Сегодня - 18.02.2020

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»



Почему в черной дыре должны остановиться часы?

Отвечает научный сотрудник Института катализа им. Г. К. Борескова СО РАН кандидат физико-математических наук Даниил Игоревич Колоколов

 

Почему в черной дыре должны остановиться часы? Ведь это просто механизм, и их не движет время?

 

Тело, свободно падающее под действием сил гравитации, находится в состоянии невесомости и испытывает действие только приливных сил, которые при падении в чёрную дыру растягивают объект в одном направлении, а в другом — сжимают (так называемая спагеттизация падающего). Величина этих сил растёт по мере приближения к центру дыры. Поэтому любые объекты, в том числе и часы, будут разорваны.
 
Время в черной дыре действительно должно замедляться. Гравитационное замедление времени — это экспериментально наблюдаемое изменение темпа хода времени в гравитационном потенциале. Сложность в том, что время, измеряемое часами, не является, строго говоря, временем внешнего наблюдателя, так как наши часы тоже испытывают гравитационные силы  Земли, Солнца и других объектов, а значит, и время тоже отчасти искажено. Однако именно такие тяжелые объекты как черные дыры, позволяют сравнительно легко наблюдать это искажение, поскольку их гравитация намного выше всей нашей звездной системы. Грубо говоря, чем более тяжелый и компактный объект, тем сильнее искажается пространство и замедляется ход времени. В предельном случае черной дыры время должно остановиться в принципе, а вместе с ним и часы.
 
Что на самом деле происходит внутри черной дыры со временем и пространством, не известно: после прохождения горизонта событий теряется любая информация об объекте, и теория квантовой гравитации так же еще не разработана.
 
Фото с сайта pixabay.com
 



Как на ветках образуется снежная «синусоида»?

Отвечает Отвечает старший научный сотрудник Института мониторинга климатических и экологических систем СО РАН (Томск) кандидат физико-математических наук Сергей Васильевич Смирнов

 

Лес продолжает украшаться. Как могла образоваться такая снежная «синусоида»? За счет чего держится эта красота, крайне хрупкая на вид?

 

Это явление называется «снежная гирлянда». Такие фигуры образуют сцепленно-смерзшиеся снежинки на ветвях деревьев, в основном горизонтальных, и других выступающих предметах, зданиях. Гирлянды формируются, когда проходят обильные снегопады, при невысоких отрицательных температурах (не ниже –10 °C) и практически полном безветрии с последующим понижением температуры воздуха.
 
 
Слой пушистого снега удерживается за счет сцепления с шероховатой поверхностью и вертикальными ответвлениями ветки. Свисание гирлянды с ветки, как на фотографии, может происходить из-за неустойчивого положения слоя свежевыпавшего снега в виде снежной ленты, высота которой превышает ее ширину. Наклон и сползание такой ленты зависит от наличия точек жесткого сцепления (вертикальных сучков и веточек) и расстояния между ними. Если при свисании с ветки ленты-гирлянды сила сцепления между снежинками будет превышать силу тяжести, то гирлянда или ее часть может не разрушиться, а лишь провиснуть.
 
Образование подобных снежных гирлянд на ветвях деревьев зависит от сочетания определенных факторов, таких как интенсивность и продолжительность снегопада, состояние и структура выпадающего снега, температура и влажность воздуха и их изменение (чтобы дополнительно усилить сцепляемость снежинок за счет их смерзания и сублимации на них водяного пара), отсутствие ветра, положение и диаметр ветвей, наличие точек жесткого сцепления на определенном расстоянии друг от друга.
 
Было бы интересно смоделировать подобное явление, если этого еще никто не сделал.
 
Фото Галины Михайловой
 



Можно ли предсказать землетрясение?

Отвечает главный научный сотрудник Института земной коры СО РАН доктор геолого-минералогических наук Валерий Сулейманович Имаев

 

Насколько задолго возможно предсказать землетрясение и существуют ли какие-нибудь способы его предотвратить?

