Сегодня - 22.01.2021

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»


17.04.2020 Как получают случайные числа?

Отвечает директор Института вычислительной математики и математической геофизики СО РАН доктор физико-математических наук Михаил Александрович Марченко

 
Существуют генераторы псевдослучайных чисел и действительно случайных чисел. К какому типу относятся онлайн-генераторы, часто используемые для розыгрышей призов? Можно ли назвать числа, которые они выдают, случайными? Возможно ли предугадать результат, зная количество участников (диапазон чисел)?

 

Как правило, при численном моделировании случайных величин с некоторым сложным распределением с помощью метода Монте-Карло используются базовые псевдослучайные числа с простым распределением (равномерным в интервале от нуля до единицы). Базовые числа получают с помощью специального компьютерного алгоритма — генератора псевдослучайных чисел. Начальное число такой периодической последовательности принято называть зерном (англ. seed). Такие генераторы иногда определяют как детерминированные.
 
Получаемая последовательность чисел всегда является периодической, хотя современные генераторы имеют астрономически большой период. К примеру, для одного популярного генератора он составляет 1038, но есть и бо′льшие значения. У такого подхода много достоинств при вычислениях по методу Монте-Карло. В частности, свойство повторяемости последовательности базовых псевдослучайных чисел очень важно при отладках сложных компьютерных программ. Также оно нужно при изучении влияния значений параметров алгоритма на результат (говорят, что при этом используется процедура коррелирования результатов различных вычислительных экспериментов). Некоторые детерминированные генераторы обоснованно и очень удачно используются при параллельных вычислениях по методу Монте-Карло.
 
Помимо класса детерминированных генераторов, существуют также физические генераторы случайных чисел. Например, в современных настольных персональных компьютерах и ноутбуках пользователю доступен встроенный в процессор Intel физический генератор. Среди его достоинств — настоящая случайность получаемых чисел, высокая производительность. Однако у такого рода генераторов есть и существенные недостатки: неуверенность в правильном вероятностном распределении чисел, непроверенность при длительном счете, потенциальная неустойчивость в работе, невозможность повторить последовательность чисел в целях повторения расчетов или коррелирования результатов различных вычислительных экспериментов.
 
Описанную выше процедуру получения детерминированной последовательности чисел можно приблизить к настоящей случайности, выбирая зерно некоторым случайным образом, например с помощью физического генератора. Этот процесс называется рандомизацией.
 
Не зная код компьютерной программы, используемой для розыгрыша призов, сложно сказать, к какому виду генераторов она относится. Как правило, при написании приложений используются стандартные среды программирования, а в них зашиты как раз детерминированные генераторы псевдослучайных чисел.
 
Числа, получаемые с помощью детерминированного генератора, нельзя назвать по-настоящему случайными, потому что они повторяются, если начинаются в разных экспериментах с одного и того же зерна. Критерием адекватности генерации псевдослучайных чисел является удовлетворение весьма сложных процедур статистической проверки их качества и решение комплексных вычислительных задач. Поэтому если в экспериментах с лотереей не менять зерно и условия проведения лотереи (например, количество разыгрываемых призов), то результат розыгрыша призов будет одинаковый при различных его повторениях. Но можно менять зерно, например, как указано выше, и всё с результатами будет в порядке — они на самом деле будут случайными для зрителей и предсказать их будет невозможно.
 
Фото из открытых источников
 


10.04.2020 Кто живет дольше — кошки или собаки?

Отвечает научный сотрудник Института систематики и экологии животных СО РАН, главный врач ветеринарной клиники «АС Вет» кандидат биологических наук Сергей Владимирович Коняев

 
Если взять примерно одинаковые условия содержания и сходный уровень ответственности хозяев (визиты к ветеринару, стерилизация, прививки и так далее), то кто в среднем живет дольше — собаки или кошки? И почему?

