19 научных ответов на вопросы, которые не дают нам покоя
Сколько времени человек может не спать, сколько будет бесконечность плюс 1 и другие интересующие многих вопросы и ответы на них.
Что уж говорить о таких сложных материях, как человеческий мозг или природное явление. Поэтому сегодня мы решили просветить вас по некоторым темам, постаравшись в краткой и доступной форме изложить их суть. А вы, в свою очередь, сможете блеснуть своими знаниями перед другими.
1. Сколько времени человек может провести без сна?
exploringyourmind.com
Ни для кого не секрет, что если без еды человек может обходиться достаточно долгое время, то без воды организм обезводится уже на третьи сутки, после чего наступит смерть.
А сколько времени человек может обходиться без сна без фатальных последствий для организма?
Да, не спать сутки-двое могут, скорее всего, многие. К этому не привыкать студентам и людям, работающим по графику. Однако рано или поздно такой режим вымотает даже самого сильного человека. И если вынужденное бодрствование будет происходить регулярно на протяжении длительного времени, то рано или поздно последствия не заставят себя ждать. Проблемы со здоровьем будут весьма серьезные.
Коротко описать, как человек реагирует на недосыпание, можно следующим образом:
1 день: вялость, снижение памяти и концентрации внимания;
2 день: нарушение координации движений и речи, помехи в глазах (появление мушек), желание съесть жирное или соленое;
3 день: потеря аппетита, озноб, человек находится как бы в прострации, ничем не интересуется, возможны галлюцинации;
4 день: сознание путается, галлюцинации становятся все сильнее, полное равнодушие сменяется раздражением или агрессией;
5 день: появляются приступы паники, учащается сердцебиение, потеря реальности;
6 день: нарушается работа внутренних органов, человек становится похож на зомби, может вести себя неадекватно;
7 день: риск гибели организма (особенно если есть хронические заболевания).
Кстати, рекордсменом по бодрствованию является 17-летний молодой человек Рэнди Гарднер, который в 1964 году не спал 11 дней и 25 минут (264,4 ч). В тот день он побил предыдущий рекорд ди-джея Тома Раундса, который не спал 260 часов.
Но, несмотря на многочисленные исследования ученых, до сих пор нет однозначного ответа, сколько времени человек без опасности для здоровья/жизни может обходиться без сна. По мнению ученых, все сугубо индивидуально и зависит от особенностей организма индивидуума.
2. Почему зубы не растут в течение всей жизни, как, например, ногти?
Скажите, вы испытывали хоть раз в жизни досаду при мысли о том, почему взамен выпавшего или удаленного зуба у вас не вырастает новый? А ведь как здорово было бы: раз – и вот тебе новенький зуб!
И не надо носить вставные челюсти, ставить имплантаты или, того хуже, шамкать беззубым ртом. Ан нет! У обычного человека зубы в течение жизни появляются лишь дважды. Первый раз в раннем возрасте (с 5-6 месяцев и до 2,5-3 лет) и затем уже постоянные (с 6 до 12 лет).
Кому-то везет, и он всю жизнь сверкает безупречной белозубой улыбкой. Но не все такие счастливчики. Почему же на месте исчезнувших постоянных зубов не вырастают новые, как, например, в случае с ногтями или волосами?
А объясняется это процессом эволюции. Природа оставляет только то, что нужно для выживания конкретному виду. Например, у грызунов зубы растут постоянно, потому что они стачивают их о твердую пищу. Если зубы сточатся до основания и им на замену не вырастут новые, то животное не сможет есть и умрет, не оставив потомства. Таким образом, это приведет к исчезновению вида.
У акул зубы растут на протяжении всей жизни, потому что они теряют их, когда нападают на добычу.
Человек же за много веков практически перестал есть твердую пищу, предпочитая употреблять ее в мягком виде. Таким образом, ему стали не нужны мощные челюсти и большое количество зубов.
