Сегодня - 27.11.2020

Задайте вопрос учёному

В этом разделе вы можете задать вопросы, относящиеся к любому научному направлению: будь то археология или ядерная физика. Задавая вопрос, вы можете обозначить, ученому какой специальности он адресован. Если вы не определились с адресатом, мы найдем для ответа на ваш вопрос компетентного эксперта. Ответ будет опубликован на сайте.

Обращаем ваше внимание на то, что не подлежат рассмотрению вопросы и обращения, в которых содержатся выражения, оскорбляющие чьи-либо честь и достоинство, а также те, из которых не представляется возможным понять суть вопроса.

Вопросы вы можете направлять на электронный адрес: scienceinsiberia@gmail.com с пометкой в теме: «Вопрос ученому»



Могут ли быть в России грозы и молнии круглый год?

Отвечает профессор кафедры техники и электрофизики высоких напряжений Новосибирского государственного технического университета доктор технических наук Александр Георгиевич Овсянников

 

Бывают ли где-нибудь в России грозы круглый год, и есть ли места, где они вообще не встречаются? Какие условия нужны для грозы, грома?

 

Грозовой сезон в России продолжается с мая по сентябрь, а его максимум выпадает на июль. Очень редко, но грозы бывают даже зимой. Число грозовых часов (показатель грозовой активности) наибольшее в южных районах: Кавказ — до 150, Алтай — до 100 в год. В средних широтах фиксируется от 40 до 60, а в северных районах — до 20 грозовых часов в год. Если говорить обо всем мире, то самая большая грозовая активность во Флориде, США (200—250 грозовых часов). В целом каждую секунду на планете возникает 60—80 молний.
 
Гроза появляется, как правило, при большом перепаде температуры слоев воздуха. Так, например, на Алтае в районе Чемала и Шебалино более половины гроз возникает в период с 14:00 до 17:00 часов. Грома без молнии не бывает, а по временному отрезку между вспышкой молнии и звуком грома можно судить о близости удара молнии, если помнить, что скорость звука примерно 340 метров в секунду.
 
Фото из открытых источников (анонс)
 



Почему М. А. Лаврентьев выбрал Новосибирск?

Отвечает советник председателя СО РАН доктор физико-математических наук Геннадий Алексеевич Сапожников

 

Почему академик Михаил Алексеевич Лаврентьев для организации Академгородка выбрал именно Новосибирск, а не Томск или Иркутск?

 

Имеются самые разные версии, вплоть до «качества приема делегации в Новосибирске». На мой взгляд, это желание реализовать дух академической свободы в буйно развивающемся городе. Плюс, например, строительство ГЭС (без электричества работа научных институтов невозможна), море, пересечение транспортных систем. Кроме того, практически это географический центр России. 
 
Фото из архива СО РАН
 



Как по костям животного восстановить его облик?

Отвечает младший научный сотрудник Института систематики и экологии животных СО РАН Анна Алексеевна Новиковская

 

Посмотрел вашу лекцию о синапсидах, и у меня возник вопрос: как палеонтологи по костям определяют внешний вид вымерших животных, например динозавров?

 

Вопросом о том, как по сохранившимся окаменелостям можно восстановить облик вымершего животного, люди озаботились довольно давно, и первые реконструкции «допотопных тварей» появились еще в конце XVIII века благодаря французскому естествоиспытателю Жоржу Кювье, которого сегодня называют отцом палеонтологии и сравнительной анатомии. Именно Кювье установил, что между различными внешними признаками, внутренним строением и образом жизни существует отчетливая связь, поэтому даже по разрозненным костям можно примерно восстановить прижизненный вид целого животного.
 
