Сегодня - 14.11.2019

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»



Можно ли с помощью медицины изменить геном?

Отвечает старший научный сотрудник Института цитологии и генетики СО РАН, доктор биологических наук Юрий Сергеевич Аульченко.

 


У меня такой вопрос. Можно ли с помощью медицины изменить геном?


Юрий АульченкоИзменить геном растений и животных человек может — это так называемые генно-модифицированные организмы. Для человека в рамках медицинских исследований существует направление «генной терапии», направленной на замещение определенного гена, который «сломан» и работает неправильно. Однако, во-первых, этот вид лечения может применяться только для моногенных заболеваний, то есть когда мутация в одном гене со 100% вероятностью вызывает заболевание. Это, как правило, чрезвычайно редкие заболевания. Во-вторых, вмешательство в геном — это крайний случай, когда ничего другого мы сделать не можем.  Эта процедура достаточно дорогая и неудобная. Клеток в теле много и невозможно изменить ДНК в каждой из них, появляется проблема с транспортировкой. Сделать нормальную копию гена относительно просто, а вот доставить ее в нужное место в организме — сложно. То есть должна быть какая-то конкретная ткань или ограниченный набор тканей, куда мы можем донести ген. Этот «правильный» ген потом сможет встроиться не во все клетки, а только в какую-то часть их, и если этого будет достаточно, то тогда лечение сработает. Понятно, что «исправленный» ген не будет передаваться потомкам.
   
Кроме того в рамках сходных технологий интересным направлением является генная модификация клеток иммунной системы пациента с целью «обучения» их распознаванию раковых клеток.

Повторюсь, что генная терапия — это крайний вариант. Это лечение экспериментальное, дорогое и применимое для узкого круга болезней. Показателен пример первого и пока единственного генно-терапевтического лекарства, одобренного для применения в Европе и США — препарата «Гилбера», направленного на лечение определенного типа хиломикронемии, обусловленной недостаточностью липопротеинлипазы. Встречаемость этого заболевания — один-два больных на миллион населения. Лечение препаратом «Гилбера» довольно эффективное, но цена, судя по всему, будет заоблачная — в прессе встречаются такие цифры, как 1,6 миллиона долларов.
 
Зачастую генная терапия не нужна, потому что даже при заболевании генетической природы можно обойтись менее кардинальными (и более дешевыми) мерами. Например, если у вас не вырабатывается какой-то пищеварительный фермент в результате мутации, то может быть вам достаточно соблюдать диету, никаких вмешательств в геном проводить не нужно. Многие люди не могут переваривать лактозу (сахар, содержащийся в молоке). Профилактика очень простая — не пить молоко.
 




Что происходит с водой в космосе?

Отвечает старший научный сотрудник Института ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН, кандидат физико-математических наук Евгений Михайлович Балдин.

 


В контексте интереса к космическим двигателям меня интересует следующее - имеются ли данные, испытания, другая информация о превращении молекулы воды (пара) в космосе? Как происходит замерзание, и во что превращается капля воды или молекула?


Замерзание проходит как обычно: на разрыв связей с соседями молекуле воды необходимо потратить энергию, поэтому когда сбежавшая из капли молекула улетает, она понижает температуру покинутого тела. Испарение может происходить одновременно с активным кипением — это зависит от внешнего давления и температуры капли. В конце концов, оставшиеся молекулы, если останутся (это зависит от размера капли), будут вынуждены перейти из жидкого состояния в твёрдое. При низких давлениях (ниже
тройной точки воды — 610 Па) вода может существовать только твёрдом или газообразном состоянии. В условиях вакуума лёд будет продолжать испаряться или иначе сублимироваться, продолжая понижать свою температуру. Для того, чтобы исследовать испарения капли воды в вакууме, нет необходимости выходить в космос — достаточно откачать воздух из объёма и поместить туда каплю.

Фото: анонс - vkusnjasha.ru
 




Как скоро произойдет затухание лазерного луча внутри зеркальной сферы?

Отвечает старший научный сотрудник Института ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН, кандидат физико-математических наук Евгений Михайлович Балдин.

 


Если взять зеркальную внутри сферу, создать в ней вакуум, запустить в нее луч лазера или пучок солнечного света, через какое время произойдет затухание отражения света от стенок герметично закрытой сферы? И если в центре сферы поместить фокусирующую призму, будут ли нагреваться стенки сферы и как долго.


Евгений БалдинЕсли предположить существование абсолютно идеального зеркала, которое отражает всё, что на него падает, то это зеркало нагреваться не будет. Нагрев идёт из-за поглощения фотонов. Даже лучшие зеркала могут отразить не более 99.9% падающего излучения определённой частоты. Легко можно оценить за сколько отражений пучок лазера сойдёт на нет, например, до 1% от первоначальной интенсивности. Переизлучёные рассеянные фотоны будут отличаться от первоначальных, и их энергия будет зависеть от температуры стенок зеркала.