К тому же человек теперь не погибнет, даже если не будет иметь ни одного зуба, так как сможет измельчить пищу или сделать ее мягкой. Скорее всего, поэтому природа решила, что двух наборов зубов людям будет достаточно.
3. Почему невозможно долго смотреть на солнце?
sobakodetortuga.tumblr.com / Getty Images
Хоть Солнце и находится от Земли на огромном, по земным меркам, расстоянии почти в 150 млн км, если смотреть на него в течение какого-то времени, это может вызвать серьезные поражения глаз, иногда необратимые.
Более того, по словам доктора Рассела Ван Гелдера, клинического представителя Американской академии офтальмологии и директора Медицинского института зрения в Университете Вашингтона в Сиэтле, даже весьма короткое наблюдение за светилом без необходимой защиты может нанести ощутимый ущерб здоровью.
Почему же так происходит?
Глаз человека – уникальный орган. Благодаря глазам мы можем видеть предметы даже при сильном недостатке света.
При этом наводить «резкость» на предметы помогает макула – важный и наиболее светочувствительный участок сетчатки.
sobakodetortuga.tumblr.com / sobakodetortuga.tumblr.com
Если смотреть на Солнце без солнцезащитных очков, то его лучи будут проходить прямиком сквозь макулу. Опасность кроется в том, что в глазу нет болевых рецепторов и вы можете даже не почувствовать ожога.
Если вы сфокусируетесь на Солнце, сетчатка моментально будет повреждена ультрафиолетовыми и инфракрасными лучами. Но в первую очередь пострадают клетки макулы.
Как результат – болевые ощущения в глазах, слезоточивость и временное ослепление (и это в том случае, если смотреть на светило не более пары-тройки секунд). Однако позднее могут возникнуть более серьезные проблемы со зрением.
Если же вы решите проявить чудеса стойкости и попробуете посмотреть на Солнце дольше, то ожог сетчатки вам будет обеспечен. Так что если вы вдруг захотите полюбоваться на солнечное затмение или просто на солнце, так сказать, невооруженным глазом, помните, что последствия такого безрассудства могут быть весьма печальными.
4. Почему во время дождя на лужах появляются пузыри?
GETTY IMAGES
На этот счет у людей разные версии. Одни считают, что пузыри на лужах – к скорому окончанию дождя. Другие, напротив, утверждают, что это означает, что дождь будет затяжной. Кто же из них прав?
Когда капля ударяется о воду и отскакивает от нее, образуется тончайшая пленка, напоминающая купол. Под ним остается воздух, в результате чего и появляется пузырь.
Пузыри будут крупными и «задержатся» на луже, если сами капли будут крупными. А такими капли бывают во время ливней, которые, как правило, быстро прекращаются. Поэтому и бытует мнение, что если на лужах пузыри, значит, дождь скоро закончится.
Но как же тогда объяснить другую примету – что пузыри являются предвестниками затяжного дождя? Вероятно, она родилась в результате наблюдений, когда после мощного ливня начинается мелкий, но долго не прекращающийся дождь.
5. Имеет ли границы человеческая память?
Yodiyim / Getty Images
Человеческая память – уникальная вещь. И одновременно загадочная. Если один человек, к примеру, с огромным трудом может выучить небольшой стих, то другой, напротив, с легкостью способен за короткий срок овладеть новым языком или запомнить массу различной информации, цифр, дат и т. д.
Так, Доминик О'Брайан из Великобритании, победивший в Чемпионате мира по памяти в 1994 г., за час может выучить до 300 иностранных слов и через несколько дней уже общаться на этом языке.
Таких людей называют савантами. Их способности поистине безграничны, что они уже неоднократно доказывали.
Но, как выяснили ученые, объем памяти все-таки имеет пределы и ограничивается 2 квадриллионами байт. Много это или мало?
Если предположить, что ваш мозг будет получать новую информацию каждую секунду, то при такой интенсивности человеку хватит памяти на 300 лет! Но ведь люди столько не живут. Стало быть, дело не в размерах памяти, а в продолжительности человеческой жизни.