Вот, к примеру, нашлись кости некоего хищного динозавра. В идеале — череп, но это также могут быть и кости позвоночника, и конечности. Что следует сделать сначала — это установить родственные связи новичка, то есть по множеству различных внешних и внутренних особенностей (скажем, строению суставов и наличию специфических бугорков или выемок) понять, к какому из уже известных семейств хищных динозавров он относится. Существует, конечно, вероятность, что это будет представитель какого-то нового семейства, до этого не известного ученым, но в любом случае его более-менее близкую родню установить возможно, благо эволюционное древо динозавров известно уже достаточно хорошо. После этого в нашей голове начнет обрисовываться некий образ ящера: скажем, если он принадлежал к семейству аллозаврид, то у него должны были быть довольно длинные передние конечности, а все овирапториды обладали коротким черепом с мощным беззубым клювом. Дальше следует пристальное изучение самих костей, ведь по их относительной длине и толщине можно узнать, насколько стройным или, напротив, массивным был динозавр, а места прикрепления мышц и сравнение с современными животными (в основном это крокодилы и птицы, ближайшие из живущих динозавровых родственников) подскажут, каким образом мясо покрывало кости. Иногда находят даже отпечатки шкуры, благодаря чему можно узнать, чем был покрыт ящер — чешуей или перьями, а в самых-самых редких случаях (и при наличии отлично сохранившихся останков) можно даже приблизительно восстановить окраску животного. Так, например, разница в строении чешуек может говорить о полосатой или пятнистой окраске (именно так оно и выглядит у современных рептилий), а изучение отпечатков перьев некоторых динозавров и их сравнение с современными птицами позволило установить, пигменты какого цвета содержались в этих перьях при жизни.
 
Разумеется, все реконструкции динозавров — это в какой-то степени фантазия, потому как единственный способ достоверно узнать внешний вид вымершего животного — изобрести машину времени. Последний динозавр, не относящийся к птицам, ушел в мир иной около шестидесяти пяти миллионов лет назад, поэтому найти более-менее целый ископаемый скелет — уже большая удача, а уж про отпечатки мягких тканей и говорить нечего! Как следствие, мы много знаем о динозаврах, но еще большего мы никогда не узнаем, даже если перероем всю землю в поисках подходящих окаменелостей. Природа — небрежный архивариус, а внешний вид животного зачастую лишь приблизительно отражает строение его скелета (не верите — взгляните на скелет совы или попугая, после чего попробуйте найти эту изящную шею у ее пернатого владельца), поэтому о наличии, скажем, кожных мешков или гребешков нам остается только гадать.
 
Дабы подробнее ознакомиться с проблемами реконструкции, увидеть несколько экстравагантных предположений о внешнем виде динозавров, а также посмотреть, как выглядели бы современные животные, восстановленные по скелетам, рекомендую ознакомиться с книгой Д. Нэйша, Дж. Конвея и С. М. Коземена «Все минувшие дни» в замечательном переводе Павла Волкова. 
 
Изображение предоставлено Анной Новиковской (анонс)
 



Есть ли водоемы без жизни?

Отвечает ведущий научный сотрудник Института биофизики ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН» кандидат биологических наук Егор Сергеевич Задереев

 

Есть ли в мире водоемы, где вообще нет жизни?

Кажется, есть, но их сложно найти. 
 
Первый вариант водоема без жизни, который может прийти в голову, — дно океана. Но и в самых глубоких районах мира, например в Марианском желобе, встречаются даже многоклеточные организмы. Считается, что рыбы могут жить на глубинах до 8 километров. Глубже — многочисленные беспозвоночные. Например, рачков бокоплавов поднимали с глубин до 11 километров. Бактериям на дне и вовсе раздолье. Более того, на глубинах ученые обнаружили разнообразные сообщества живых организмов, которые живут за счет не фотосинтеза, как большинство обитателей суши и освещенных горизонтов, а хемосинтеза. То есть для синтеза органического вещества в таких системах вместо света, как источника энергии, организмы используют химические элементы. Далее органическое вещество едят и другие животные.
 