Фото: com.varenye.com, Ю. Позднякова




Позволяет ли электротяга создать такую скорость, которая выведет объект за пределы Земли?

Отвечает старший научный сотрудник Института ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН, кандидат физико-математических наук Евгений Михайлович Балдин.

 


Здравствуйте, очень хотелось бы знать, теоретически возможно разогнать «объект» электротягой до скорости, которой хватило бы «объекту» в движении по инерции достигнуть высоты позволяющей не вернуться обратно на поверхность Земли? Спасибо.


Евгений БалдинПочему теоретически? Рельсотрон - реальное перспективное оружие, которое вполне себе развивается. В отличие от оружия, основанного на сгорании пороха, начальная скорость разгоняемого объекта не ограничивается скоростью протекания химической реакции. Жёстким физическим ограничением является только скорость света. Реально демонстрируемые прототипы для ВМС США разгоняют снаряды весом 3 кг до 2.5 километров в секунду. Поговаривают, что в середине 80-х в Советском Союзе был создан прототип рельсового ускорителя со скоростью выпускаемого снаряда чуть-чуть не дотянувшей до 10 км в секунду, что лишь на 10% меньше второй космической без учёта сопротивления атмосферы. К сожалению, подтвердить достоверность этого утверждения я не могу.

Причина, почему рельсотроны всё ещё остаются в стадии прототипа — это крайне низкая эффективность устройства. Вторая проблема с запуском путём выстрела заключается в экстремальном ускорении, которое должен испытать разгоняемый объект. Это не проблема для сплошной железной болванки, но приборам, и уж тем более живым объектам, выжить вряд ли удастся.
 




Почему небо голубое?

Отвечает старший научный сотрудник Института ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН, кандидат физико-математических наук Андрей Алексеевич Шошин .

 


Почему небо голубое? Как зависит цвет неба от состава атмосферы? Какого цвета небо будет на других планетах солнечной системы?


На земле небо голубое потому, что когда солнечный свет (содержащий разные цвета) проходит через атмосферу - голубой цвет рассеивается с большей вероятностью, чем красный. То есть, голубой цвет неба - это рассеянные в атмосфере фотоны солнечного света. По этой же причине у Солнца на закате красный цвет - голубые фотоны в атмосфере рассеялись вбок, на прямой линии от Солнца осталось больше красных фотонов.

Цвет неба, например, на Марсе (где атмосфера тоньше) можно увидеть на сайте NASA благодаря цветной камере на марсоходе.




Насколько перспективна теория струн с позиции здравого смысла, а не математической красоты? И есть ли у этой теории конкуренты?

Отвечает старший научный сотрудник Института ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН, кандидат физико-математических наук Андрей Алексеевич Шошин

 

Прочитал книгу Грина о современных взглядах физиков об устройстве Вселенной, в частности о теории струн. Не кажется ли вам, ученым, что вы очень далеко отошли от действительности? Ведь если теорию нельзя проверить экспериментом, то она ничего не стоит. Насколько перспективна эта теория (струн) с позиции здравого смысла, а не математической красоты? И есть ли у этой теории конкуренты?


Андрей ШошинУ теории струн есть конкуренты, и она является всего лишь гипотезой. Возможно, когда-нибудь её удастся подтвердить или опровергнуть, но для этого эту теорию нужно хорошо изучить. Либо найти ей замену, которую можно будет подтвердить.

 
Фото: анонс - egofree.ru, 1 - предоставлено А.Шошиным



Мы когда-нибудь полетим к звездам, или это утопия?

Отвечает старший научный сотрудник Института ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН, кандидат физико-математических наук Андрей Алексеевич Шошин

 

Скажите, мы когда-нибудь полетим к звездам или это утопия в связи c ограниченностью скорости света. В последнее время ОТО (общая теория относительности) и СТО (специальная теория относительности) подвергаются критике, не получилось ли так, что человечество пошло по неправильному пути и нужно пересмотреть фундамент?


Андрей ШошинНа данный момент безопасные для человека полеты внутри Солнечной системы представляют серьезную трудность (как с технической, так и с финансовой точек зрения). Для человека в космосе слишком велик радиационный фон от космических лучей (на Земле нас хорошо защищает атмосфера). Поставить на межпланетный корабль толстую радиационную защиту сегодня почти невозможно, поэтому даже при экспедиции на Марс экипаж получит значительную дозу облучения. О звездах тоже пока остается только мечтать - в космосе слишком большие расстояния, и полет будет длиться очень долго.

СТО и ОТО всегда подвергались критике, однако до нынешнего момента эксперименты всегда подтверждали их правоту, поэтому у физиков нет сомнения, что эти теории верны.
 
Фото: анонс - cinemarket.ru, (1) - предоставлено А.Шошиным



Будет ли 21 декабря 2012 года парад планет?