То есть памяти у человека достаточно, нужно только уметь ей пользоваться. А это делать умеют единицы. Большинство же тратят ее на запоминание всякой ерунды, так называемого информационного мусора.
Так неужели мозг людей, обладающих суперпамятью, какой-то особенный? Если верить словам этих самых людей – нет. Они уверяют, что их неординарные способности не что иное, как результат постоянных умственных тренировок, направленных на запоминание и «правильное» хранение информации.
6. Почему сосны и ели всегда зеленые?
Хвойные деревья, такие как сосна, ель, пихта, туя, остаются зелеными круглый год потому, что площадь поверхности их иголок очень мала (по сравнению с площадью поверхности листьев лиственных деревьев) и им требуется значительно меньше питательных веществ для нормального существования. К тому же хвойные породы теряют свою «листву» не всю сразу, а постепенно, тут же заменяя ее на новую. Поэтому нам кажется, что они всегда зеленые.
Лиственные же деревья желтеют из-за разрушения под действием солнца пигмента хлорофилла, который придает листьям зеленый цвет. Однако в листьях содержатся и другие пигменты, и от того, какого пигмента больше, зависит цвет листьев – красный, желтый или оранжевый.
7. Почему вода в море соленая?
Всем известно, что утолить жажду морской водой нельзя, потому что она соленая. Именно поэтому многие жертвы кораблекрушений погибали, оставшись без запасов пресной воды. Но откуда в морях берется соль? На этот счет есть несколько объяснений.
Итак, считается, что соль в море попадает с дождевыми водами, которые проходят через скалы, вымывая из них растворенную соль на протяжении 4 млрд лет.
Еще один источник соли в воде – морское дно, которое содержит целый ряд солесодержащих камней. Эти камни лежат в трещинах в районах срединно-океанических хребтов, они зачастую горячие, за счет чего вода рядом с ними нагревается и растворяет соли из окружающих пород, которые затем попадают в морскую воду.
Какую-то часть соли приносят подводные вулканы. Но все же большая часть соли попадает в воду с суши.
Соленость воды зависит от того, где расположен водный ресурс. Меньше всего соли в морях и океанах у северного и южного полюсов, поскольку солнце там не очень активное, из-за чего вода не испаряется. К тому же воду разбавляют тающие ледники. А вот в районе экватора вода наиболее соленая, так как там очень жарко и вода испаряется более интенсивно.
Тем не менее ученые до сих пор достоверно не знают о причинах солености морской воды.
8. Сколько энергии вырабатывает ветряная турбина?
Ветряные турбины (ветрогенератор) могут вырабатывать электроэнергию при скорости ветра от 8 до 50 километров в час. Обычно там, где они установлены, большую часть времени (если быть точнее – 75%) скорость ветра соответствует этому диапазону.
Мощность ветрогенератора зависит от мощности воздушного потока (N ), определяемой скоростью ветра и ометаемой площадью N=pSV3/2,
где: V — скорость ветра, p — плотность воздуха, S — ометаемая площадь.
Но ветер не дует с постоянной скоростью.
Следовательно, количество энергии, производимой ветряными турбинами, также очень непостоянно. Тем не менее, согласно измерениям, одна ветряная турбина может удовлетворить годовые потребности в электроэнергии в среднем 350 домов.
9. Каков результат операции «Бесконечное число + 1»?
1Gai.Ru
По мнению математиков, на самом деле существует несколько форм бесконечности. Самая простая из них также рассматривается как наименьшее бесконечное число.
Бесконечное число, называемое «алеф-ноль», означает возможность считать вечно. Но даже алеф-ноль, самый простой символ относительной бесконечности, сам по себе имеет много странных свойств.
Независимо от того, насколько велико новое число, которое вы можете добавить к нему, это и без того бесконечное число больше не может увеличиваться. Так что даже если мы добавим еще одну бесконечность, результат будет таким же бесконечным, как и предыдущий.