 

Кошки живут дольше, чем собаки. Средняя продолжительность жизни кошки около 14 лет, а максимально известная — 39 лет. Для собак средняя продолжительность жизни сильно зависит от породы, но 12 лет — для большинства собак весьма почтенный и критический возраст, а самая старая представительница вида дожила до 29 лет. Средний возраст кошек — пациентов российских ветеринарных клиник с тяжелыми старческими болезнями — обычно около 12—16 лет, тогда как большинство собак не часто переживают 12-летний рубеж. Серьезно портят такую радужную картину гуляющие сами по себе кошки, которые погибают в относительно молодом возрасте из-за инфекционных заболеваний и травм. 
 
БОльшая средняя продолжительность жизни кошек связана с более медленным обменом веществ. Как правило, животные, имеющие меньшую массу головного мозга и меньший вес, живут меньше, чем крупные, они имеют более быстрый обмен веществ. Тем не менее кошки отличаются от собак не только размерами, но и эволюционно сложившимися особенностями. Это весьма успешные одиночные хищники, подстерегающие добычу, экономящие энергию и проводящие большую часть суток в ленном сне. Домашние мурзики вдобавок проводят жизнь в безопасном во многих отношениях пространстве. Кот, постоянно живущий в квартире, лишен многих стрессов, воздействия окружающей среды, не страдает от драк, автотравм, отравлений, не обменивается инфекциями с другими животными, в отличие от гуляющих ежедневно собак. 
 
Однако мелкие породы собак, такие как той-терьеры, джек-рассел-терьеры и многие другие, живут значительно дольше своих больших собратьев, например догов, мастифов и других очень недолго живущих гигантских пород. Это интересное исключение из общего биологического правила, тем более в пределах одного вида, не могло не привлечь внимание ученых. Анализ статистических данных по разным породам продемонстрировал, что каждые два килограмма веса уменьшают продолжительность жизни собаки на один месяц. Большинство собак крупных пород, при условии надлежащего ухода, умирает от новообразований. Возможная причина долгой жизни маленьких собак — меньшая концентрация гормона роста у мелких пород, что снижает вероятность как онкологических, так и других возрастных заболеваний».
 
Фото Ольги Ивановой (анонс)
 


03.04.2020 Почему бойкотировать выборы плохо?

Отвечает декан факультета политики и международных отношений Сибирского института управления — филиала Российской академии народного хозяйства и государственной службы при Президенте РФ Сергей Васильевич Козлов

 
В российском обществе широко распространено мнение, что участие в голосовании бессмысленно. Почему это убеждение ошибочно?

 

Оставлю за скобками проблему, связанную с тем, почему российские граждане подобным образом относятся к выборам. На этот вопрос должны подробно отвечать социологи. Просто укажу, что на обыденном уровне на вопрос что такое демократия? обычным является ответ — власть народа. Почти автоматически отсюда следует вывод: раз мы видим, что народ не властвует, то никакой демократии нет и быть не может, а поход на выборы — простая трата времени. Однако непосредственное участие народа в управлении — прямая демократия — осталось в далеком прошлом, в Античности, когда взрослые свободные мужчины (и только они) могли принимать решения относительно жизни полиса. Демократия, возникшая в период перехода к современности в XVIII веке, относится совсем к другому типу. Это представительная демократия, при которой роль граждан ограничивается наделением властными полномочиями своих представителей. И главным механизмом подобного рода процедуры являются выборы.
 
Для гражданина выборы — главный инструмент политического участия. Нужно ходить на выборы и голосовать в соответствии со своими политическими воззрениями. То, что выборы ничего не решают — это иллюзия. Результаты выборов в значительной степени определяют вектор развития страны. Политические элиты внимательно следят за результатами голосования и, так или иначе, корректируют свои действия в соответствии с их итогами. 
 
Стоит помнить и о том, что выборы бывают разных уровней. В России традиционно: чем выше уровень — тем выше явка. И на выборы в Думу всегда приходит больше избирателей, чем на выборы мэра или муниципальных депутатов. Хотя именно от последних в немалой степени зависят те решения, которые определяют повседневную жизнь граждан. В этой перспективе бойкотирование выборов является действием, подобным засовыванию головы в песок. При этом засовывающий зачастую еще и гордится собственным бездействием и бессилием.
 