 

Примеры точных предсказаний землетрясений в истории были. Они складывались из совокупности многих признаков. Например, в 1975 году в городском уезде Хайчэн в провинции Ляонин в Китае обратили внимание, что змеи стали покидать окрестности города. О приближающемся землетрясении говорила также совокупность гидрогеологических, геохимических, электрохимических и других данных. Власти объявили тревогу, закрыли все производства, вывезли людей — миллионный промышленный город был эвакуирован. Прогноз оправдался идеально. Здания разрушились, но ни один человек не погиб. Китай объявил о том, что он теперь умеет предсказывать такие катастрофы. Однако уже в 1976 году в Таншане произошло землетрясение магнитудой 8,2, город оказался под руинами, по некоторым данным, количество погибших превысило 600 тысяч человек. То есть реальным прогнозом на сегодняшний день не обладает никто. Однако есть некоторые признаки, что, наверное, мы двигаемся в правильном направлении, и, может, с накоплением больших разнообразных данных, удастся к этому прийти. 
 
Так, если есть постоянно работающий комплекс измерительной аппаратуры, который регистрирует изменение уровня воды, температуру, множество других данных, то примерно за час или два землетрясение предсказать можно, но это никого не устраивает. Мы пока не можем сделать прогноз за неделю или месяц, но зато уже совершенно точно определяем место, где это землетрясение произойдет, и его магнитуду.
 
Насчет предотвращения землетрясений: есть такая идея (она была высказана в свое время американскими учеными), что если периодически разгружать напряжение путем искусственных взрывов, то крупных катастроф можно избежать. В США есть государственная программа по спасению Сан-Франциско и Лос-Анджелеса. Это одно из самых опасных мест в мире — там со стороны океана на континент выходит огромный разлом Сан‐Андреас. Американская инженерная военная служба окружает эту территорию тысячами скважин с глубиной в несколько километров. Предполагается: если время от времени загонять туда какую-нибудь жидкость, она будет работать как смазка, и эти разломы, в которых накоплено напряжение, станут постепенно разряжаться. Тогда удастся предотвратить огромную разрушительную катастрофу, спровоцировав вместо нее 10—15 землетрясений более слабой магнитуды. 
 
Кстати, аналогичную идею высказывал наш коллега из Института земной коры СО РАН доктор геолого-минералогических наук Валерий Васильевич Ружич. Он провел серию экспериментов по разгружению зон активных разломов и получил весьма обнадеживающие результаты, которые с интересом были восприняты московскими коллегами-сейсмологами и поддержаны на международных научных конференциях. Наша страна, наверное, могла бы перейти к более масштабным экспериментам по научным идеям Валерия Васильевича, но системное недофинансирование сибирской науки не дало такой возможности.
 
Фото с сайта pixabay.com
 



Совершит ли искусственный интеллект революцию в военном деле?

Отвечает заместитель директора Института вычислительных технологий СО РАН кандидат физико-математических наук Андрей Васильевич Юрченко

 

Повлечет ли внедрение искусственного интеллекта в военную сферу технологическую революцию, сравнимую с началом применения авиации и появлением ядерного оружия?

 

Готов в целом согласиться с таким прогнозом, хотя бы потому, что революция уже началась, и не только в военных, но и в гражданских технологиях. Например, любой современный автомобиль, в том числе и российский, — это прежде всего кибернетика, а потом уже механика. Когда вы пригоняете машину в автосервис, там, конечно, посмотрят, нет ли потеков масла и видимых повреждений, но основную информацию о техническом состоянии получат, просканировав бортовой компьютер. Точно так же подобные системы встроены в боевую технику, что намного повышает ее эффективность. Хотя параллельно растут и риски, связанные с возможностями враждебного вторжения в военную интеллектуальную сеть или конкретное устройство.
 
