«Химия и Жизнь», Декабрь 2022

Фонд Андрея Мельниченко каждый год проводит Детский научный конкурс — ДНК, в котором участвуют несколько сот школьников со своими проектами. Посмотрим на лучшие работы конкурса 2022 года.

Нобелевскую премию по физике за 2022 год дали Алену Аспе, Джону Клаузеру и Антону Цайлингеру за эксперименты со спутанными фотонами, установление факта нарушения неравенства Белла и пионерские работы по квантовой информатике. Главным применением изученных ими явлений стала квантовая связь, тот самый защищенный от прослушивания квантовый телефон, который год назад связал корпуса МГУ имени М.В. Ломоносова. Поскольку это явление уже не раз обсуждалось на страницах журнала, имеет смысл остановиться на деталях той работы, которую провели будущие лауреаты.

На основе спутанных квантовых состояний человек создал защищенную от злоумышленников связь и надеется заполучить квантовый компьютер, возможности которого сопоставимы, а то и превосходят возможности человеческого мозга. А что, если само человеческое сознание есть результат работы квантового компьютера, спрятанного в мозгу?

Палеонтологи провели детальное десятилетнее исследование окаменелого членистоногого, принадлежавшего к вымершей группе бронированных лобопод. К удивлению ученых оказалось, что голова и останки самого древнего из ныне известных мозга не состоят из сегментов. Это значит, что он развивался отдельно от нервной системы туловища. По-видимому, находка заставит переписать разделы учебников биологии, посвященные эволюции мозга членистоногих.

Обзор научных работ о методах эффективного обучения, которые появились за последнее столетие, вышел в журнале Nature Reviews Psychology. Главный вывод авторов состоит в том, что ключ к эффективному усвоению любого знания – это совмещение постепенного с перерывами освоения информации, а также ее повторение. Модная тема дистанционного обучения составляет особый предмет академической статьи. Обзор акцентирует внимание на применении цифровых методов для внедрения двух основных методов обучения, однако не утверждает их исключительность. Представляется, что выдающиеся мысли психологов очевидны как любому школьному учителю, так и выпускнику приличного вуза.

Нейрофизиологи изучили, как возникает память об испытанном страхе в эмоциональном центре мозга миндалине. Во время опытов на мышах они установили, что нейротрансмиттер стресса норадреналин стимулирует координацию между нейронами базолатеральной части миндалины и возбуждает там определенную популяцию тормозных нейронов. Их цепи генерируют повторяющиеся всплески электрических разрядов, которые изменяют частоту волн гамма-ритма мозга в миндалине. Такой переход от спокойного состояния к возбужденному и формирует память о страхе.

С помощью тканей головного мозга, выращенных in vitro из стволовых клеток человека, ученые выяснили, как алкоголь влияет на развитие нервных клеток на молекулярном, клеточном и тканевом уровнях. Авторы подвергали ткани мозга действию алкоголя на разных этапах их роста, соответствующих развитию человеческого зародыша. Обнаружены множественные патологии в эволюции клеток, изменения их цитоскелета, нарушения при образовании синаптических связей между нейронами и пр. Электрическая активность тканей также сильно отличалась от нормальной. Вред алкоголя оказался глубоким и многосторонним. Безопасной дозы для беременных не существует, любая порция алкоголя оказалась опасна для развития зародыша и здоровья будущего ребенка.

Cоциологи и психологи изучили статистику влияния малых доз алкоголя на серое и белое вещество мозга. Ученые использовали биобанк Англии, самую большую базу данных о 37 тысячах здоровых британских граждан, которая содержит томограммы их мозга, данные о потреблении алкоголя и их социальном положении. Дозы исследователи измеряли порциями в 8 грамм этанола. Статистика показала, что уже несколько порций в сутки уменьшает общий объем мозга и местный объем серого вещества, а также изменяет микроструктуру белого. Говоря по-русски, стопка в день – и ты болен на голову.

