантасты, много размышлявшие над тем, как повысить скорость межзвездного транспорта, и как контактировать с другими цивилизациями, совсем не думали о том, как в окрестностях чужой звезды защищаться от ее губительного излучения.

Есть и другие не слишком очевидные проблемы, связанные с межзвездными перелетами. Например: мы вроде бы хорошо представляем, что звезды очень далеко. Но попробуйте мысленный эксперимент - соорудите модель системы Земля — Луна с соблюдением масштаба в 20-метровой комнате. Ближайшая звезда — альфа Центавра — окажется при этом там, где находится настоящая Луна. Не правда ли, эта пропорция впечатляет куда больше, чем слова про миллиарды миллиардов километров, а тем более про какие-нибудь парсеки. Чтобы достичь ближайших звезд в разумные сроки, скажем, за десятилетия, придется увеличить нынешнюю скорость космического транспорта в десятки тысяч раз.

Или взять проблему ориентации в глубоком космосе. Или проблему космической пыли - несмотря на то, что ее зерна могут иметь размеры в миллионные доли метра, звездолет, пролетевший 10 световых лет, получит тысячу ударов таких пылинок на каждый квадратный миллиметр поверхности. По дороге к альфе Центавра корабль будет подвергаться постепенной эрозии от таких ударов, которые во время путешествия «съедят» слой в 1,3 см с его оболочки. А если попадутся пылинки чуть побольше?

В общем, завтра мы к звездам еще не полетим - пока не готовы. А про проблемы межзвездных перелетов мы напечатаем большую интересную статью в следующем номере журнала «Наука в фокусе».
Страницы: 1 | 2 | След.