Следующий этап, к которому мы уже подошли, — это перенос на системы искусственного интеллекта принятия принципиальных решений. Они и сегодня способны на основе анализа данных выдавать рекомендации для военных: например, нанести удар ракетой такого-то типа по такой-то территории. Но выполнить это действие или воздержаться от него, решает человек: это может быть пилот истребителя или командир наземной установки — в зависимости от собственного понимания ситуации и в соответствии со своим уровнем сознания ответственности за принимаемое решение.
 
На примере уже созданных самообучающихся систем мы видим, что они довольно быстро начинают стремиться к полной автономности и могут исключить человека из цепочки своих интересов, рассматривая его исключительно с утилитарной точки зрения. Соответственно, по-настоящему революционным — и весьма опасным — может стать этап, на котором искусственному интеллекту будут переданы функции не только формирования и трансляции решений, но и физической их реализации. Например, передать команду пустить ту же ракету не живому летчику, а беспилотнику. Это то, чего боятся Илон Маск, Андрей Курпатов и другие прогностики.
 
В силу огромной разрушительной мощи современного оружия военные, по-моему, будут последними, кто решится на такое, — если решится вообще. Дело в том, что каждый новый этап развития техники (и вооружений, в частности) снижает управляемость ситуацией и предсказуемость последствий. Так было и с упомянутой авиацией, когда резко возросшие скорости радикально изменили подходы к организации боя, и с ядерным оружием: осознав непредсказуемость последствий его применения, человечество ввело серьезные ограничения на его создание, распространение и применение. То же ждет и искусственный интеллект. Война — это одна из сфер, где очень жестко стоит вопрос личной ответственности, которую человек не готов полностью переложить на свои творения.
 
Фото с сайта pixabay.com
 



Почему в Сибири не бывает ураганов?

Отвечает научный сотрудник Института мониторинга климатических и экологических систем СО РАН (Томск) кандидат физико-математических наук Елена Валерьевна Харюткина

 

Почему в Сибири, хотя и дуют порывистые сильные ветры, не бывает ураганов и мощных вихрей?

 

Согласно определению, приведенному в метеорологических словарях, ураганом называется ветер разрушительной силы и значительной продолжительности, синонимы — тропический циклон, тайфун и т. д. Скорость ветра при урагане достигает 32—33 м/с и выше, а “живет” он до нескольких суток. В первую очередь для формирования такого явления необходим очень сильный прогрев подстилающей поверхности — от +27 °С. В этом случае возникает мощный восходящий поток воздуха, и образуется вихрь. Для поддержания его интенсивности подстилающая поверхность должна оставаться постоянным источником тепла. Как правило, подходящие для этого условия создаются в тропических широтах над океаном. В России ураганы чаще всего бывают на Дальнем Востоке, вблизи границы океан — суша. В Сибири также отмечаются резкие усиления скорости ветра, однако они, как правило, кратковременные (в течение нескольких минут), их называют шквалами.
 
Фото с сайта pixabay.com
 



Правда ли, что гаджеты влияют на сон?

Отвечает заместитель директора по научной и лечебной работе Научно-исследовательского института физиологии и фундаментальной медицины доктор медицинских наук Константин Васильевич Даниленко

 


Правда ли, что использование гаджетов перед сном может отразиться на его качестве?


Отвечает заместитель директора по научной и лечебной работе Научно-исследовательского института физиологии и фундаментальной медицины доктор медицинских наук Константин Васильевич Даниленко:
 
«Правда. Известно, что свет влияет на структуры в организме человека, ответственные за настроение, аппетит, работу вегетативной нервной системы. Воспринимают свет не палочки и колбочки, известные всем со школьной скамьи, а другая небольшая группа рецепторных клеток глаза, содержащая пигмент меланопсин, чувствительный к синему свету. Меланопсиновые фоторецепторы играют роль “счетчиков яркости”: передают в мозг информацию об уровне освещенности и таким образом “подстраивают” внутренние часы человека под суточный цикл. 
 