Имя Чарльза Дарвина слышал каждый. Треть века назад лауреат Нобелевской премии по химии Манфред Эйген назвал дарвиновский естественный отбор важнейшим законом природы. Но понимание идей Дарвина до сих пор вызывает трудности даже у образованной публики. Неужели невероятно сложные формы живых организмов образуются на основе обычных мутаций — в сущности, случайных поломок? Достаточно ли этих мутаций для эволюции? Наконец, актуальна ли теория Дарвина сейчас — в начале XXI века? Попробуем ответить на эти вопросы, опираясь на работы современных ученых.

Декабрь — время новогодней елки, мандаринов и орехов. Естественно, грецких. Они такие большие, красивые, вкусные, а если их аккуратно расколоть, из половинок скорлупы получаются чудесные лодочки. Давайте посмотрим, чем еще нас может порадовать этот великолепный плод.

С 2014 по 2021 год группа японских ученых замеряла изотопные отношения благородных газов и CO₂ из фумарол активного вулкана Кусацу-Сиранэ. Геофизикам удавалось фиксировать микроследы мантийного He³, а также соотношение Ar⁴⁰/He³. Оно связано с интенсивностью дегазациии магмы, образованием пузырьков газа и отделением их от ее жидкой части. Объем образовавшейся пены определяет плавучесть магмы и объем газов, которые поступают в природный гидротермальный реактор вулкана.

Зонами субдукции геологи называют те геологически активные регионы планеты, в основном на побережьях, где сходятся тектонические плиты. Недостаток знаний о них заставил национальный научный фонд США разработать широкую программу исследований. Ее цель состоит в объединении усилий ученых разных специальностей, размещении новых приборов в опасных регионах и разработке более точных геологических моделей. Экспериментальные усилия будут сконцентрированы на чилийской зоне субдукции, которая гораздо активнее североамериканской и аляскинской. В проекте примут участие 74 ученых из 55 университетов США.

Ученых университета Миннесоты представили результаты последних четырех лет съемки поверхности Земли с помощью высокоразрешающих спутников. Самые детальные топографические карты показывают приполярные регионы планеты. Это регионы от 60° северной широты, включающие Скандинавию, Гренландию, северную Канаду, и Сибирь, а также области от 60° южной широты с непрерывной картой Антарктиды. Ее ученые планируют обнародовать нынешней зимой. Разрешение изображений в 0,5 м позволяет видеть отдельные озера, дороги, здания и даже деревья. Картографы заключили партнерский договор с сервисом Амазон о том, чтобы в его виртуальном хранилище карты были доступны бесплатно всем желающим.

История климата Земли, к примеру, записанная в слоях льда Гренландии, показывает, что резкие перемены прошлого были результатом замедления Атлантической Меридиональной Опрокидывающей циркуляции. С замедлением этого планетарного течения, переносящего тепло на север Атлантики, многие ученые связывают изменение климата. Для проверки гипотезы о связи климатологи США разработали новую модель климата. Она дает охлаждение воды за счет атмосферных ветров даже при постоянстве океанических течений. Исследователи делают вывод, что роль океана невелика, а основной источник изменения климата лежит в атмосфере.

Миллиарды лет существования жизни на Земле наводят на мысль о том, что есть механизм обратной связи, который стабилизирует параметры нашей планеты, в частности, сохраняет ее температуру в приемлемом диапазоне. Ученые Массачусетского технологического университета подвели математическую базу под эти рассуждения. Они проанализировали график средней температуры планеты за последние 66 миллионов лет на основе критерия стабильности, который дает теория стохастических дифференциальных уравнений. Вычисления с временным шагом от сотен лет до десятков миллионов лет показали стабилизацию в интервале от 4 до 400 тысяч лет. На промежутках в миллионы лет стабилизации найдено не было.

Людям впечатлительным, наделенным живым воображением, лучше сейчас пойти и почистить зубы и лишь потом продолжить чтение. Потому что речь у нас пойдет о кариесе.

В предыдущих номерах мы познакомили наших читателей с висцеральной практикой, а также дали представление о безынструментальных диагностических методах. Эти древние медицинские разделы воссозданы по крупицам и углублены выдающимся врачом, нашим современником Александром Тимофеевичем Огуловым. Серию публикаций мы завершаем рассказом о его теоретических представлениях. Речь пойдет о взаимосвязях внутренних органов человека, проявляющихся при недомогании, болезни и выздоровлении.