Подчеркну, что выборы являются одной из сущностных характеристик республиканской формы правления. А республика — в дословном переводе с латыни — это общее или общественное дело. Действительно, в России в силу ряда причин не слишком много общественного. Поэтому в интересах граждан не отказываться от своего права определять собственную судьбу, а активнее участвовать в общественно-политической жизни — и через участие в выборах, и через иные общественные инициативы.
 
Фото из открытых источников (анонс)
 


27.03.2020 Если трудные роды — результат увеличения головного мозга у человека, почему женщины с узким тазом не исчезли в результате эволюции?

Отвечает научный сотрудник ФИЦ «Институт цитологии и генетики СО РАН» кандидат биологических наук Светлана Владимировна Михайлова

 
Говорят, что трудные роды у женщин – результат увеличения головного мозга у человека. Но ведь женщины с узким тазом должны были вымереть по мере увеличения головного мозга, так как не могли родить и передать свои гены. Почему же этого не произошло?

 

Во-первых, это сродни вопросу о первичности курицы или яйца. Люди с большим мозгом никак не появились бы, если бы не родились. А если они родились, значит, размеры женского таза это позволили. Варианты генов, дающие увеличение мозга, просто не возникли бы в популяции, если бы они мешали рождению ребенка с таким признаком. Существует предположение, что вопрос с размером головы решился у предков человека за счет того, что дети стали рождаться физиологически немного недоношенными по сравнению с детенышами обезьян. Однако есть и несогласные с этой точкой зрения, потому что сроки беременности у человека и близких по размеру обезьян сравнимы.
 
Во-вторых, размер таза — это не моногенный признак и даже не чисто генетический. То есть нет одного такого гена, мутация в котором делала бы таз меньше или больше. Обычно подобные количественные признаки определяются целым набором разных генов, и каждый «узкотазый» вариант дает не более плюс 5 % предрасположенности к развитию признака. 
 
В-третьих, известно, что размер плода зависит от уровня глюкозы в крови у женщины во время беременности, а это во многом связано с пищевыми привычками, физической активностью и генами метаболизма глюкозы. Условно говоря, у кого-то в геноме было целых 15 вариантов, отвечающих за узкий таз, но гены метаболизма глюкозы были в порядке, с едой было негусто, физическая нагрузка большая — и женщина рожала некрупных детей. А у кого-то было всего 7 таких вариантов, но было небольшое нарушение в обмене глюкозы и избыточное питание. В итоге сложности с рождением детей были именно у нее.
 
К счастью, благодаря большим мозгам медиков сейчас у женщин есть возможность и контролировать уровень глюкозы, и пользоваться медицинскими технологиями, позволяющими иметь детей независимо от размера таза.
 
Фото из открытых источников (анонс)
 


13.03.2020 Железо у нас в крови — из звезд?

Отвечает старший научный сотрудник Института геологии и минералогии им. В. С. Соболева СО РАН кандидат геолого-минералогических наук Сергей Владимирович Ращенко

 
Откуда железо у нас в крови? Правда ли, что часть его происходит от сверхновых звезд, взорвавшихся в разных точках Галактики?

 

Сразу после рождения Вселенная практически целиком состояла из водорода и гелия, скопления которых положили начало гипотетическим звёздам «третьей популяции» — самым древним, в недрах которых в ходе реакций термоядерного синтеза рождались первые во Вселенной атомы более тяжёлых элементов. Поскольку в конце своей жизни звёзды нередко выбрасывают часть вещества в межзвёздное пространство, умирающие звёзды «третьей популяции" обогатили космос такими элементами как углерод, кислород, магний, кремний, железо и другими. Описанные события затем повторились со звёздами «второй популяции» (древнейшие из наблюдаемых звёзд) и «первой популяции» (последнее поколение звёзд, к которому в частности относится Солнце).
 
Таким образом, чем моложе звезда и сформировавшаяся вокруг неё планетарная система, тем выше будет в них содержание «тяжёлых» (тяжелее гелия) элементов, образовавшихся в ходе термоядерных реакций в предшествующих поколениях звёзд. Поэтому атомы не только железа, но и углерода, кислорода, кальция и других элементов нашего тела несомненно рождены в недрах древних (и уже погасших) звёзд. Как образно сказал астрофизик Карл Саган: «Азот наших ДНК, кальций наших зубов, железо нашей крови, углерод наших яблочных пирогов созданы в недрах сжимающихся звезд. Мы сотворены из звездной пыли».
 