10. Почему у мяты «прохладный» вкус?
Gett / Pixabay
Причина, по которой мы воспринимаем что-то как холодное или горячее, кроется в электрических сигналах, которые образуются в наших нервах. Когда мозг получает эти сигналы, он разделяет их на разные категории, как бы сообщая: «Слишком горячо, не трогай это!» или «Очень приятно».
Мята дает ощущение прохлады и свежести благодаря своему активному ингредиенту – ментолу. Ментол может влиять на поры нервных клеток, в результате чего их электрическая активность изменяется.
Нет никакой разницы между сигналом, который создает ментол, обманывая электрическую активность, и сигналом, генерируемым при обнаружении действительно холодного вещества. Таким образом, мозг получает сообщение о том, что обнаружено холодное вещество. Поэтому мы и чувствуем прохладу, когда едим мяту.
11. Почему северное сияние имеет определенные цвета?
Полярные огни, называемые полярным (северным) сиянием, наблюдаются в результате столкновения заряженных частиц Солнца с самым верхним слоем атмосферы Земли. Когда высокоскоростные энергетические частицы вступают в контакт с атмосферой Земли, они сталкиваются с находящимися там атомами и за счет излучаемой высокой энергии создают свет – так называемое «авроральное излучение».
Энергия, излучаемая частицами в результате столкновений, и цвет, который они производят, зависят от химического состава атомов. Каждый тип атома создает уникальный цветовой узор. То есть распределение цветов в полярных сияниях формируется различными элементами атмосферы Земли.
Молекулы кислорода излучают зеленый или кислородный красный свет в зависимости от высоты. Синий цвет создает отражение молекул азота.
Молекулярный кислород и азот – самые распространенные компоненты атмосферы Земли. Следовательно, полярные сияния также бывают синими, красными и зелеными. Поскольку атомный кислород встречается на больших высотах, полярные сияния в основном представляют сочетание красного цвета с зеленым.
12. Как наш мозг может управлять протезами?
Gifer
Протезы нового поколения оценивают сигналы, полученные от мозга, и работают как настоящий орган. Секрет этих протезов кроется в микроэлектродах. Электроды, помещаемые под кожу или иногда на нервы, измеряют и оценивают сигналы мозга.
Сигналы, которые мозг посылает нашим органам при каждом движении, уникальны. Таким образом, каждое движение сопровождается совершенно другим сигналом. В протезах эти сигналы должны обрабатываться безупречно, чтобы пользователи могли двигаться правильно.
И все-таки ученые продолжают искать новые решения, позволяющие сделать протезы не отличимыми от настоящего органа. Впервые эта технология была протестирована на обезьянах. С тех пор был достигнут огромный прогресс.
Самые современные протезы на сегодняшний день способны сложным образом обрабатывать сигналы от мозга и выполнять правильные движения одновременно с использованием сотен датчиков. Но движения все еще ограничены, поэтому поиски решений по развитию технологий продолжаются.
Таким образом, пока нет протеза, который мог бы полностью заменить настоящий орган. Однако с развитием современных микропроцессоров нанотехнологического продукта можно разработать протезы, которые будут иметь гораздо более реалистичные механизмы движения в самом скором времени.
13. Будет ли конец рекордам, побитым спортсменами?
Tenor
В некоторых видах спорта есть несколько периодов ускорения. К примеру, конструкция велосипеда влияет на производительность велосипедистов. Изобретение углеродного волокна позволило велосипедистам устанавливать рекорд за рекордом.
Анаболические стероиды могут быть ответственны за новые рекорды в некоторых легкоатлетических видах спорта, а новые ткани для купальных костюмов, уменьшающие трение в воде, помогают пловцам устанавливать совершенно новые стандарты в спорте.
