Знание и жизнь

Открытия и изобретения, рекорды и курьезы, факты и фактики

Сколько весит килограмм?

Вопрос этот отнюдь не шуточный, ведь килограмм – это единица массы, одна из семи основных единиц системы СИ и других международных систем единиц. Для прецизионного взвешивания и разных расчетов в науке и технике требуется эталонный килограмм, а где его взять? Сегодня точнейший эталон килограмма находится в Париже и представляет собой цилиндр из платиноиридиевого сплава, а его копии хранятся в разных странах. Увы, этот эталон уже не устраивает ученых: оказывается, что со времени его создания в 1898 году он «похудел» более чем на 50 микрограмм, возможно, из-за взаимодействия с водородом, в котором он содержится. Сложность заключалась еще и в том, что исследовать уникальный эталон невозможно, он неприкосновенен.

Поэтому необходимо новое определение килограмма, чтобы он зависел не от конкретного куска чего-то, а от фундаментальных физических констант, как и остальные шесть единиц измерения в СИ (метр, секунда, ампер, кельвин, моль и кандела). Над этим работают на конкурсной основе физики во всем мире, в том числе и в Германии, в земельном Физико-техническом агентстве Брауншвейга (Physikalisch-Technischen Bundesanstalt in Braunschweig), где эту проблему решает коллектив из 50 человек. Сначала ими был получен из России высокочистый кремниевый кристалл (такие же кристаллы из Австралии оказались ниже качеством). Этот кристалл изготовляли в течение месяцев тысячи центрифуг, в результате чего кристалл на 99,998% состоит из устойчивого изотопа «кремний-28». В Германии из кристалла изготовили два килограммовых полированных шара, после чего математическими методами будет произведен подсчет числа атомов, содержащихся в них. В конце концов на основе этих подсчетов будет осуществлена связь с фундаментальными физическими постоянными, числом Авогадро и постоянной Планка. Окончательное определение истинного килограмма произойдет не ранее 2018 года и даст возможность ученым всего мира производить точнейшие взвешивания и расчеты, не завися от капризного металлического эталона.

Пуля – не дура!

Не секрет, что большинство открытий и инноваций изначально связаны с военными задачами. Сначала люди учатся «лучше» убивать себе подобных, а потом уже изобретения внедряются в мирную жизнь.

Вот очередной пример военной инновации. Управление перспективных исследовательских программ Пентагона (DARPA) объявило о создании в рамках проекта EXACTO «умной» пули, которая сама наводится на цель. До сих пор самонаводящимися были ракеты и сравнительно недавно – снаряды. Пуля весит если не классических девяти, то в любом случае не более нескольких десятков грамм (калибр 12,7 мм). Она летит со скоростью в 2,5-3 раза быстрее звука, да еще вращается в полете, а полетное время составляет около одной секунды. Даже для опытного снайпера с соответствующим оружием очень непросто поразить движущуюся цель на большом расстоянии, например, один км и более.

На пулю в полете влияют различные факторы, например, ветер, что вызывает отклонение в несколько десятков см, то есть, в конечном счете, – промах. В Афганистане и Ираке, как выяснилось, эффективность снайперов была весьма невысока именно из-за песчаных ветров. Стрельба очередями на большой дистанции не решает проблему, так как неизбежное сотрясение оружия приводит к недопустимому рассеиванию пуль и поражение цели становится вообще делом везения. Считается, что американские снайперы способны в неких стандартных условиях поражать 90% целей на дистанции в 600 м. Однако этот показатель заметно падает как на большей дистанции, так и при ухудшении условий стрельбы.

На проведенных испытаниях, видеоотчет о которых DARPA опубликовала, видно, как пуля меняет траекторию полета и поражает движущуюся цель. По словам руководителя проекта, «умная» пуля продемонстрировала то, что ранее было невозможно представить. Детали новой разработки американцы не раскрывают, но эксперты полагают, что наведение пули осуществляется на маркированную лазером цель, при этом эффективная дальность поражения цели должна достигать двух км.

Дурная привычка Каренина?

«Этот жест, дурная привычка – соединение рук и трещанье пальцев – всегда успокаивал его и приводил в аккуратность, которая теперь так нужна была ему» – Анна Каренина ненавидела эту привычку мужа, но был ли он виноват в щелкании своих суставов? И вообще, почему они щелкают?