Фото с сайта pixabay.com
 


06.03.2020 Как можно подкрасить минералы?

Отвечает заведующий Центральным сибирским геологическим музеем кандидат геолого-минералогических наук Андрей Владиславович Вишневский

 
В магазинах часто встречаю украшения из агата самых разных цветов. Слышал, что многие из таких агатов подкрашивают. А как можно подкрасить уже готовый агат? Какие еще натуральные, не искусственные минералы можно так подкрасить?

 

Тем или иным способом можно значительно изменить цвет любого минерала. Чаще всего для подобных задач используется нагрев — иногда до сотен градусов, а иногда и почти до двух тысяч. Большое значение имеет состав микропримесей в исходном минерале, экспозиция (время выдержки) и динамика охлаждения. Такими методами облагораживается, например, подавляющее большинство природных сапфиров: их цвет становится гораздо ярче, исчезают небольшие трещинки. Иногда применяются дополнительные химические реактивы, которые наносятся на поверхность кристаллов при нагревании, но это уже не совсем честно. Сюда же можно отнести и напыление тончайших пленок (часто металлических) для усиления цвета и блеска уже готовой огранки. Для некоторых минералов, например черного кварца мориона, цветных бриллиантов и голубого топаза, используют облучение нейтронным или электронным пучком.
 
Что же касается агата и некоторых других материалов (например, бирюзы, лазурита, коралла и жемчуга), то здесь ситуация гораздо проще. Окрасить многие агаты можно даже обычным пищевым красителем при комнатной температуре. Дело в том, что агат в основном состоит из слоев халцедона — разновидности кварца, которая имеет очень тонковолокнистое строение, не видимое невооруженным глазом. Кроме халцедона слои могут быть из явнокристаллического зернистого кварца, а иногда даже опала. У соседних слоев агата разная пористость, и количество красителя, который может в них проникнуть, тоже разное. При окрашивании структура этого минерала проявляется более ярко. Например, для придания зеленого цвета используют соли хрома и никеля, а черный цвет получается после проваривания в сахарном сиропе и обработки серной кислотой. По сути, принципиально тот же процесс происходит и в природных условиях, где агаты преимущественно подкрашены природными гидроокислами железа.
 
Фото из открытых источников
 


28.02.2020 Почему у людей разный смех?

Отвечает главный научный сотрудник Научно-исследовательского института молекулярной биологии и биофизики академик Марк Борисович Штарк

 
Почему люди не смеются одинаково, даже если они родственники?

 

Смех — это продукт двух аппаратов. Первый — переживательный — является внутренним продуктом. Человеку надо усвоить то, что вызывает смех. Если он видит смешные мизансцены и начинает смеяться, то мобилизует в первую очередь свой переживательный компонент. Ему должно быть смешно на эмоциональном уровне. Разные люди по-разному смеются в ответ на зрительный или вербальный прецедент, который вызывает смех. На любую внешнюю среду, которая смешна, переживательный компонент будет разный, и естественно, что в это будут вовлечены совершенно определенные структуры, отвечающие за эмоции. Центры, обеспечивающие данный уровень: миндалевидное ядро, островок, поясная извилина. Компоненты, которые выражают эмоции, сложным образом распределены и связаны друг с другом в мозге. 
 
Физический аппарат, издающий звук, у всех людей примерно одинаков. Он довольно однообразен, но может иметь значение культурный уровень или даже интеллект. К примеру, один может «ржать», а другой смеяться тихо.
 
Члены одной семьи могут смеяться по-разному, в том числе и потому, что они разного возраста. И, конечно же, иногда образ или сцена, вызывающие смех, могут рассмешить взрослого человека с развитым переживательным компонентом, а ребенка — нет.
 
Фото с сайта pixabay.com
 


21.02.2020 Можно ли с помощью лингвистической экспертизы выявить ложь?