Но темпы инноваций в олимпийских видах спорта, как в техническом, так и в технологическом плане, могут замедляться. Парижский исследователь Жоффруа Бертело просмотрел более 3000 записей по 147 видам спорта на Олимпийских играх с 2008 по 1896 год.
Когда он сравнил записи с течением времени, он обнаружил, что скорость экспоненциально снижается. Исследователь называет это «большим глобальным упадком в достижении мировых рекордов».
С начала 1990-х годов наблюдает спад в двух третях дисциплин легкой атлетики, а также замедление в некоторых других видах спорта. По словам Бертело, спортсмены, возможно, в итоге достигнут пределов биомеханики.
14. Как киты могут задерживать дыхание так долго?
Некоторые виды китов могут находиться под водой в течение двух часов и не дышать. Считается, что эта особенность китов связана с размером их легких.
Фактически, по сравнению с размером тела, у морских млекопитающих легкие меньше, чем у наземных млекопитающих.
Основная причина, по которой морские млекопитающие могут надолго задерживать дыхание под водой, заключается в том, что они могут эффективно использовать поглощаемый кислород в течение длительного времени.
Tenor
Дыхательная и сердечно-сосудистая системы морских млекопитающих отличаются от этих же систем у других видов млекопитающих, обитающих на суше.
Например, отношение объема крови к объему тела у морских млекопитающих примерно в 3-4 раза выше, чем у человека.
Уровень гемоглобина (белка, переносящего кислород в крови) в их крови примерно в два раза выше, чем у людей. Соотношение миоглобина, белка, запасающего кислород в мышечных тканях, у морских млекопитающих в 10-20 раз выше, чем у человека.
Кроме того, чтобы максимально снизить потребление кислорода под водой, частота сердечных сокращений китов снижается, и кровь перекачивается только к необходимым органам, таким как сердце, мозг и мышцы.
15. Почему птиц на проводах не поражает током?
palickam / Shutterstock
Электрический ток не любит сопротивления. Он всегда выбирает самый короткий и легкий путь. Если вы находитесь в луже с водой и касаетесь электрического провода, ток течет через провод в ваше тело, что является самым простым способом, затем проходит через лужу с высокой проводимостью и возвращается с земли обратно.
Птицы, сидящие на электрических проводах, не имеют контакта с землей.
Они не сокращают путь электричества в обратном направлении. Электричество предпочитает провод между двумя лапами, который имеет меньшее сопротивление, чем тело птицы, а не проходит через их тело.
Поэтому птицы весь день дремлют на оголенных электрических проводах под высоким напряжением. Между тем, если птица случайно коснется столба, несущего электрические провода, электрический ток пройдет на землю через тело птицы и шест и птица погибнет.
Птицы, сидящие на опорах высоковольтных линий, имеют привычку клевать провода. Когда-то в Германии смертность птиц из-за этого увеличилась настолько, что столбы и опоры были изолированы от земли, и птицы были спасены от гибели.
16. Что вызывает электрический разряд при прикосновении к человеку?
Gett Images
Статическое электричество – это электрический заряд, который накапливается на поверхности человеческого тела.
Это происходит все время, но за счет шерстяной одежды электрический заряд на человеке увеличивается. Если это электричество не может быть передано на землю (резиновая, пластмассовая подошва), напряжение на человеке будет увеличиваться и разряд возникнет при первом контакте с проводящим материалом.
Если мы уделим немного внимания слову «напряжение», то напряжение, используемое в электричестве, и напряжение, используемое в повседневной жизни, очень взаимосвязаны.
Стресс можно сравнить с ударом током. Другими словами, в стрессовых ситуациях количество электричества на человеке становится еще больше.
Все случаи контакта с водой вызывают уменьшение этого электрического заряда, больше всего мы нейтрализуем его при купании в море. Вот почему плавание и душ расслабляют. Сюда же можно отнести и ходьбу босиком по земле.