Этот вопрос давно занимает физиологов, и первый ответ на него был получен в 1940-е годы. С помощью рентгена было установлено, что за щелчки ответственны образующиеся в межсуставной жидкости пузырьки. Данные англичан, полученные в 1971 году, перевернули это представление. Они утверждали, что не образовывание пузырька, а наоборот, его разрыв (схлопывание) вызывали звук щелчка. Так до сих пор и считалось. Секрет щелкающих суставов разрешили, наконец, канадские ученые. Для этого они следили за процессом с помощью «трубы» – специального магнитно-резонансного томографа, в котором рассматривали и снимали на видео суставы испытуемых добровольцев.

Оказалось, что хруст суставов происходит при достижении определенного критического растяжения, когда в жидкости внутри сустава формируется полость, пузырек, причем происходит это очень быстро, примерно за 300 миллисекунд. Этот процесс сходен с кессонной болезнью водолазов, при которой падение давления вызывает выделение пузырьков газа (у водолазов они закупоривают сосуды). То есть именно возникновение, а не схлопывание пустот, вызывает столь громкие щелчки. Остался, правда, не найденным ответ на вопрос, вреден ли хруст суставов или нет. Врачи полагают, что – нет. Никаких долговременных расстройств в связи со щелчками при растяжении суставов не обнаружено, хотя некоторым они сильно действуют на нервы.

Друг человека

Люди любят собак. Говорят даже, что в Германии многие предпочитают заводить собак вместо детей, что, впрочем, далеко от истины. А вот нежные отношения к четвероногим любимцам, которые сродни с отношениями к детям, – это да! Не странно ли это, ведь нежное отношение взрослых к своим детям является одним из основных инстинктов и, кстати, присуще большинству животных. Может быть, это вытеснение: потребность в проявлении любви и опеки человек за отсутствием детей возмещает таким же отношением к собаке. Нет, это не так. Родители с детьми относятся к собакам не менее нежно, чем бездетные.

К ответу приблизились японские ученые. Они изучали гормон окситоцин, который называют еще гормоном любви или гормоном социальных связей. Общение людей, связанное с положительными эмоциями, а это в первую очередь общение родителей и детей, приводит, как показали исследования, к росту содержания окситоцина в крови и у людей, и у собак. И наблюдается это у обоих полов.

Японцы провели подобное исследование с добровольцами, владельцами собак и даже волков. И у людей, и у их питомцев брали анализ на окситоцин до и после очень простого эксперимента – получасового общения один на один, включающего игры, «разговоры» и непременное заглядывание друг другу в глаза (впрочем, последнее к волкам не относится, так как они никогда не смотрят в глаза даже хозяину). Оказалось, что уровень гормона окситоцина возрастал и у тех, и у других: у животных – до 130%, у людей – до 300%. Причем это возрастание содержания гормона прямо зависело от продолжительности зрительного контакта.

Был проделан и обратный эксперимент: собакам искусственно повышали содержание окситоцина в организме, после чего они в полтора раза дольше поддерживали зрительный контакт с людьми.

Собака очень давно, в конце палеолита, прибилась к человеку, и вот теперь ученые нашли нейрофизиологический механизм, сделавший возможным сближение человека и собаки. По сути, это было взаимное приручение.

А недавно австрийские ученые установили, что собаки, общающиеся с людьми, способны различать выражение человеческого лица. Совершенно однозначно, что собаки положительно воспринимают человеческую улыбку и негативно – выражение гнева, причем не только у своих хозяев, но и у незнакомых людей.

Собака относится к животным-макросматикам, их удивительный нюх люди давно поставили себе на службу. Трудно перечислить все сферы, где собачий нюх находит применение. Тут и охота, и криминалистика, и поиск взрывчатых и наркотических веществ... А совсем недавно нюх собак предложили использовать в онкологии, такие эксперименты были недавно поставлены в России. Определенные виды заболеваний могут быть охарактеризованы по спектру летучих органических соединений, находящихся в человеческих выделениях. Есть основания считать, что собачий нос может оказаться более эффективным диагностическим инструментом, чем приборы газовой хроматографии или масс-спектрометрии.

 Составил С. Мучник (Дортмунд)