Образовательный блог МТИ

Новый химический элемент будет назван в честь Коперника

Новый и самый тяжелый элемент периодической таблицы химических элементов полчит имя «copernicium» (коперникий) в честь астронома Николая Коперника.

«Мы хотим почтить память выдающегося ученого, изменившего наш взгляд на мир», пояснил выбор названия элемента Сигурд Хофманн, глава команды ученых, открывших элемент в Центре исследования тяжелых ионов GSI Гельмгольца в Германии. Напомним, что Коперник (1473–1543) открыл факт вращения Земли вокруг Солнца, тем самым проложив путь современному мировоззрению.

Элемент под номером 112 (теперь «Cp») был открыт 13 лет назад после бомбардировки свинцовой мишени ионами цинка в ускорителе частиц упомянутого центра.

Но так как за доли секунды новый элемент распадается, его существование требовалось доказать. И для доказательства необходимо было использовать невероятно скоростные и чувствительные методы анализа. Соответствующие эксперименты проводила команда из 21 исследователя из Германии, Финляндии, России и Словакии.

Тем не менее, Международный союз теоретической и прикладной химии лишь пару недель назад официально признал открытие. Официальное название элемента будет утверждено союзом в течение шести месяцев (это необходимо для того, чтобы научное сообщество могло обсудить название и в случае необходимости представить альтернативу).

С 1981 года эксперименты на ускорителе в Центре исследования тяжелых ионов позволили открыть 6 химических элементов с атомными числами от 107 до 112.

Ученые создали робота с мозгом крысы

Ученые из США создали робота, мозг которого состоит из нейронов крысы, сообщает AFP. Живой мозг Гордона (Gordon), как создатели создатели назвали робота, взаимодействует с механическим телом по Bluetooth.

Нейроны (от 50 до 100 тысяч), составляющие мозг Гордона, были выделены из эмбриона крысы, отделены друг от друга с помощью ферментной обработки и помещены в камеру с питательной средой, где поддерживается оптимальная для функционирования нервных клеток температура. В камере также находится сеть из 60 электродов, которые выполняют роль передатчика между живыми и механическими элементами робота. Электрический импульс, полученный от нейронов, с помощью электродов преобразуется в сигнал, который заставляет работать те или иные структуры Гордона.

В течение 24 часов после того, как нейроны были «вложены» в голову Гордона, между ними начали образовываться многочисленные связи. Через неделю ученые отметили появление активности, напоминающей активность мозга животного.

По словам Кевина Ворвика (Kevin Warwick) из Университета Ридинга, одного из создателей робота, Гордон способен самостоятельно обучаться. Он не получает внешних команд от человека или компьютера на выполнение какого-либо действия. Сейчас исследователи пытаются разработать оптимальную технологию обучения робота. В частности, они используют химические вещества, блокирующие или, наоборот, стимулирующие прохождение нервного импульса по тому или иному пути.

Создатели Гордона вырастили несколько различных «мозгов» для робота. Помещая их в Гордона, они могут менять его «личность». По словам Ворвика, отличия между вариантами «мозга» хорошо заметны. Один набор нейронов «обучаем» и хорошо реагирует на факторы окружающей среды, другой можно назвать упрямым.

Цель эксперимента по созданию биоробота — изучение механизмов хранения воспоминаний в мозгу. Кроме того, ученые надеются, что наблюдения за совместной работой нейронов «мозга» Гордона могут оказаться полезными для разработки лечения нейродегенеративных заболеваний, таких как болезнь Паркинсона или Альцгеймера.

Создатели Гордона сомневаются, что в будущем они смогут модифицировать робота, заменив крысиные нейроны на нейроны человека. Скорее всего, организации, контролирующие этичность научных исследований, не позволят использовать клетки человека, считает Ворвик. По его мнению, это ограничение не умаляет ценности работы, так как ученый считает, что различие между мозгом крысы и человека определяются, прежде всего, количеством нейронов. Так, крысиный мозг состоит приблизительно из одного миллиона нейронов, а мозг человека — из ста миллиардов.

По материалам www.securitylab.ru

Прогноз погоды: Грозы и выбросы антивещества

Гамма-лучи из далеких галактик? Возможно, следует поискать поближе. Ученые полагают, что источниками излучения, фиксируемого космическим гамма-телескопом Ферми, а также пучков антиматерии, являются обыкновенные земные грозы.

В 2009 году исследователи объявили, что космический гамма-телескоп Ферми, запущенный NASA, обнаружил гамма-лучи, появление которых было вызвано аннигиляцией антиматерии, порожденной молнией.

Теперь, после дополнительного анализа гамма-сигналов, производимых полученными в земных условиях позитронами (античастицами электронов), Майкл С. Бриггс (Michael S. Briggs) из Университета Алабамы и его коллеги считают, что для появления пучков античастиц не требуются какие-либо особые условия. Бриггс представил полученные данные на пресс-конференции Американского астрономического общества, прошедшей 10 января. Подробный отчет готовится к публикации в следующем номере Geophysical Research Letters.

«Идея о том, что любая земная гроза служит источником антиматерии, кажется пришедшей из научной фантастики, — комментирует Стивен Каммер (Steven Cummer) из Университета Дюка, не принимавший участия в исследовании. — Наша планета запускает в космос антивещество и, вероятно, делала это на протяжении сотен миллионов лет, а мы только сейчас узнаем об этом...»

По словам Бриггса, позитроны и электроны в грозовом облаке образуют гамма-вспышки — короткие выбросы гамма-излучения (Природа гамма-вспышек, которые наблюдаются с 1990-х годов, все еще недостаточно изучена). Когда позитроны встречаются с электронами, они аннигилируют, производя гамма-лучи с определенной удельной энергией: 511 000 электрон-вольт.

Телескоп Ферми, как правило, находился как раз над грозой, когда фиксировал гамма-лучи с такой удельной энергией. Но в четырех случаях ближайшие грозы бушевали в тысячах километров от того района, над которым находился спутник.

Например, 14 декабря 2009 года гамма-телескоп наблюдал область над Египтом, а единственную активную на тот момент грозу можно было обнаружить в Замбии, в 4500 км к югу. Гроза была вне зоны видимости телескопа Ферми, одна ко он зафиксировал гамма-лучи, характеристики которых соответствовали аннигиляции позитронов и электронов. Гамма-сигнал длился 30 миллисекунд и оказался самым продолжительным из всех записанных подобных сигналов земного происхождения.

Группа Бриггса предполагает, что электроны и позитроны, рожденные грозой в Замбии, отправились в космос вдоль линий магнитного поля Земли, чтобы достигнуть гамма-телескопа. Многие из них аннигилировали с электронами спутника сразу же, послужив источником мощной вспышки гамма-излучения, но некоторые миновали гамма-телескоп и лишь 23 миллисекунды спустя вернулись назад в результате магнитного отражения, чтобы вызвать вторую вспышку гамма-излучения.

Открытые пучки антиматерии «предоставляют нам важные сведения, которые можно использовать для создания целостной картины происходящего во время зарождения и распространения молний», — сказал Каммер.

По материалам www.popmech.ru

Ученые обнаружили останки древнейшей звезды

Астрономы обнаружили газ, оставшийся от древнейшей звезды, сообщается в пресс-релизе на сайте Кембриджского института астрономии, сотрудники которого проводили исследование. Как ожидается, полученные данные помогут узнать, как во Вселенной, первоначально состоявшей из легких элементов, в основном водорода и гелия, появились более тяжелые — кислород, железо и углерод.

Ученые из Кембриджа проводили исследование совместно с коллегами из Калифорнийского технологического института. Астрономы при помощи света, излучаемого квазарами, обнаружили останки звезды, которые образовались в результате взрыва, произошедшего в первый миллиард лет существования Вселенной.

По словам руководителя проекта Макса Петтини, количество углерода по отношению к железу в облаке газа было в 35 раз больше, чем у Солнца. «Это позволяет нам сделать вывод, что газ был выпущен звездой в 25 раз больше Солнца, которая первоначально состояла только из водорода и гелия», — заявил Петтини.

Астрономы надеются, что результаты их исследования помогут в изучении так называемых «темных веков» — периода в полмиллиарда лет после Большого взрыва (около 13,7 миллиарда лет назад) и до образования первых звезд. Изучение этого отрезка времени затруднено тем, что газ, заполнявший Вселенную, не пропускает свет и инфракрасное излучение.

Схематическое изображение возникновения Вселенной.