17. Откуда берутся странные названия вирусов гриппа, такие как H1N1?
shutterstock.com
Из химических веществ, называемых гемагглютинин (Hemagglutinin, H) и нейраминидаза (Neuraminidase, N), которые являются поверхностными белками вируса, вызывающего грипп. Цифры указывают порядок, в котором были обнаружены различные типы этих поверхностных белков. Например, белок гемагглютинина вируса типа H5N3 был открыт до H9N5.
Происхождение этой номенклатуры основано на правилах номенклатуры, введенных Всемирной организацией здравоохранения (ВОЗ) в 1980 году.
Обычно названия вирусов намного длиннее, чем такие как H1N1. Согласно правилам, к названию, если вирус не был обнаружен у человека, следует добавить название животного, у которого он был обнаружен; географический регион, где он был обнаружен; количество родословных; год выделения вируса и тип белкового антигена.
Таким образом, название известного вируса свиного гриппа, охватившего мир в 2009 году, на самом деле A/California/04/2009 (H1N1), а не H1N1.
18. Как самолеты защищены от молнии?
Dreamstime
Когда молния попадает в самолет, она не может вызвать никаких повреждений или нанести серьезный ущерб, грозящий катастрофой. Последняя авария, вызванная молнией, произошла в 2000 году.
В последующие годы были разработаны эффективные методы защиты путем определения воздействия молний на самолеты. Молнии поражает самолеты, когда те летят через облако либо набирают высоту или спускаются. Молния также может возникать, когда самолеты проходят через электрически заряженные области.
Самолет, в который ударила молния, становится частью линии передачи заряда между электрически противоположно заряженными областями, например, между облаком и землей или между облаком и другим облаком. Сначала молния касается заостренных частей самолета, таких как нос или конец крыла.
Вокруг точки, где молния соприкасается с самолетом, можно увидеть вспышку из-за ионизации молекул в воздухе. Электрически заряженные частицы, движущиеся вдоль линии молнии, затем перемещаются по проводящей внешней поверхности летательного аппарата и выходят из другой заостренной части летательного аппарата, например из хвоста.
Корпуса самолетов обычно изготавливаются из алюминия с высокой электропроводностью. Сегодня композитные материалы, состоящие из комбинации материалов с разными свойствами, могут использоваться в фюзеляже самолетов. Электропроводность этих материалов обычно ниже, чем у алюминия.
Поэтому детали, изготовленные из композитных материалов, покрываются материалами с высокой проводимостью, чтобы электрически заряженные частицы могли беспрепятственно перемещаться по внешней поверхности самолета в случае удара молнии.
Искры, возникающие в местах попадания молнии в самолет, могут вызвать плавление или возгорание. Повреждение фюзеляжа самолета от удара молнии обычно не превышает 1 мм.
Наружные покрытия самолетов сделаны из материалов, достаточно толстых, чтобы предотвратить их повреждение в результате подобного воздействия, в основном из металла.
Кроме того, используются специальные детали (называемые разрядниками статического электричества) в виде выступов на законцовках крыла и за ними для снятия статической нагрузки, накопленной на самолете.
19. Почему мумии не разлагаются?
Процесс мумификации гарантирует, что тело, которое было похоронено еще 5000 лет назад, остается чудесным образом нетронутым.
Секрет процесса бальзамирования заключается в процессе сушки. Это означает удаление всех влажных образований на теле и его полное высыхание.
На самом деле причина разложения тел заключается в том, что бактерии развиваются и распространяются во влажной среде. В результате повреждаются кожа и органы. Но в среде, где нет воды, бактерии выжить не могут.
На этом факте основывались процессы мумификации в древнеегипетской цивилизации и Южной Америке. Египтяне удаляли все органы и покрывали тело соленой смесью изнутри. 40 дней спустя вся лишняя влага исчезала.
Органы, которые были высушены отдельно, обычно возвращались на свои места после завершения этого процесса. Но также было замечено, что мумии иногда наполняли опилками и оборачивали смолой и тканью.
Обложка:
