К числу самых опасных последствий парникового эффекта относят глобальное потепление – правда, не все ученые согласны с тем, что изменения климата земли столь тесно связаны именно с наличием парниковых газов в атмосфере. Но даже если допустить, что изменения климата зависят от каких-то иных причин, воздействие парникового эффекта в целом резко негативно. Гибель множества видов животных и растений, рост заболеваний, загрязнение воды, земли и воздуха… Перечислять можно очень долго. Что же нам делать?
К числу необходимых мер ученые относят переход на новые виды топлива – углеродосодержащие, активно использующиеся сейчас, особо опасны. Нужно ограничить количество выхлопных газов, использовать фильтры, искать альтернативные источники энергии, сократить вырубку лесов, повышать «экологическую сознательность» населения… Но окажемся ли мы способны на это?
По некоторым подсчетам, за последние полтора столетия количество углекислого газа в воздухе увеличилось на 25%
№ 94Солнце мое… Основы гелиобиологии
В конце XX – начале XXI века связь физики с другими науками становится все более прочной. Множество научных проблем и вопросов помогла решить биофизика – наука, изучающая физические процессы, протекающие в биосистемах, и это направление сейчас весьма популярно, особенно в свете многих экологических проблем.
Особым разделом в биофизике является гелиобиология, изучающая влияние изменений активности Солнца на различные организмы. Основоположником этой науки считается Александр Леонидович Чижевский (1897–1964). Все его заслуги сложно даже перечислить, но именно Чижевский сформулировал зависимость между солнечной активностью и разнообразными реакциями живых организмов. Он ввел понятие так называемого «Z-фактора», неопределимого физическими опытами, но имеющего определяющее значение для связей Солнца и Земли. Правда, ряд ученых считают, что этот таинственный фактор – не что иное, как проявление магнитного поля Земли, связь которого с солнечной активностью уже почти никто не подвергает сомнению.
На Солнце наблюдаются особые образования с повышенной яркостью – факелы, а также с пониженной яркостью – пятна
Именно гелиобиологи доказали влияние солнечной активности на рост растений и процессы миграции животных, на обострение хронических заболеваний и скорость размножения бактерий. Правда, механизмы этих связей пока еще не изучены до конца, но ведь именно наличие неразгаданных тайн делает любую науку привлекательной! Гелиобиология достаточно молода, но эта область знания тесно «сотрудничает» с другими: медициной, астрономией, даже психологией.
А. Л. Чижевский был не только физиком, биологом и химиком: он писал стихи, занимался живописью, увлекался философией. Иногда его называют «Леонардо да Винчи ХХ века»
№ 95Биороботы. Реальность и фантастика
В фантастических фильмах и литературе часто эксплуатируется образ биоробота – гибрида человека с машиной. «Категории» биороботов и их назначение могут несколько разниться в зависимости от сюжета, но в большинстве случаев их объединяет то, что вместо мозга у них некое подобие компьютерного процессора. В целом же он внешне может никак не отличаться от обычных людей. Может ли биоробот испытывать эмоции, чувствовать боль, насколько он вынослив и независим от разных источников энергии – ответы на эти вопросы в основном зависят исключительно от фантазии авторов книги или кинофильма.
Но в реальной жизни схожие технологии тоже существуют. Правда, до замены мозга процессором пока дело не дошло, но, к примеру, искусственные (бионические) конечности уже применяются в мире достаточно широко.
Примитивные протезы, призванные компенсировать утрату руки или ноги, существовали еще в незапамятные времена, но, конечно, их нельзя даже сравнивать с современными. Бионические протезы оснащены множеством датчиков, которые улавливают импульсы, направляемые телом человека. Таким образом, «умная» конечность, которая по сути является высокотехнологичным роботом, не просто помогает своему хозяину удержать стакан с водой или нанести удар по футбольному мячу – она полностью встраивается в систему функционирования его организма.
Робота придумал… Леонардо да Винчи. В его записях есть чертежи машины, похожей на человека и имитирующей его действия.
В настоящее время ученые уже обсуждают возможность полного отказа даже от таких совершенных протезов и переход к технологиям лабораторного восстановления органов взамен утраченных. Получится ли? Посмотрим.
Несколько лет назад компания EKSO Bionics представила роботизированный экзоскелет нижней части тела, который может вернуть способность ходить человеку с повреждением позвоночника
№ 96Голова моя голова! Что такое «метеозависимость»?
Обычно под метеозависимостью мы понимаем изменения самочувствия под влиянием погодных условий. А значит, состояние нашего здоровья также тесно связано с физическими процессами, происходящими в атмосфере и даже внутри Земли.