Рассеянное скопление обычно имеет два хвоста из звезд, движущихся впереди и позади него по орбите вокруг центра галактики. Немецкие астрономы изучили пять скоплений из близких галактик и нашли, что в каждом из них в отстающем хвосте звезд меньше. Кроме этого ученые обнаружили, что эти скопления живут меньше, чем предсказывает теория Ньютона. Компьютерные расчеты показали, что малые времена жизни и данные о распределении звезд хорошо описывает не закон всемирного тяготения Ньютона, а теория MOND, предложенная в 1983 году физиком М. Мильгромом.

Спутник Марса Фобос покрыт многочисленными полосами борозд, которые простираются почти по всей поверхности, часто параллельны и имеют одинаковую ширину. Для объяснения их происхождения группа астрофизиков провела расчет растягивающих поверхность Фобоса механических напряжений в стандартной для малых небесных тел модели «кучи гравия» с упругой оболочкой. Напряжения возникают из-за приливных сил со стороны Марса. Расчет показал, что растяжение может вызывать появление глубоких трещин параллельных друг другу в направлениях широт и долгот Фобоса. Раскрытие трещин вызовет опадание материала их стенок на дно, что и приводит к наблюдаемому виду борозд.

Группа астрофизиков на основе трехмерной модели астероида Эрос провела измерения отношений глубин его кратеров к их диаметрам. Астероид размерами 37x11x11 км принадлежит к семейству тел, которые представляют опасность для нашей планеты. Оказалось, что при диаметрах более 500 м кратеры углубляются с удалением от крупного кратера Шумейкер размером в 7,5 км. Это значит, что они были стерты выбросами породы и поверхностными волнами от породившего кратер удара небесного тела. Авторы заключают, что метеориты и семейства астероидов размерами менее 10 км могут рождаться от околоземных астероидов при каскадных столкновениях.

Вышел обзор наблюдений околоземных астероидов радиотелескопом Аресибо в 2017-2019 годах. Среди широкой публики радар печально знаменит тем, что в декабре 2О20 года разрушился, не дожив три года до своего шестидесятилетия. Работа содержит параметры 191 астероида. Астрофизики определили размеры 167 из них, а для 112 получили поляризационные данные о минералогии поверхности. Два астероида оказались обогащены металлами. Для 37 тел наблюдателям удалось выяснить очертания, геометрические размеры и детали поверхности, а также периоды их вращения.

Астрофизики уточнили параметры нейтронной звезды HESS J1731-347. Ее радиус оказался чуть большим 5 км, а масса равна 0,77 массы Солнца. По современной теории нейтронные звезды не могут иметь массы меньшие 1,17 от солнечной. Ученые стоят перед дилеммой: либо их теория неверна, либо открыта первая кварковая звезда. В этих теоретических объектах нейтроны при высоких давлениях распадаются на u и d-кварки. Кварковые звезды должны образовываться при аккреционном сжатии белых карликов, содержащих кварковое вещество в их центрах.

Домашний баловень, обычный рыжий кот, пригрелся на Люсиных коленях. На такого глянешь и сразу поймешь, что это не какой-то там Мурзик, не Пушок, а именно Барсик. Барсик делал вид, что вместе со всеми слушает песни с телевизионного экрана, а на самом деле тонким прищуром тайком зарился на серебристый дождик, переливающийся в огоньках елочной гирлянды...

Книга — не только отдельный предмет, но и важнейшая материально-духовная форма культуры Нового времени: автономный, дискретный продукт словесно-творческой деятельности, воплощенный в печатной форме.

Как превратить это фаянсовое чудо техники в доброго помощника, способного предупредить о проблемах со здоровьем? О первых шагах к этому рассказали Дэвид Анкалле и Мая Гатлина на 183-й встрече Американского акустического общества.

Союз охраны птиц России объявил птицей 2023 года самого крупного кулика — большого кроншнепа.

Последний год знамения не радовали: внезапно случались природные катаклизмы, с которыми нечисть справлялась при помощи сильного колдовства, причем Водяной клялся, что озеро вышло из берегов не по его вине, а само по себе. Полевому тоже доставалось — на поля налетела воздушная армия саранчи, и, если бы не Баба Яга, окрестные деревни наверняка остались бы без урожая...