Отвечает ассистент кафедры фундаментальной и прикладной лингвистики Гуманитарного института Новосибирского государственного университета, эксперт-лингвист АНО «Институт экспертных исследований» Елена Евгеньевна Абрамкина

 
Можно ли с помощью лингвистической экспертизы понять, что человек говорит неправду? Если да, какие особенности речи и письма могут его выдать?

 

В лингвистике существует целое направление, которое занимается изучением ложных высказываний, — лингвистика лжи. Ее внимание направлено на разные теоретические и практические аспекты обмана как коммуникативного феномена: его функции, виды и причины возникновения, национально-культурную специфику и тому подобное. Это направление широко развито как в России, так и за рубежом. 
 
Между тем проблему обнаружения лжи в тексте едва ли можно назвать решенной. Какая-либо апробированная и достоверная методика ее определения в современной лингвистической экспертизе отсутствует, единых общепринятых языковых маркеров не разработано. Поэтому на современном этапе лингвистическая экспертиза не может определить, является ли информация, которая содержится в тексте, истинной. 
 
С другой стороны, вопросы, которые касаются ложного авторства, ставятся и успешно решаются в рамах автороведческой экспертизы. Например, она определяет, действительно ли подозреваемый является истинным автором текста или есть ли в тексте подражания чужому стилю, стремление замаскировать свой текст под чужой. 
 
Фото из открытых источников (анонс)
 


14.02.2020 Есть ли вирусы, по-разному действующие на женщин и мужчин?

Отвечает заведующий лабораторией биотехнологии и вирусологии Факультета естественных наук НГУ член-корреспондент РАН Сергей Викторович Нетёсов

 

Есть ли вирусы, которые могут по-разному воздействовать на организм в зависимости от пола? Например, вирусные инфекции, которыми болеют только женщины или только мужчины, или какой-то пол болеет тяжелее?

 

«Что касается начальной фазы заражения организма вирусами, разницы нет. Другое дело, что организм беременных женщин может реагировать на заражение некоторыми вирусами совсем по–другому, чем организм мужчины или небеременной женщины, и это известно давно. Во время беременности происходит значительная перестройка физиологических процессов в организме, меняется гормональный фон, иммунная система немного по-другому работает, защищая плод и, в то же время, не реагируя на его присутствие, поэтому некоторые вирусы в первом триместре беременности могут вызывать сильные последствия и у самой женщины, и у плода, вплоть до прерывания беременности. Это так называемые TORCH-инфекции, о них многое известно, в каждой женской консультации есть набор анализов на эти вирусы и рекомендации для профилактики. При этом я не видел ни одной научной публикации, в которой бы говорилось о существенной разнице в воздействии вируса на организм мужчины и небеременной женщины, так что объективных научных данных такого рода на сегодня мне неизвестно».
 
Изображение с сайта pixabay.com (анонс)


07.02.2020 Почему вирусы мутируют?

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

 
Сейчас, когда рассказывают о коронавирусе, говорят, что он мутировал и стал опасным для человека. А почему вообще вирусы мутируют?

 

Одна из важнейших задач для клетки человека — это не внести мутации в ДНК при подготовке к делению. Опасность мутаций для клеток человека очевидна: каждое изменение — это риск злокачественного перерождения. У вирусов отношения с мутациями другие — каждая мутация, скорее всего, приведет к ухудшению адаптивности вируса либо, что еще вероятнее, никак на нем не отразится. Однако в небольшом проценте случаев это позволит вирусу приобрести новое свойство — уклониться на время от атаки иммунной системы или даже сменить организм хозяина. Вирусы могут себе это позволить: даже если большая часть новорожденных частиц дефектные, инфекция всё равно может продолжать развиваться. То есть вирусам эволюционно выгодно быстро мутировать, а человеку — нет. Именно поэтому у вирусов сформировались специальные полимеразы (ферменты, синтезирующие ДНК или РНК), которые допускают много ошибок. И вирусы этим очень довольны.
 
Изображение с сайта pixabay.com (анонс)
 

Система Orphus