Отвечает преподаватель Новосибирского планетария Илья Котовщиков.

 


В СМИ появилась интформация, что 21 декабря 2012 года будет проходить парад планет, именно из-за него наступит конец света, так ли это?


Илья КотовщиковПарады планет делятся, во-первых, по величине: большой и малый, во-вторых: по видимости: можем мы их наблюдать с земли или нет. Большим парадом планет называется явление, когда планеты, в количестве от 6 штук находятся по одну сторону от Солнца в небольшом секторе (угол 30-40 градусов), он может включать в себя Юпитер, Венеру, Марс, Сатурн, Уран и Землю. Малый парад планет образуют  Меркурий, Венера, Марс и Сатурн. Понятно, что наблюдать их можно не все, хотя бы потому, что Земля сама участвует в этом событии. Видимый большой парад планет (от 5) проходит достаточно редко: раз в 19-20 лет. Видимый малый парад планет (3 и больше) проходит чаще: 1-2 раза в год. Есть еще великий парад планет, он бывает чрезвычайно редко. В 1953 году до н. э.  древние китайские астрономы наблюдали такое явление: все планеты, кроме Меркурия, выстроились в ряд.  

Так вот, 21 декабря действительно будет парад планет: видимый и малый, участвовать будут Меркурий, Венера и Сатурн. Даже на большой парад не набирается небесных тел, не говоря уже о великом. Можно предположить, что это заблуждение разошлось из-за СМИ: журналисты услышали про парад планет, и сказали, что всем конец.

Ответ на вопрос был озвучен в рамках научного кафе «Эврика!»

Фото: анонс - earth-chronicles.ru, 1 - Ю. Позднякова




Могут ли процессы, протекающие в ускорителе заряженных частиц, переводить в возбужденное состояние атомы конструкционных элементов?

Отвечает старший научный сотрудник Института ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН, кандидат физико-математических наук Евгений Михайлович Балдин.

 


Поясните, пожалуйста: могут ли процессы, протекающие в ускорителе заряженных частиц (потоки частиц и квантов), переводить атомы конструкционных материалов оборудования в возбужденное состояние? Речь идет не о ядерных реакциях – они, безусловно, протекают, а о переводе атома в возбужденное состояние с последующим излучением гамма квантов.


Евгений БалдинПод ваше описание (взаимодействие элементарных частиц с веществом с изучением фотона) подпадает, вероятно, следующий механизм: тормозное излучение. Тормозное излучение (такая статья есть в русскоязычной Википедии, хотя в англоязычной - гораздо больше технической информации)—  излучение фотонов в результате торможения заряженной частицы в поле ядер (или электронов) среды. Наверное, это можно рассмотреть как взаимодействие частицы с атомами, которые в результате индуцированного возбуждения высвечивают избыточную энергию в виде фотонов.

Вообще, проходя через вещество (даже без учёта ядерного взаимодействия), заряженная частица теряет энергию, и часть потерянной энергии  преобразуется в фотоны. Этот эффект используется для детектирования элементарных частиц. Для этой цели используются специальные вещества: сцинтилляторы (в Википедии есть достаточно подробная разъясняющая статья).

Взаимодействие элементарных частиц с веществом довольно непростая тема с массой нюансов. Подробное их рассмотрение есть в специализированной литературе. Для самостоятельного изучения на более/менее разумном практическом уровне я бы рекомендовал «Детекторы элементарных частиц» Клауса Групена, русский перевод которой был выпущен в 1999 году. Книга посвящена, как следует из названия, собственно способам детектирования элементарных частиц и все эти способы используют те или иные типы отклика вещества на прохождение частиц через него.

P.S. Сканы этой книге легко находятся в интернете. Сам автор, если я правильно понимаю, был не против копий, более того, он раздавал их всем желающим.

Фото: Ю. Позднякова
 




Что такое движение тел и есть ли оно?

Отвечает старший научный сотрудник Института ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН, кандидат физико-математических наук Андрей Алексеевич Шошин.

 


Что такое движение тел и есть ли оно? Есть шарик, и он занимает собой все пространство, то есть в этом месте, объеме кроме него нет ничего. Тогда его перемещение должно на короткое время открывать пустоту, которой не бывает. В микромире частицы не движутся, а появляются и исчезают - создаются, следовательно, и тела ведут себя так же?


Андрей ШошинДвижение тел - это изменение их координат в пространстве, нет никаких сомнений в том, что движение тел существует. Если речь идет об условиях на Земле, то атмосферные газы быстро заполняют область пространства, из которого сдвинулся шарик. В микромире частицы движутся, при взаимодействиях по строго определенным правилам частицы могут исчезать и могут возникать новые частицы. Большие объекты состоят из очень большого числа микрообъектов, поэтому поведение первых уже определяется законами статистической физики и физики сплошных сред, а не законами движения отдельной микрочастицы, где основную роль играют законы квантовой физики.

Система Orphus