Давление толщи воды жизни не помеха. Что же еще способно ограничить ее существование? Температура. За счет изменения солености вода может не замерзать при отрицательных температурах и кипеть при температуре выше 100  С. Такие условия встречаются в небольших водоемах, расположенных в местах вулканической активности или в сверхсоленых озерах. Многоклеточные организмы погибают при нагреве воды до 40—60  С, а вот бактериям такие перепады нипочем. На сегодня верхний предел устойчивости бактерий к температуре приближается к 120  С. 
 
Еще один важный для жизни параметр — соленость воды. Живой клетке в случае большого количества солей в окружающей среде нужно каким-то образом не давать им проникнуть внутрь. Такой механизм называется осморегуляцией, но у него, как у любой биологической функции, могут быть свои ограничения. Впрочем, бактерии научились справляться с очень высокими концентрациями соли не только за счет эффективной осморегуляции, но и накапливая внутри клетки защитные вещества, близкие по составу к глицерину. Так что и в термальных источниках, и в сверхсоленых, и в холодных озерах Антарктиды бактерии тоже есть. 
 
Несколько лет назад бактерии были обнаружены даже в асфальтовом озере на острове Тринидад. Это самое крупное в мире озеро из природного асфальта. Внутри булькающего теплого асфальта ученые обнаружили микрокапельки воды, внутри которых живут бактерии. 
 
Одним из кандидатов на озеро без жизни было запечатанное миллионы лет назад льдом Антарктиды озеро Восток. Российские ученые начали бурить лед, чтобы дойти до воды, еще в 1989 году. Лишь в 2012-м им удалось пробурить почти четыре километра льда и добраться до самого озера. В пробах воды предварительно обнаружены следы присутствия бактерий, хотя в научном сообществе до сих пор нет четкой уверенности в чистоте проведенных работ. Не так-то просто сделать аккуратную скважину такой глубины и извлечь воду, не загрязнив ее бактериями извне.
 
И всё же на планете есть водоемы, где нет живых существ. Впадина Данакиль в Эфиопии — место, где находятся, возможно, самые экстремальные для жизни на Земле условия. Некоторые из небольших прудов во впадине, возможно, одновременно самые соленые, самые теплые и самые кислые водоемы на планете. Не все их них исследованы досконально. Буквально в прошлом году в одном из самых авторитетных научных журналов мира — Nature — была опубликована статья, где ученые, кажется, обнаружили необитаемое место на планете. В сверхкислых прудах впадины Данакиль с крайне высоким содержанием магния и привычной нам поваренной соли жизни, похоже, нет. 
 
Фото из открытых источников (анонс)
 



Антибиотики и их эффективность

Отвечает научный сотрудник Института химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН кандидат биологических наук Сергей Евгеньевич Седых

 

Как образуются бактерии с лекарственной устойчивостью, с «иммунитетом» к антибиотику?
 
Может ли у человека выработаться иммунитет ко всем доступным антибиотикам? Если да, то чем в таком случае лечиться?

 

Иммунитет человека образуется к чужеродным молекулам антигенам: белкам, олиго- или полисахаридам. Так как антибиотики — это низкомолекулярные вещества, у человека иммунитет к антибиотикам образоваться не может.
 
После заболевания может образоваться иммунитет к вирусу или бактерии. На этом основаны вакцины: когда пациента иммунизируют препаратом, содержащим определенные антигены вируса, бактерии или убитый вирус, бактерию. В таком случае в организме на введенный антиген образуются защитные антитела, которые выводят вирус/бактерию, содержащую на поверхности этот антиген.
 
Бактерии — быстро эволюционирующие существа. Препараты для лечения заболеваний бактериальной природы называют антибиотиками (в англоязычной литературе так называют и противовирусные препараты, но в русскоязычной — именно антибактериальные), эти средства принципиально важно принимать курсом (3—10—30 дней, в зависимости от заболевания и лекарства). И это неслучайно.Если прекратить применение антибиотика до окончания курса, в организме могут остаться менее чувствительные к нему бактерии, которые размножатся и при повторном введении таких препаратов (когда болезнь вернется, и пациент решит продолжить курс) не будут погибать. Так образуются бактерии с лекарственной устойчивостью, с «иммунитетом» к антибиотику.
 