В одном из исследований 2015 года швейцарские ученые давали двум группам подростков перед сном два ноутбука: один с зеленым, другой с холодным синим свечением экрана. Выяснилось, что у второй группы подростков секреция мелатонина начиналась позже, чем у первой, и засыпали они хуже. Так что даже такой, казалось бы, неяркий свет может повлиять на работу биологических часов. Чтобы этого избежать, можно использовать специальные программы (например, Flux), которые автоматически подстраиваются под день и ночь и подсвечивают экран монитора определенным спектром».
 
 



Шаровая молния: есть ли она на самом деле и что это такое?

Отвечает заместитель директора по научной работе Института лазерной физики СО РАН доктор физико-математических наук Ильдар Фаритович Шайхисламов:

 

Есть ли научная теория, описывающая такое явление, как шаровая молния? Как считают ученые: существует ли она на самом деле?


 

«Да, безусловно, такое явление существует. Согласно современным научным представлениям, шаровая молния — это сложная плазмохимическая форма вещества. Длительное время жизни (до десятков секунд) объясняется протеканием химических реакций.
 
А необычные свойства шаровой молнии, как, например, описанная очевидцами способность проплавлять стекла или проникать сквозь узкие отверстия вроде дымохода — наличием плазмы: скопления свободных электронов и ионов, взаимодействующих между собой и с окружающими предметами посредством электрических и магнитных полей. Но ученым пока не удается установить, какие именно протекают химические реакции, как запасается и преобразуется выделяющаяся энергия. В 2014 году в авторитетном научном журнале Physical Review Letters вышла статья китайских физиков, которые зафиксировали шаровую молнию с помощью спектрографа и скоростной фотокамеры. Обработав показания приборов, исследователи обнаружили наличие элементов, содержащихся в почве, в которую ударила молния: кремния, железа, кальция.
 
Проводилось множество лабораторных экспериментов по воспроизведению шаровой молнии. Удалось создать короткоживущие (до нескольких секунд) сферические светящиеся объекты, проявляющие свойства, отчасти напоминающие природные шаровые молнии. Как правило, это происходило в условиях выделения энергии, например электрического разряда или оптического лазерного пробоя, при наличии высокой влажности. Однако пока не получилось сгенерировать объекты с таким же большим энергозапасом и временем жизни, как природные.
 
Поэтому шаровая молния — явление до конца не понятое и очень интересное для ученых, но его исследования носят отрывочный характер, так как не удается воссоздать этот объект. Возможно, благодаря современным массовым средствам регистрации и фотографирования, удастся быстрее продвинуться в понимании природы феномена». 
 
Источник: wikimedia.org
 



Можно ли использовать духи с феромонами как универсальное «приворотное зелье»?

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

 


Если верить рекламе, духи с феромонами способны повысить привлекательность человека для противоположного пола. Правда ли, что их можно использовать как универсальное «приворотное зелье»?


 

«Сначала о том, что такое феромоны. У многих запахи определенных парфюмов и ароматизаторов помещений вызывают приятные ассоциации с праздниками, детством, домом, любимыми людьми, меняя эмоциональный фон. Но это не феромоны, это аттрактанты, сигнал о них передается через обонятельные рецепторы в кору головного мозга, там и рождаются ассоциации. Феромоны же не ощущаются как запах, не вызывают никаких ассоциаций, а просто меняют активность определенных участков мозга и поведение вдохнувшего их существа. Хорошо изучены, например, феромоны насекомых, это позволяет использовать их против сельскохозяйственных вредителей. Привлеченные синтетическими половыми феромонами, они массово попадают в ловушки