По материалам www.lenta.ru

Свет в мозгу: Нейро-оптоволокно

Целый ряд работ показывает странную способность нейронов испускать, поглощать — и проводить фотоны. Какую же роль играет эта способность в работе нашего мозга? Не являются ли они источником того, что каждый из нас привык называть кратким словом — «я»?

В последние годы растет число свидетельств тому, что фотоны играют важную роль в некоторых базовых процессах функционирования клетки. Обычно эти исследования проводят, изолировав живую ткань от внешних источников излучения, и наблюдая за происходящим. Они и показывают: подавляющее большинство клеток, если не все, излучают фотоны.

Высказываются гипотезы о том, что фотоны эти клетки могут использовать для коммуникаций. На этот счет имеются вполне достоверные свидетельства — по крайней мере, для некоторых бактерий, клеток растений и почек животных. Показано подобное и для нейронов головного мозга крыс. В начале 2010 г. было показано, что у тех же крыс спинномозговые нейроны способны проводить свет, как оптоволокно. Возникает закономерный вопрос: не используют ли нервные клетки свет, как еще один способ коммуникаций, помимо обычных импульсов? Может, это просто побочный продукт? Тот факт, что нейроны испускают фотоны, еще не означает, что они способны их «получать» и обрабатывать.

И вот недавно иранские ученые во главе с Вахидом Салари (Vahid Salari) высказали крайне интересную гипотезу о том, какую роль играют фотоны в работе мозга. Они начинают с замечания о том, что вообще множество нейронов содержат биомолекулы, несущие светочувствительные компоненты — скажем, порфириновые, пиридиновые, флавиновые кольца, ароматические аминокислоты. Основные «энергостанции» клетки, митохондрии, содержат несколько эффективно поглощающих фотоны липидных хромофоров. Фотоны способны поглощать и другие клеточные структуры — мембраны, жидкости и так далее, иначе клетки были б совершенно прозрачны. С учетом этого, ученые замечают, что было бы странным, если б фотоны НЕ оказывали никакого влияния на жизнь клетки.

По мнению ученых, в клетке может существовать механизм улавливания и передачи фотонов в нужные ее участки. «Оптоволокном» в этом случае выступает система белков-микротрубочек, формирующих внутренний «скелет» клетки, который обеспечивает не только динамику ее формы, но и создает «транспортные магистрали», вдоль которых по необходимости перемещаются различные органеллы клетки.

Фотоны, попавшие в такую микротрубочку нейрона в одной ее части, могут передаваться дальше, неся с собой определенный сигнал и позволяя нейрону координировать свою активность с нейронами в других частях мозга. По крайней мере, такая система работала бы эффективнее, чем обычная для электронов передача мембранной разницы потенциалов — та передает сигнал недостаточно быстро для подобной задачи. А между тем синхронизация активности нейронов в удаленных частях мозга действительно существует, и объяснить ее иначе пока не удается.

К слову, иранские ученые — далеко не первые, кто предположил некую особую роль, которую могут играть микротрубочки в работе мозга. Еще 15 лет назад знаменитый Роджер Пенроуз (Roger Penrose) — мы как-то раскрывали и другие его идеи относительно черных дыр («Без горизонта») и множественности миров («Циклическая Вселенная») — так вот, Пенроуз высказал довольно спорное мнение о том, что сознание есть продукт квантовомеханических процессов, протекающих в нейронах головного мозга.

По его мнению (гипотеза называется «квантовое сознание»), явления классической физики неспособны породить всю сложность человеческого мышления, и в нем обязательно должны играть значительную роль квантовомеханические процессы и явления. И в качестве поля, на котором эти процессы развиваются, Пенроуз как раз назвал микротрубочки нервных клеток. Отсюда легко сделать следующий шаг и решить, что именно квантовомеханическое поведение фотонов в микротрубочках — источник нашего сознания. Но мы, пожалуй, остережемся от таких неполитичных заявлений.

По материалам www.popmech.ru

Астероид ли виновен в гибели динозавров?

Странная находка, на первый взгляд, способная опровергнуть версию о виновности астероида в гибели динозавров, объяснена.

Сегодня большинство ученых соглашается с тем, что за массовое вымирание видов, приведшее к окончанию «эпохи динозавров», ответствен как минимум один массивный астероид, столкнувшийся с Землей около 65 млн лет назад. Некоторые специалисты даже проследили возможное происхождение и предысторию этого «убийцы». Мощнейшее столкновение тогда не только вызвало землетрясения, пожары и цунами, но и подняло в воздух такое количество пыли, что она блокировала значительное количество солнечных лучей. Температура на планете резко упала, что и привело к массовой гибели живых организмов.

Тот удар, как считается, оставил по себе огромный шрам на поверхности Земли — кратер Чиксулуб в современной Мексике. Имеются и другие свидетельства в пользу астероидной гипотезы — например, так называемая иридиевая аномалия. Вообще этот элемент крайне мало встречается в земной коре, зато в астероидах его намного больше. Более-менее значительные количества его обнаружены лишь в геологических слоях, относящихся как раз к периоду Мел-палеогенового вымирания. Подобные находки были сделаны во многих регионах мира: многочисленные свидетельства массового вымирания покрыты слоем богатой иридием породы.

За одним примечательным исключением. Дело в том, что в 2007 г. исследователи, проводившие работы в американском штате Нью-Джерси (местность эта 65 млн лет назад была частью океана), обнаружили следы массового вымирания, но не под, а над иридиевым слоем. По мнению ряда специалистов, эта находка может считаться серьезным аргументом против «астероидной гипотезы». По мнению других ученых, причина этой странности должна быть какой-то другой. И действительно, в недавно опубликованной работе предложено интересное объяснение: иридий переместился.

Прежде чем прийти к такому выводу, геологи вернулись на место неожиданной находки и провели весьма скрупулезный геохимический анализ для того, чтобы в точности установить уровень расположения слоя, соответствующего Мел-палеогеновому вымиранию. В самом деле, им удалось показать, что какие-то пока неустановленные естественные процессы привели к тому, что основное количество иридия за прошедшие миллионы лет мигрировала в более низкие слои грунта. Возможно, виной тому более мягкий характер породы именно в этом определенном месте.

По материалам www.popmech.ru

Приезжие: планета из другой галактики

Обнаружена планета, вращающаяся вокруг звезды, которая лишь недавно прибыла в нашу галактику.

Находка сделана благодаря 2,2-метровому телескопу расположенной в Чили европейской обсерватории ESO. Как и большинство известных нам экзопланет, новая является газовым великаном наподобие Юпитера. Ее материнская звезда уже приближается к концу своего существования и даже пережила стадию красного гиганта, которую планета чудом пережила — примерно такая же судьба ожидает и нашу собственную Землю. Впрочем, обо всем по порядку.

За последние 15 лет совершилась настоящая революция в методах обнаружения далеких экзопланет, и сегодня нам известны уже сотни планет, вращающихся вокруг различных звезд Млечного Пути. Но ни одной — у звезды из другой галактики; уж слишком далеко они находятся. Так что недавняя находка по-настоящему удачна: благодаря тому, что сама звезда попала к нам из другой галактики, мы можем рассмотреть и ее планету. Звезда является лишь одной из масштабного звездного потока Хельми, группы, поглощение которой Млечным Путем началось где-то 6-9 млрд. лет назад.

Сама звезда HIP 13044 расположена в 2 тыс. световых годах от Земли, в юПриезжие: планета из другой галактикижном созвездии Печь. Слабое колебание HIP 13044 под действием притяжения вращающейся крупной планеты (примерно в 1,25 раза крупнее Юпитера) и позволило ее обнаружить. HIP 13044 — звезда очень старая и практически уже мертвая. Ее внутренние запасы термоядерного топлива исчерпаны, она уже распухла огромным пузырем красного гиганта — и переживает следующую фазу сжатия, которая сопровождается временным возобновлением реакций в ее недрах. У таких старых звезд планет до сих пор не было обнаружено ни одной.

Планета HIP 13044 b вращается очень близко к звезде, на максимальном приближении дистанция между ними меньше размеров самой звезды и составляет примерно 5,5% расстояния от Земли до Солнца. Полный оборот по своей траектории она совершает за 16,2 земных дня — судя по всему, некогда планета была от звезды намного дальше, и год здесь длился дольше, но все изменилось как раз в период, когда HIP 13044 переживала фазу красного гиганта.

Если б планета располагалась хоть немного ближе, судьба ее была бы незавидна — судя по необычно высокой скорости вращения звезды, она таки поглотила несколько близких планет. Впрочем, этим испытания планеты HIP 13044 b не заканчиваются. Спустя некоторое время звезда снова перейдет к фазе расширения, и тогда, скорее всего, поглотит и эту крупную планету.

 
По материалам www.popmech.ru 

Нейробиологи выяснили, как навсегда избавиться от страшных воспоминаний

Люди и другие животные легко приучаются бояться безобидных вещей, которые в прошлом были связаны с болезненными переживаниями. Некоторые психотерапевтические приемы помогают избавиться от «условных страхов», но результаты такого лечения часто неустойчивы. Американские нейробиологи обнаружили молекулярный механизм, позволяющий безвозвратно «стереть» условный страх. Ключевую роль в этом процессе играют изменения числа рецепторов определенного типа на нейронах латеральной миндалины.

Если человеку или другому животному одновременно с чем-нибудь неприятным (например, ударом тока — «безусловным стимулом») раз за разом предъявлять какой-нибудь нейтральный («условный») стимул, например, звонок, то у подопытного может выработаться условный рефлекс страха. Подопытный, будь он человек или мышь, начнет пугаться звонка.

Такой рефлекс может сохраняться долго. Однако он быстро угасает, если животное снова и снова сталкивается с условным стимулом, но ничего плохого при этом не происходит (безусловный стимул не появляется). На этом эффекте основан один из методов лечения посттравматических страхов: человеку раз за разом предъявляют стимулы, которые сопутствовали травмирующему событию, и он постепенно отучается бояться их. Впрочем, через некоторое время после такого лечения страхи могут вернуться.

Результаты многочисленных исследований указывают на то, что «память о страшном» на эмоциональном уровне иногда стирается полностью, а иногда сохраняется в скрытом состоянии и может пробудиться при соответствующей стимуляции. От чего это зависит, пока не ясно, хотя хорошо известен участок мозга, играющий ключевую роль в формировании и сохранении условного рефлекса страха, — латеральная миндалина.

Нейробиологи из Университета Джонса Хопкинса (Балтимор, США) провели серию экспериментов с мышами, в ходе которых им удалось показать, что стирание «памяти о страшном» напрямую зависит от определенного типа рецепторов, при помощи которых нейроны миндалины воспринимают сигналы, несущие информацию об условном стимуле. Условным стимулом в данном случае был звук. В экспериментах мышей приучали бояться звукового сигнала, который сопровождался слабым ударом тока. По прошествии определенного времени после «сеанса обучения» мозг мышей помещали в питательную среду, втыкали электроды в нейроны латеральной миндалины и изучали их реакцию на сигналы, поступающие от нейронов таламуса, которые передают информацию о звуках. В качестве контроля использовались «наивные», необученные мыши, а также животные, которых били током без звукового сопровождения, или давали послушать звуковой сигнал без болевого стимула, или предъявляли оба вида стимулов, но не одновременно.

Передача сигналов от таламуса к нейронам латеральной миндалины через синаптические щели осуществляется при помощи нескольких нейромедиаторов, каждый из которых может восприниматься несколькими разными рецепторами. Есть методы, позволяющие различать в эксперименте работу рецепторов разных типов. Например, для многих рецепторов известны специфические вещества-ингибиторы, которые подавляют их работу, но не влияют на другие рецепторы; кроме того, разные рецепторы имеют свою характерную скорость реагирования.

При помощи нескольких взаимодополняющих методов авторы показали, что при формировании «условного страха» на нейронах латеральной миндалины (точнее, на их постсинаптических мембранах) временно увеличивается число рецепторов CP-AMPAR. Выяснилось, что число рецепторов CP-AMPAR нарастает в течение суток после сеанса обучения, а затем постепенно снижается и примерно через неделю возвращается к базовому уровню. Однако страх перед звуковым сигналом у мышей при этом не исчезает: мыши продолжают пугаться условного сигнала и через 7, и через 14 дней после обучения. Страх проявляется в том, что мышь замирает, услышав сигнал. По продолжительности реакции замирания можно судить о силе страха.

Можно было бы предположить, что временное увеличение количества рецепторов CP-AMPAR необходимо для прочного запоминания, то есть для формирования устойчивого страха перед условным стимулом. Однако эксперименты с генетически модифицированными мышами не подтвердили это предположение. Оказалось, что мыши, у которых нарушена система оперативной транспортировки рецепторов CP-AMPAR к постсинаптическим мембранам и у которых поэтому после обучения число этих рецепторов в синапсах не увеличивается, боятся звукового сигнала точно так же, как и нормальные мыши, причем страх оказывается столь же устойчивым.

Если рост числа рецепторов CP-AMPAR в первые сутки после обучения не связан с формированием «условного страха», то, может быть, он имеет какое-то отношение к обратному процессу, то есть к возможности «стирания» только что приобретенного рефлекса? Чтобы это проверить, авторы провели еще ряд экспериментов, в ходе которых мышей, только что обученных бояться звукового сигнала, целенаправленно отучали от этого страха. Авторы использовали два разработанных ранее метода, один из которых приводит к временному и неустойчивому избавлению от страха, а второй, по-видимому, полностью стирает страшные воспоминания у мышей.

В первом случае мыши просто получают один «сеанс отучения», в ходе которого им 20 раз дают послушать звуковой сигнал, не сопровождающийся болевым стимулом. Каждый сигнал длится 20 с, паузы между сигналами — 50 с. В ходе сеанса «реакция замирания» от сигнала к сигналу неуклонно слабеет. В конце концов мышь вроде бы перестает бояться условного стимула, однако страх не исчезает полностью. Спустя несколько дней он с большой вероятностью может снова проснуться.

Вторая методика, заставляющая мышь навсегда забыть о страхе перед условным стимулом, отличается от первой лишь тем, что за 30 минут до основного сеанса мышь слышит один-единственный звуковой сигнал. Предполагается, что единичное напоминание об условном стимуле активирует нейронные контуры, в которых «записана» память, и тем самым переводит эту память в пластичное состояние, что и позволяет более эффективно стереть ее в ходе последующего сеанса.

У мышей, отучавшихся от страха по первой методике, рецепторов CP-AMPAR в латеральной миндалине не стало меньше. Однако у животных, к которым применили вторую методику, через два часа после сеанса число этих рецепторов радикально снизилось. По-видимому, рецепторы CP-AMPAR избирательно удаляются с постсинаптических мембран в ходе «отучения» по второй методике. Результатом этого является полное стирание памяти о страхе. Однако при «отучении» первым способом число рецепторов CP-AMPAR не снижается, и в результате избавление от страха оказывается временным и неустойчивым.

Описанные опыты по «отучению» проводились через сутки после того, как у мышей был выработан условный рефлекс страха. Как раз в это время, как мы помним, количество рецепторов CP-AMPAR на нейронах LA достигает максимума. Если построения авторов верны и динамика числа рецепторов CP-AMPAR действительно играет важную роль в стирании памяти о пугающих стимулах, то можно ожидать, что если проделать всё то же самое с мышами не через сутки после обучения, а через неделю, когда число рецепторов CP-AMPAR снижается до исходного уровня, то результаты должны получиться совсем другие.

Так и оказалось. Повторив эксперименты по «отучению от страха» через неделю после формирования условного рефлекса на звук, авторы обнаружили, что в этой ситуации никакой разницы между первой и второй методикой нет. В обоих случаях избавление от страха оказывалось неустойчивым, страх легко возвращался, и стереть его полностью не удавалось. Заметных изменений в количестве рецепторов CP-AMPAR тоже не было выявлено.

В качестве еще одной проверки авторы попытались отучить от страха перед звуковым сигналом генно-модифицированных мышей, о которых говорилось выше. У этих мышей, как мы помним, число рецепторов CP-AMPAR после первичного обучения не меняется, однако страх всё равно вырабатывается. Оказалось, что у этих мышей-мутантов полностью стереть «память о страхе» не удается ни первым методом, ни вторым, ни через день после обучения, ни через неделю.

Таким образом, смысл увеличения числа рецепторов CP-AMPAR в первые сутки после приобретения «условного страха», по-видимому, состоит в том, что нейроны LA тем самым переводятся в состояние повышенной пластичности, что позволяет при определенных условиях быстро и навсегда избавиться от новоприобретенного рефлекса. Однако «чувствительный период» короток, и если за это время страх не будет стерт, то он останется надолго.

Возможно, данное открытие поможет в разработке новых методов лечения посттравматического синдрома. Работа также показывает, что начинать такое лечение нужно как можно раньше, пока не закончился «чувствительный период».

По материалам www.elementy.ru

Витая в облаках: рост капель

Для современной науки одна из самых интересных проблем — объяснение механизма формирования облаков. Конечно, в целом все понятно: при такой-то температуре и таком-то давлении водяной пар в атмосфере конденсируется в небольшие капли, которые и образуют облака. Капли сливаются, достигают крупных размеров и падают дождем. Но дьявол, как всегда, в деталях.

Иногда конденсация капель в небе происходит так быстро, что все модели, построенные из описанной выше нехитрой картины, не срабатывают. Наверняка и вам приходилось иногда собственными глазами видеть, как облака появляются в воздухе буквально на глазах, быстро растут, «набухают» и проливаются дождем. Ученые даже провели соответствующие измерения: капли диаметром 15 мкм (слишком мелкие для дождя) могут вырасти до 50 мкм меньше чем за полчаса. Это слишком быстро.

Вопрос, как и отчего такое происходит, остается открытым. Пока что объяснить такую скорость не в состоянии ни одна из имеющихся моделей, описывающих образование и рост капель воды. Объяснение появилось лишь недавно, благодаря работе ученых из Великобритании Василиоса Далласа (Vassilios Dallas) и Кристоса Вассиликоса (Christos Vassilicos).

Главным героем их исследования стало число Стокса, характеризующее взаимодействие частиц во взвеси (в том числе и капель воды в облаке). Если оно мало, капли следуют за микропотоками воздуха — и огибают встречающиеся другие капли, редко сталкиваясь с ними. И наоборот, если велико, они, как правило, сталкиваются, как правило, сливаясь друг с другом. Эта безразмерная величина зависит, в том числе, и от диаметра частиц — даже квадрата этой величины.

Так вот, пока облако формируется, размер самих капель невелик, и число Стокса совсем невысоко; капли сталкиваются редко. А уже после того, как облако образовалось, капли становятся крупнее, и число Стокса быстро растет; капли легко сталкиваются и быстро растут. В какой-то момент происходит переход от небольших величин — резко — к большим. В какой же именно? Это похоже на проблему курицы и яйца: капли не могут быстро расти, пока число Стокса невелико, но число Стокса не может увеличиться, пока капли не станут достаточно крупными.

Как показали Даллас и Вассиликос, важный вклад в этот механизм вносят турбулентные потоки воздуха. Они обратили внимание на то, что турбулентные завихрения в воздухе наблюдаются на широкой масштабной шкале, в том числе и микрометровых размеров, порядка величины капель воды. Это вносит почти настоящий хаос в вычисления числа Стокса для данных условий, поскольку его величина зависит также и от скорости среды. Даже когда капля, казалось бы, слишком мала, число Стокса может внезапно подскочить, приводя к тому, что она с другой столкнется и сольется. Именно турбулентность может подхлестывать и ускорять образование дождевых облаков.

По материалам www.popmech.ru

Типы математического мышления

Математика — царица наук, пожалуй, самая точная и въедливая наука из всех, которые есть в распоряжении у человечества. Но и здесь не всё так просто, как кажется, ученые-психологи пришли к интересному выводу. В общей структуре мышления, по предложению И.Я. Каплуновича, можно выделить пять пересекающихся подструктур — типов математического мышления. Доминирующий тип и определяет мыслительную деятельность человека в разных практических случаях.

Топологическое мышление. Этот тип появляется у человека в самую первую очередь, примерно в 2-3 года. Он отвечает за целостность и связанность логических операций. Они склонны проделывать постоянные преобразования с объектом. В подходе к делу доминируют такие принципы: непрерывно или разорвано, внутри или снаружи, целое или части. Люди-топологи не любят действовать наобум и с бухты-барахты. Им необходимо всегда начать действие с начала, ухватить нить следствия, не пропуская ни одной детали, скрупулезно, не торопясь, довести до конечного результата. В жизни топологи очень аккуратны, живут размеренно, по определенному циклу. Нередко они очень консервативны, плохо привыкают к новшествам. Их основной недостаток: редкая дотошность и медлительность.