Это очень серьезная проблема современной медицины. Когда пациент досрочно прекратит курс второго, уже другого антибиотика, с определенной вероятностью возникнет разновидность бактерий, нечувствительная сразу к двум антибиотикам и так далее. Такие множественно устойчивые бактерии обычно встречаются в больницах и вызывают так называемые госпитальные инфекции. Каждый год в мире из-за антибиотикорезистентных бактерий умирают около 700 тысяч пациентов.
 
Создание нового препарата для антибактериальной терапии занимает несколько лет и стоит фармкомпании сотни миллионов долларов. Обычно к завершению клинических исследований уже появляются бактерии, устойчивые к этому новому антибиотику. К сожалению, в этой гонке вооружений время не на нашей стороне.
 
Чем же тогда лечиться? Тут вариантов нет: использовать доступные на фармрынке антибиотики. Однако нужно правильно их применять. Альтернатив им немного, например бактериофаги, но это отдельная история.
 
Фото из открытых источников
 



Российское общество и восстание декабристов

Отвечает главный научный сотрудник сектора археографии и источниковедения Института истории СО РАН доктор исторических наук Наталья Сергеевна Гурьянова

 

Как общество относилось к восстанию декабристов?

 

Восстание декабристов вошло в историческое сознание нации как яркое событие, в котором был заявлен открытый протест против современной политической системы и устоявшихся социальных отношений. Естественно, выступление 14 декабря 1825 года на Сенатской (Петровской) площади трех тысяч солдат и офицеров остается актуальным как для ученых, так и для каждого жителя России, интересующегося уроками истории. В заданном вопросе акцент сделан на отношении общества к восстанию, поэтому ответ вполне мог бы стать темой отдельной монографии, если рассматривать процесс постепенного осмысления и формирования взглядов на декабризм — от сформулированной правительством точки зрения сразу после выступления до сегодняшнего дня.   
 
Мне представляется, что характеристику отношения к восстанию декабристов следует начать с определения взгляда современников на открытое противостояние солдат и офицеров. Основная масса населения огромной России просто ничего не знала о событиях 14 декабря в Петербурге. Образованная часть общества тоже могла получить представление только по информации о выступлении в официальном сообщении, дополнив его слухами. На площади присутствовало большое количество свидетелей событий: речь идет о 12 тысячах солдат и офицеров, присягнувших новому императору, которых сумел собрать на протяжении дня Николай I и окружить восставших. Как отмечают современники в воспоминаниях об этом событии, стоящие в окружении явно сочувствовали декабристам, поддерживая стоявших в каре, не смея присоединиться, поскольку офицеры не давали такого приказа. 
 
Площадь была окружена жителями Петербурга. В акварели Карла Ивановича Кольмана, которую можно считать вполне достоверной фиксацией ситуации противостояния, очень наглядно показаны социальная разнородность толпы и реакция собравшейся публики. Обращают на себя внимание облюбовавшие забор вокруг строящегося Исаакиевского собора наблюдатели. Как свидетельствуют современники, с наступлением темноты народ стал выражать поддержку тем, что бросал камни в окружение каре. 
 
Фото с сайта Museum.ru (анонс)
 



Физиогномика — лженаука?

Отвечает заведующий кафедрой клинической психологии Института медицины и психологии В. Зельмана кандидат психологических наук Александр Александрович Фёдоров

 

Является ли физиогномика истинной наукой или всё же относится к лженаукам?

 

Как бы ни был велик соблазн просто ответить, что физиогномика — псевдонаука, всё несколько сложнее. Безусловно, физиогномические теории прошлого (начиная с работ псевдо-Аристотеля) к науке никакого отношения не имеют и отражают скорее предрассудки и метафоры, а не действительность. Например, что низкий лоб свидетельствует о глупости, а курносость — о распутности. Столь же далеким от науки является содержание значительной части книг по физиогномике, которые выходят в наше время.
 
С другой стороны, если говорить об идее, лежащей в основе физиогномики, согласно которой характеристики личности связаны с внешними проявлениями (а к ним могут относиться не только особенности лица, но и особенности телосложения и движений), то её вполне можно изучать научными методами. Существуют современные исследования, демонстрирующие существование статистической связи между различными внешними признаками и личностными характеристиками. Эти данные могут использоваться, например, для машинного обучения. Так, в одном из научных психологических журналов два года назад была опубликована статья, в которой нейросеть на основе анализа лицевых характеристик научилась верно определять сексуальную ориентацию в 81 % случаев для мужчин и 71 % случаев для женщин (что существенно превосходит точность, с которой это могут делать люди). Это исследование вызвало большую критику со стороны ЛГБТ-сообщества. 
 
В любом случае, не следует забывать о том, что значительная часть исследований, которые сейчас проводятся в этой области, основаны на изучении статистических связей и не доказывают существования причинной связи между внешними признаками и личностными особенностями.
 
Фото из открытых источников (анонс)
 



Миф или реальность: азиаты и непереносимость алкоголя

Отвечает заведующий лабораторией фармакогеномики Института химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН кандидат биологических наук Максим Леонидович Филипенко

 

Правда ли, что у азиатов есть мутация, из-за которой они хуже переносят алкоголь?

 

Все мы знаем или слышали, что печень — главный страж нашего организма после потребления алкоголя. За разрушение, а точнее превращение в другие вещества, отвечают два белка-фермента. Первый — алкогольдегидрогеназа, она трансформирует этанол (классический спирт) в ацетальдегид (классический альдегид). Второй фермент ацетальдегиддегидрогеназа обращает его в ацетат — производное хорошо знакомой нам уксусной кислоты. Эффект эйфории от потребления этанола связан с изменением под его действием свойств мембран наших нервных клеток. Это усиливает или ослабляет передачу электрических импульсов в различных отделах мозга и в зависимости от разного генетического фона может определять тип нервно-физиологической реакции выпивающего. 
 
Для каждого из этих двух белков описаны вариации генов. Так, например, люди с более активной алкогольдегидрогеназой быстро конвертируют этанол в ацетальдегид, что уменьшает опьянение и эйфорию, но увеличивает токсичное действие ацетальдегида. И если у этого бедняги еще и малоактивная ацетальдегиддегидрогеназа, которая медленно удаляет его, то принятие алкоголя превращается в отравляющий кошмар. При образовании ацетальдегида — достаточно токсичного соединения — возникает синдром похмелья и отравление. Такие люди вряд ли будут системно пить, и вероятность стать классическим алкоголиком у них меньше. 
 
Хорошо описанная мутация ацетальдегиддегидрогеназы, приводящая к замене лизина на глутамат в положении 504 (ALDH2*2), имеет более низкую активность, и встречается значительно чаще у азиатов, чем у европейцев (более 50 % случаев). Даже немного алкоголя вызовет отравление ее носителей. У европейцев же алкогольдегидрогеназа в основном кодируется «медленными» генами, а частота варианта ALDH2*2 низка. Таким образом, чаще встречаются люди с медленным метаболизмом этанола (дольше циркуляция в крови) и быстрым метаболизмом ацетальдегида (меньше степень отравления). Вероятность спиться у таких людей значительно больше. 
 
Так, азиаты более защищены от беспросветного пьянства, и легенды об их чувствительности и предрасположенности к алкоголю, скорее, имеют исторический и литературный контекст. Безусловно, другие гены, многие из которых кодируют белки, имеющие отношение к работе нашего мозга, представлены вариантами, способными увеличивать или уменьшать вероятность спиться и забыться, но это уже совсем другая история.
 
Фото из открытых источников
 



Могут ли больные разными видами ОРВИ заражать друг друга?

Отвечает старший научный сотрудник Института молекулярной и клеточной биологии СО РАН кандидат биологических наук Сергей Викторович Кулемзин

 

Если коллеги собираются на новоселье, и каждый из них болеет каким-то штаммом ОРВИ или гриппа, то могут ли они перезаразить друг друга?

 

Инфекция одного из вирусов, вызывающих ОРВИ, полностью не защищает от инфекции другого вируса. Однако вероятность кросс-инфекции значительно снижается. Это связано с тем, что после заражения первым вирусом у человека запускаются каскады реакций врожденного иммунного ответа, что повышает сопротивляемость организма к инфицированию другими вирусами. Но вероятность заражения другим вирусом всё еще остается. Поэтому, если заболевшие ОРВИ или гриппом люди собираются где-то вместе, они вполне могут заразить друг друга.
 
Фото из открытых источников (анонс)
 



Можно ли поместить компьютер в наш глаз?

Отвечает научный сотрудник Института математики им. С. Л. Соболева СО РАН кандидат физико-математических наук Василий Александрович Дедок

 

Возможно ли выводить изображение на внутреннюю часть роговицы глаза? Для этого потребуется вживление устройств? Можно ли придумать, например, модуль, который крепится к руке? В нем будет сим-карта, процессор, карта памяти. Управление всем этим будет осуществляться с помощью нейроинтерфейса. Питание будет производиться с помощью электроимпульсов мозга. Возможно ли такое? Если нет, хотелось бы объяснений, если да, то через сколько лет? 

 

В нашем глазу роль свето- и цветочувствительного элемента играет сетчатка. Это та часть глаза, которая может воспринимать изображение. Роговица же выполняет в глазу функцию объектива. Поэтому вывод изображения логично производить на сетчатку. Промышленно сейчас выпускаются различные системы, шлемы виртуальной реальности. По сути, это аналог компьютерного монитора, только в виде очков. Здесь вместо линз установлены дисплеи. Технология совсем уже не секретная, и эти устройства выпускаются для бытового использования. Еще существуют такие современные гаджеты, как VR-очки, например Apple AR Glass. Это инструмент для отображения дополнительной информации к тому, что видит человек в обычных условиях. 
 
По всей видимости, энергии электроимпульсов мозга для подобных устройств совершенно недостаточно (по крайней мере, персонально мне было бы очень страшно вмешиваться в эту область человеческого организма), поэтому, скорее всего, потребуется дополнительное питание. Возможно, вопросы электропитания будут решаться теми технологиями, которые используются в современных беспроводных зарядных устройствах или домофонных ключах. С точки зрения управления такого типа устройством технических проблем нет. В случае, когда управление довольно простое, то есть не требует реализации сложных алгоритмов, можно поместить какой-либо вычислительный узел на борту такого устройства. Однако, если логику механизма необходимо делать достаточно сложной, требуется интеграция с другими модулями. Если же они потребляют много энергии, то можно разработать какой-то внешний вычислительный модуль (на ремне, в кармане, в сумке и так далее), который будет выполнять сложную работу, а по легковесному радиоканалу передаст все сигналы на оптическую часть. 
 
Из современных технических достижений в оптических технологиях стоит отметить недавно анонсированную линзу дополненной реальности, но решение, представленное компанией Mojo Vision, кажется еще не до конца доработанным, и неясно, сможет ли она выполнять все заявленные функции. Стоит также вспомнить о совсем недавнем анонсе проекта Neuralink по имплантированию чипа в головной мозг свиньи. По заявлениям авторов, это устройство может работать целый день без подзарядки, поэтому наверняка по вопросу электропитания вживляемых уже в глаз устройств имеются если не готовые ответы, то, по крайней мере, достаточно серьезные продвижения. В настоящее время можно довольно просто даже своими силами сделать напечатанную на 3D-принтере насадку на дужку очков, которая будет добавлять дополнительную информацию к той картинке, которую видит человек. В корпус такой насадки помещается оптическая схема, управляющий контроллер, экран, беспроводной модуль и аккумулятор. Управление может осуществляться, к примеру, с телефона. 
 
Фото из открытых источников
 

Система Orphus