Пять научных сенсаций месяца

Нынешние времена заставляют задуматься о диалектике человеческого прогресса и человеческого же скотства. Ну, то есть имеет ли какой-то смысл способствовать этому самому прогрессу, если он только скотству и служит в конечном итоге.

Лучше показать это на примерах: вот, скажем, в 1938 году директора Горьковского автозавода Сергея Дьяконова чекисты увозят расстреливать на той самой машине «эмка», которую он сам за пять лет до этого запустил в производство. Надо ли нам думать, что он героически послужил родной стране и ее автопрому? Или надо жалеть, что он не взорвал вовремя этот чертов завод, потому что страна, со всеми ее чекистами, по правде заслуживает корчиться в руинах, а не на машинах кататься? Мог бы человек послужить исторической справедливости и возмездию за зло, а вместо этого послужил кратковременному расцвету локальной человеческой помойки, которой все равно это на пользу не пошло?

Поэтому к обзору последних достижений ученых мы в этом месяце приступаем со смешанными чувствами. Вроде и важное дело делают, а вроде бы и стыдно изучать регенерацию хвоста ящерицы, если ваше открытие потом используют для регенерации отстреленного пальца у какого-нибудь реконструктора Гиркина. Все же сегодня мы сделаем выбор в пользу ящерицы: в конце концов, хвост ее изучали в Аризоне, США, и до мировых эпицентров мерзости тамошние наработки доберутся нескоро. Итак, долой политику — расскажем про научные открытия так, как будто кроме них, в мире ничего особенного не происходит. С ящерицы и начнем.

Выращивание хвоста как точная наука

То, что ящерица может отбрасывать хвост и отращивать вместо него новый, выглядит как чудо не только для профанов, но и для вдумчивых биологов: если у рыб и земноводных регенерация хвоста и конечностей происходит легко и буднично, то у высших четвероногих (которых биологи называют «амниотами», чтобы показать свою образованность) такие фокусы нечасты. Но в отличие от профанов, биологи не опускают руки перед подобными тайнами: у них есть способы понять, как оно работает.

Вот и биологи из Аризоны всерьез занялись ящерицыным хвостом в процессе отрастания. Они подробно описали, какие гены, когда и где включаются в процессе отрастания хвоста. Генов таких нашлось аж 326 (для сравнения: всего в геноме пара десятков тысяч генов примерно). И что самое интересное, механизм процесса оказался совсем не такой, как у тритона или саламандры: стволовые клетки, как выяснилось, практически не участвовали в процессе. Вместо этого рост хвоста обеспечивали разные группы клеток в каждом отдельном типе ткани. То есть хвост ящерицы отрастает ровно тем же способом, каким у нас с вами заживают порезы на пальце.

А значит, изучив этот механизм, можно использовать его не только для пользы ящериц, но и для нашей, человеческой. Хвост нам таким способом не вырастить, конечно, а вот палец или даже руку, взамен потерянных при несчастном случае – возможно, дело будущего. Хоть и не слишком скорого, скорее всего.

Наш адрес во Вселенной

«Скажите номер планеты в тентуре! Или хотя бы галактики в спирали» — на этот простой вопрос герои фильма «Кин-Дза-Дза» сразу ответить затруднились. Позже оказалось, что адрес у них такой: «Земля, номер 13 в тентуре, налево от Большой Медведицы». Но это художественный вымысел: если вы потеряетесь в космосе, «налево от Большой Медведицы» — это полная чепуха, конечно, а не адрес.

Если вы учились астрономии на других источниках, помимо фильма Данелии, вы могли бы вспомнить: мы находимся в одном из спиральных рукавов галактики Млечный Путь. Эта Галактика — часть «Местного скопления», которое включает, помимо нас, пресловутую туманность Андромеды, Магеллановы облака и еще пять десятков всяких космических штук. Эта область космоса имеет в поперечнике примерно 3 миллиона световых лет. Много это или мало?

Вроде много: не доехать, не дойти. Но, с другой стороны, мало: видимая Вселенная * в тридцать тысяч раз больше, и для вселенского Доставщика Пиццы сказать «местная группа» — все равно что не сказать ничего.

Ясность внесли в августе этого года астрономы с Гавайских островов, из Франции и Израиля. Из их статьи в Nature следует, что наша местная группа — часть суперкластера галактик, который они назвали Ланиакеа («просторное небо» по-гавайски). Эта штука уже имеет поперечник примерно в полмиллиарда световых лет. По сравнению с видимой Вселенной * — это как фабрика «Красный Октябрь» на карте Москвы. Тоже не сразу найдешь, но уже что-то.

Если кому-то нужен визуальный образ, как все это выглядит издали — смотрите прекрасный ролик, созданный по заказу Nature. Он поможет вам представить свое место во Вселенной и не заблудиться в космосе, если вдруг что.

Кофе — это вам не чай

Чтобы взбодриться, можно выпить кофе, а можно чаю. Это потому, что и в зернах кофе, и в листьях чая содержится кофеин. Сторонники теории разумного замысла могут полагать, что по мудрости всеблагого Творца два растения стали запасать в своих тканях это замечательное вещество, чтобы помочь нам не заснуть к концу рабочего дня. Биологи-дарвинисты, в свою очередь, считают, что способность синтезировать кофеин — свойство, полезное для растения: листья и плоды приобретают от него горький вкус и становятся менее привлекательными для травоядных тварей, которым бодриться особо ни к чему. Поэтому, когда в результате случайной мутации фермент метилтрансфераза научился навешивать метильную группу на ксантозин, превращая его в горький алкалоид кофеин, эта мутация была поддержана отбором.

Работа ученых из Нью-Йорка, опубликованная в Science, наносит еще один удар по гипотезе Творца, предугадавшего послеобеденные проблемы сонливых офисных крыс. Они показали, что системы синтеза кофеина у кофе, с одной стороны, и какао-бобов и чая — с другой, совершенно различны. То есть способность синтезировать бодрящий алкалоид возникала в ходе эволюции минимум дважды. Представление о том, что Творец сделал какую-то штуку, потом забыл об этом и сделал ее еще раз, но уже по-другому, совершенно не укладывается в современные богословские концепции.

Где находится «верх»

Мы умеем отличать «верх» от «низа» благодаря силе тяжести. В невесомости, например, космонавты болтаются как сосиски, и ни верха, ни низа для них не существует. Внимание, вопрос: сколько именно тяжести нужно, чтобы понятия верха и низа обрели для человека реальный смысл?

Чтобы ответить на этот нехитрый вопрос, ученые из Канады и Германии ставили с людьми опыты на центрифуге, создавая искусственную тяжесть. Выяснилось, что для восприятия «верха» достаточно небольшой доли земного тяготения. При тяжести 0,3 g — а это меньше, чем 0,38 g на Марсе, — испытуемые уверенно отличали верх от низа. Пороговая тяжесть (когда половина испытуемых начала путаться) составила 0,16 g — это примерно как на поверхности Луны.

Это может объяснить неуверенную походку Нила Армстронга по Луне на известном ролике NASA. В отличие от краткой версии ролика, где космонавт этак весело прыгает, в большом фильме (см. начиная с 1 час 08 мин примерно) видно, что движение далось ему нелегко. Но на Марсе, как следует из приведенного исследования, у космонавтов проблем не будет.

Любопытно, что описанный порог восприятия «верх — низ» оказался куда выше, чем минимальное ускорение, которое может ощущать человек. То есть вы можете ясно чувствовать, что вас тянет туда-то, но при этом «низом» это направление для вас не станет. Мозг устроен все же хитрее, чем кто-то надеялся.

Убить прапрадедушку

Если бы существовала машина времени, можно было бы поехать на ней в прошлое и убить своего прапрадедушку в младенчестве. В результате вы бы не родились, и кто бы тогда поехал в прошлое? Вот такой парадокс.

Реальность парадокса обнаружилась в ХХ веке, когда оказалось, что, к примеру, некоторые вращающиеся черные дыры могли бы настолько взбаламутить пространство-время, что путешествие в прошлое оказалось бы вполне возможным. Так, по крайней мере, выходит по теории относительности Эйнштейна.

К счастью, в 1991 году физик Дэвид Дойч показал, что, если посчитать все исходя из квантовой механики, парадокса не получается. Если верить квантовой механике, видите ли, ничего нельзя сказать наверняка: дедушка, как Шредингеровский кот, то ли мертв, а то ли жив, вы, возможно, родились, а возможно, и нет, и вот эти вероятности — в отличие от реальных детерминированных событий — так ловко ускользают из временной петли, что ничего страшного не происходит. Ну то есть ничего более страшного и парадоксального, чем то, что и без того уже следует из обычной квантовой механики.

И вот Тим Ральф и Мартин Рингбауэр из университета Квинсленда проверили эту штуку на опыте. Временной петли у них не было, зато были два фотона. Их поляризации были связаны с друг другом таким образом, что один из фотонов — с точки зрения математического описания — был как бы «будущим» другого. Сделав со своими фотонами разные штуки, исследователи написали статью в Nature, где заявили, что Дойч рассчитал все совершенно правильно.

Если вы ничего не поняли, сначала прочтите популярную заметку в Scientific American. А когда и по прочтении заметки вы все равно ничего не поймете, не расстраивайтесь: коллеги наших исследователей, включая Стивена Хокинга, вот уже с полвека кричат друг другу «Вы ничего не понимаете!» именно по поводу подобных теоретических построений. Нам же нужно запомнить, во-первых, что опыты Ральфа и Рингбауэра имеют отношение к квантовой криптографии, а во-вторых, что физики способны разрешить любой парадокс, который сами же и выдумали, что, в принципе, неудивительно.

Что же касается реальных парадоксов — вроде дихотомии прогресса и скотства, с которой мы начали нашу заметку, — будем надеяться, что и они разрешатся объединенными усилиями человечества. Наша научная рубрика на «Снобе» затем и существует, чтобы подмигивать нашим читателям: истина неизбежно торжествует над невежеством, так что не будем уж слишком расстраиваться из-за временных недоразумений на пути ко всеобщему счастью и процветанию. Много чести будет этим уродам.

______________

* Примечание: Видимая Вселенная — это область бесконечной Вселенной, свет от которой успел дойти до нас за время ее существования — 14 миллиардов лет. Поскольку все это время Вселенная расширялась, первые фотоны прошли к нам куда более долгий путь, и фактический размер оказывается больше: порядка 90 миллиардов световых лет.