Порядковое мышление. Формируется в мозгу почти сразу же после топологического и отвечает за точное следование логических операций. «Порядковцам», в отличие от топологов, не важно объединение операций в одно целое; они любят строгий линейный порядок, от начального к конечному. В деятельности им важна форма и размер объектов (больше или меньше), их соотношение (правее, левее, выше, ниже), направление движения (по или против, вверх или вниз). Люди с таким типом мышления стремятся чётко следовать порядку, в любых действиях стараются выработать алгоритм, который зависит от какого-то одного объективного принципа. В повседневной жизни абсолютные порядковцы педантичны, редко отступают от общепринятых правил и всегда чётко следуют инструкциям.

Метрическое мышление. Эта структура руководствует в человеке количественными запросами. Метристы в деле считают самым главным точное математическое значение — цифры, цифры и ещё раз цифры. Всегда и во всем они пытаются сводить к конкретным величинам и постоянно оперируют такими параметрами как ширина, высота, дальность, цена, количество, время и т.д. Метристы не любят образность и общность — им сложно представить какую-то абстрактную величину, не выраженную определённостью; они всегда ясно представляют себе, что выйдет в результате работы, сколько придётся затратить, и сколько от этого получишь. Такие люди осторожны и предусмотрительны, неизвестность пугает их — пока человек не выяснит досконально все подробности и нюансы — действовать не начнёт.

Алгебраическое мышление. Люди с доминирующим мышлением этого типа — прирождённые комбинаторы и конструкторы. Они постоянно стремятся к представлению объекта через структурное восприятие. То есть, постоянно разбирают и собирают предмет, пытаются выстроить из частей разные комбинации. К решению каких-либо задач подходят с хаотическим настроем — начинают с того места, которое им нравится, потом перескакивают куда-то в середину, минуя промежуточные этапы, и заново возвращаются в начало, предварительно исследовав часть, которая должна завершать процесс. Таких людей сложно заставить делать что-то по правилам и в рамках. В жизни они чаще всего рассеянны, часто опаздывают, склонны упрощать ситуацию. Они видят предмет одновременно и целиком и каждую его часть, что позволяет им быстро находить единственно нужное в данной ситуации.

Проективное мышление. Самое сложное из всех пяти. Тот, у кого преобладает структура данного типа, склонен рассматривать предмет с разных точек зрения, под разными углами. Его интересуют все варианты применения предмета в теории и на практике. Такой человек мыслит нестандартно, удивляет окружающих многовариантностью решений, казалось бы, банальной проблемы. «Проективист» стремиться найти оптимальное применение любого явления, его волнует не характеристики, а степень применяемости и полезности. В жизни эти люди обладают неординарным интеллектом, любят везде и во всем искать выгоду, это отличные идейные лидеры, которые могут мгновенно оценивать ситуацию и поворачивать её в нужное русло. Самый большой недостаток проективистов в том, что, рассматривая предмет как не статичную структуру, они забывают об абсолютных характеристиках и значительных подробностях.

Разумеется, в каждом человеке присутствуют в разных количествах все эти типы мышления. Кстати, у большинства людей порядковое мышление является главным, доминантным — всё это объясняется тем, что обучение в школе все 10 лет проходит по этой системе. Доминант определяет многие аспекты мыслительной и, соответственно, практической деятельности. Причём не только на поприще математики. Даже по тому, как человек пропалывает грядки, расставляет предметы в комнате, одевается, можно вычленить информацию о преобладающей структуре, хотя существует множество простых тестов, которые позволяют это определить. Например, достаточно попросить человека описать свою комнату. Метрист начнёт перечислять количество стульев, габариты комнаты; топограф будет перечислять по группам, сначала про стулья, кресла, диваны, и уже потом про магнитофон, компьютер, телефон; алгебраист просто выльет на бумагу все свои мысли, в любом порядке, перескакивая с места на место; порядковец особое внимание уделит расположению предметов относительно друг друга, их формам и размерам; а у проективиста получится самая большая по объёму работа — он постарается расписать применение наиболее важных вещей его квартиры.

Учёные выяснили, что люди с одинаковыми типами мышления сами тянутся друг к другу, так как им бывает сложно понять «математически других» людей.

По материалам teorver.ru

Поступить в МТИ