Что касается человеческих феромонов, здесь рынок убежал далеко вперед науки, поддерживая извечную мечту человека незаметно влиять на подсознание других людей. Часть ученых вообще сомневаются в их существовании, потому что вомероназальный орган, который отвечает у других позвоночных за передачу обонятельных сигналов в мозг, минуя его кору, у человека редуцирован. Кроме этого, полученные к настоящему моменту данные о влиянии на поведение людей андростенона и эстратетраенола, которые принято рассматривать в качестве кандидатов на роль человеческих половых феромонов, противоречивы. Помимо количества такого вещества, выводимого организмом на поверхность кожи, существенны температура поверхности тела, химический состав пота, набор бактерий, живущих на коже. Неожиданную роль в реакции на женский феромон эстратетраенол, пик выделения которого приходится на овуляцию, сыграл социальный фактор. Имеющие пару мужчины, в отличие от одиноких, в экспериментах сторонились девушек с повышенным уровнем этого гормона. Недавно была опубликована работа, в которой оценивали выбор мужчинами стратегии в специально разработанной игре. Испытуемые, вдыхавшие через маску эстратетраенол, были склонны в игре выбирать кооперативную стратегию в ущерб агрессивной и индивидуалистичной. Получается, что, применяя духи «с феромонами», женщина должна быть готова к тому, что мужчины вместо того, чтобы обратить на нее внимание, скооперируются и рванут на рыбалку.

Фото с сайта pixabay.com




Почему до сих пор не создано искусственной кожи, идентичной по своим свойствам натуральной?

Отвечает ведущий научный сотрудник Новосибирского института органической химии им. Н.Н. Ворожцова СО РАН доктор химических наук Александр Юрьевич Макаров

 

Почему до сих пор не создано искусственной кожи, идентичной по своим свойствам (мягкости, прочности гибкости, способности «разнашиваться») натуральной?

 

Сделать синтетический материал, обладающий всеми перечисленными свойствами в совокупности — задача сложная, требующая больших затрат и усилий. А выгоды от ее решения не так уж значительны — прорыва в технике не будет, новых систем оружия не появится, продолжительность жизни не увеличится. Возможен другой подход — создать материал, по своему строению близкий к натуральной коже. Она состоит из белка коллагена, который является основным компонентом соединительной ткани животных, образует сухожилия, содержится в хрящах, костях и тому подобном. Свойства кожи определяются не только ее составом, но и структурой. В тканях животных молекулы коллагена упакованы в тройные спирали, которые объединяются в фибриллы и, далее, в более крупные волокна. Если эту структуру разрушить, получится желатин — денатурированный и частично гидролизованный коллаген с беспорядочно расположенными молекулами, способный растворяться в воде. Попытки упаковать молекулы желатина в нечто похожее на кожу предпринимались, однако, материал получался недостаточно прочным.
 
Фото с сайта pixabay.com
 



Почему осенью увеличивается разница между температурой воздуха днем и ночью?

Отвечает научный сотрудник Института мониторинга климатических и экологических систем СО РАН кандидат физико-математических наук Елена Валерьевна Харюткина

 

Почему осенью, даже когда стоит бабье лето и днем температуры высокие на протяжении недели и дольше, ночные температуры остаются низкими, а летом бывает тепло как днем, так и в ночное время?

 

Солнце в течение года поднимается над горизонтом на разную высоту. В связи с этим на земную поверхность поступает разное количество солнечной энергии. Летом светило стоит высоко, его лучи падают на Землю почти перпендикулярно, поэтому она прогревается гораздо быстрее и сильнее, чем в другие сезоны года, а ночью отдает всё накопленное за день тепло в атмосферу.
 
Осенью же лучи солнца падают под непрямым углом: они проходят более длинный путь через атмосферу и преломляются в ней. Как следствие, количество солнечной энергии, достигшее поверхности, меньше, то есть она практически не накапливает тепло. Соответственно, даже если днем стоит жаркая погода, ночью излучение от Земли будет меньше, и приповерхностный воздух почти не нагреется.
 
Фото с сайта pixabay.com
 

Система Orphus