Наиболее популярна в списке проблем головная боль, которой многие страдают во время перепадов атмосферного давления. Они часто приводят к развитию гипоксии – снижению насыщенности тканей организма кислородом. Поэтому помимо «раскалывающейся головы» многие жалуются на проблемы с дыханием, сердцебиение, перепады настроения, тошноту. У метеозависимых людей часто обостряются хронические заболевания, нарушается сон… Неприятно, не правда ли? Надо сказать, что зачастую метеозависимость не является заболеванием сама по себе – это лишь симптом. Например, все перечисленное выше может сигнализировать о заболевании сосудов, которые в силу своего состояния слишком активно реагируют на изменения в атмосфере.
Поэтому, если вы страдаете такого рода зависимостями, не лишним будет посещение врача и обследование организма.
Серьезную ошибку делают те, кто считает, что метеозависимость – своего рода разрешение вести малоподвижный и вялый образ жизни. Напротив! Лежание на диване, отсутствие прогулок и повышенная жалость к себе еще никому не шли на пользу. Конечно, если у вас сильный приступ головной боли или проблемы с сердцем, нужно отложить все дела и заняться своим здоровьем. Но если вы совместно с врачом выяснили причину недомогания и назначили лечение, то, скорее всего, он порекомендует вам в первую очередь прогулки на свежем воздухе и занятия спортом!
В последнее время ученые сходятся во мнении, что увеличение количества метеозависимых людей может быть одним из последствий загрязнения окружающей среды
№ 97Все взаимосвязано и все случайно. Теория хаоса
Физика и математика славятся тем, что могут практически все описать при помощи формул и уравнений. То есть это науки, обладающие высокой доказательностью и возможностью проверить тезис опытным путем. Но… в ХХ веке появилась теория, которая пошатнула устоявшиеся представления. Оказалось, что далеко не все можно загнать в рамки точной науки!
Отцом теории хаоса называют американского математика и метеоролога Эдварда Лоренца (1917–2008). Ему же принадлежит ставшее нарицательным определение «эффект бабочки», так как именно Лоренц в 1972 году опубликовал статью «О возможности предсказаний: может ли взмах крыльев бабочки в Бразилии вызвать торнадо в Техасе?». Суть теории хаоса можно выразить так: иногда самые незначительные события имеют далеко идущие последствия, но не всегда даже при наличии явных причинно-следственных связей система будет полностью предсказуема.
Возьмем хотя бы такой простой агрегат, как стиральная машина. Да, мы можем с точки зрения науки объяснить принцип ее действия, но можем ли мы со стопроцентной уверенностью предсказать, как именно, в какую сторону повернется крутящийся в машинке носовой платок или рубашка?
Если же обратиться к более «научным» примерам, то можно сказать так: сторонники теории хаоса сомневаются в том, что, имея наглядные исходные данные, можно всегда точно спрогнозировать результат. То есть не всегда имеет смысл делать долгосрочные прогнозы в той или иной области. Но в любом случае научный прогресс, а значит, и необходимость исследований никто не отменял.
Иногда бывает обратная ситуация: исследования ряда явлений, казавшихся случайными, выявляют интересные закономерности!
№ 98Спираль ДНК: открытая благодаря рентгеновским лучам
Руководящую роль ДНК в вопросах генетики доказал в 1944 году сотрудник Рокфеллеровского университета в Нью-Йорке Освальд Эвери (1877–1955) путем опытов с «превращением» безопасных пневмококков в вирулентные. Начался поиск фактора, который за это отвечает. Выяснилось, что лишь одно вещество способствует трансформации – это ДНК, дезоксирибонуклеиновая кислота. Можно было разными способами разрушить элементы бактерии, но ДНК оставалась невредимой. И именно ее захватывали невирулентные пневмококки, перед тем как получить опасные свойства.
В 1952 году выводы Эвери были подтверждены американскими генетиками Алфредом Херши (1908–1997) и Мартой Чейз (1927–2003).
Следующие серьезные достижения были сделаны группой лондонских ученых во главе с Морисом Уилкинсом (1916–2004) и Розалинд Франклин (1920–1958), которой принадлежала идея использовать рентгеновские лучи в изучении сложных биологических молекул. В начале 1950-х годов они получили рентгеновские снимки структуры ДНК. Оказалось, что любая ДНК – это длинная молекула, состоящая из нуклеотидов – эти вещества являются источниками энергии, способствуют активации процессов в клетке и служат для связи разных систем. Нуклеотиды в строгом порядке выстраиваются в цепочку, причем в каждой молекуле ДНК таких цепочек две. Они спирально закручиваются вокруг друг друга. Химические свойства нуклеотидов обеспечивают строгий порядок: они не перепутываются и не нарушают свои связи…