KOTSrdng_04_2021

И зд аётся при поддержке Минобрнауки России

Научно-популярный журнал k o t . sh

#4(45) февраль 2021

ШРЁДИНГЕРА

Что взял на МКС космонавт Кудь-Сверчков

WLI„—

Как учёные определяют X возраст вещей Надо ли спать 8 часов: научная пьеса

Как схватить время Ч

%

+

Дирижабли: мегафауна воздухоплавания

ДЕНЬ $ ^ К иверсит*’ ОТКРЫТЫХ

Д

В

Е

Р

Е

Й

I (I

if &

т у

X \

Г

В

%ъ

11

I 1 III

гг I .

ш itra iri ii in

и

in

ii

(I

ii

it

и

I

ii

in

in III

IM

1111

in n III Ml in hi

(Iff

И:!

МАРТА 2021 года

□ □

□

ii

i « I!!

il

II M l 11 III

12:00

начало

КОЛОНКА КОТА

Журнал «Кот Шрёдингера» #4 (45) февраль 2021 г. Учредитель и издатель ООО «Дирекция Фестиваля науки» Адрес: 119992, г. Москва, ул. Ленинские горы, д. 1, стр. 77 Тел.: (495) 939-55-57 E-mail: korobkaakot. sh Сайт: www.kot.sh Свидетельство о регистрации: СМИ ПИ N? ФС77-59228 от 4 сентября 2014 г. выдано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций. Для читателей старше 12 лет Издаётся при поддержке Минобрнауки России Главный редактор: Виталий Лейбин Шеф-редактор: Григорий Тарасевич Заместители главного редак­ тора: Андрей Константинов, Никита Лавренов Выпускающий редактор: Мария Кисовская Корректор: Ольга Готлиб Директор фотослужбы: Артём Чернов Арт-директор: Маша Норкина Дизайнеры: Алёна Преснякова, Ксения Малкова, Сергей Кузерин Технический редактор: Ирина Круглова Препресс: Алёна Преснякова Макет: Данила Шорох Обложка: Тарас Овсянников В работе над журналом принимали участие: Наталья Бочкова, Саша Васильева, Василина Гедзун, Мария Горбатова, Михаил З е л е н ­ ский, Дмитрий Калинин, А н а с т а ­ сия Криволапова, Иосиф Лейбин, Полина Огородникова, Мария Пази, Дарья Соловьёва, Ксения Студеникина, Ксения Теплякова

Мяу, как бежит время! Как оно течёт, как летит, как скачет, как ползёт! Так и тянет кинуться вдогонку. Но время не кошка, за хвост не ухватишь. Кстати, этот номер посвящён Времени — от пикосекунд до геологических периодов, от режима дня до будущего человечества. Ах, время, многоликое и неуловимое, наше сокровище и наша погибель! Вы спросите, чего мне бояться, если я жив и мёртв одновременно? Как вы наверняка слышали, я могу стать однозначно живым только тогда, когда экспериментатор заглянет в коробку со мной. Мяу, если бы всё было так просто! Меня беспокоит, что у экспери­ ментатора есть друзья, и они-то не заглядывали в коробку. Получается, для остального мира я по-прежнему останусь в суперпозиции? А значит, бесповоротно живым меня можно будет признать, лишь когда все обитатели Вселенной узнают о результатах эксперимента! Но вы ведь расскажете всем обо мне?

Дизайн котов: Евгений Ильин Отпечатано в ООО «ТИПОГРАФИЯ А2ПРЕСС» 115088, Москва г, 2-Й Южнопортовый проезд, дом 26А, строение 12, офис 1, этаж 1 Тираж: 25 000 экз. Цена свободная

IК Л

Кот Шрёдингера

—

Перепечатка материалов невозможна без письменного разрешения редакции. При цитировании ссылка на журнал «Кот Шрёдингера» обязательна. Подписано в печать 14 февраля 2021 г. Редакция не несёт о тветствен­ ности за содержание рекламных объявлений. Мнение авторов не всегда совпадает с мнением редакции. © ООО «Дирекция Фестиваля науки», 2021

д_

СОДЕРЖАНИЕ

8

Простые вещи Что такое шерсть с точки зрения математика, биолога, историка, физика и других учёных

10

Понятие номера: химическая кинетика Аттосекунды, фемтосекунды, миллисекунды ... годы

12

Космонавт Сергей К уд ь-С ве р чко в: « Л ететь туристом было бы жутко скучно»

Сумма технологий

«Кот Шрёдингера» взял интервью у космонавта неза­ долго до старта. Мы поговорили о страхе, мечтах, зависти и чувстве собственной исключительности

18 Умный город Научно-популярный сер иал: любовь, Сибирь и арсенид гал л и я . Большой и позитивный репортаж про учёных и и зобр етателей Томска

Тема номера: время Хотим похвастаться. Автор этого текста биолог и журналист Мария Пази. В прошлом году она стала первой среди россиян победи­ тельницей конкурса European Science Journalist of the Year. To есть она лучший научный журналист Европы.

38

Н аучно-популярная п ьеса «Нужно ли сп а ть 8 часо в ?»

Да, у нас очень скромные темы. Мы замахнулись на то, чтобы понять время во всех его ипостасях: физической, геологи­ ческой, биологической, психологической. Кажется, поняли. И делимся с вами.

30 Как учёные определяют возраст вещей В повседневной жизни на вопрос «Когда это случилось?» отвечают календари, часы и секундомеры. Но что делать, если прошло слишком много времени? Учёные придумали способы измерять время без часов: на помощь приходят температура, магнитные поля, изотопы и молекулы. Рассказываем, как это работает

42 Хронобиология

Сон — странная штука . Примерно треть жизни человек лежит с закрытыми глазами и галлюцинирует. А можно ли меньше? Мы решили разобраться в этом вопросе - получилась настоящая драма!

Как с в е т и тьма управляют нашими биологическими ритмами

64

Какие темы и открытия 2 0 1 0 -х пред ставляю тся самыми важными из начала 2 0 2 0 -х

Перенаселение отм еняется По прогнозам демографов, население планеты скоро начнёт уменьшаться

2

Очень странные дела эволюции Петляющий нерв, роды жирафихи и скрученные внутренние органы

70 60

Мышление ге о л о га поможет сп а с ти мир Фрагмент из новой книги «Осознание времени: прошлое и будущее Земли глазами геолога»

Законы природы

Диктатура будущего 52 Десятые: научные итоги

44

О рганика в межзвёздных льдах Выясняем, где и почему в космосе встречается органика

76

Тварь номера: ленивец Настолько медленные, что не пукают

Законы свободы

92

78

Русский Шнобель Почему распущенные волосы повышают интеллект - точнее , его внешнюю оценку

88 Румяный дом, два синих цвета и налитый сахар Рассказываем про горномарийский язык — один из официальных языков Республики Марий Эл. Правда, говорит на нём меньше 5% населения и только в нескольких западных районах. З а то в нём е с т ь много т а к о г о , ч е го нет в русском

94 Дирижабли: мегафауна эпохи воздухоплавания

Господа, у вас свет искривился Краткая инструкция, кок заставить луч света по дуге ходить

110

Зачем МГУ создаёт научные школы Руководители новых научных объединений рассказывают, где ждать прорывов

106

Сто лет назад небо ещё принадлежало ги гантам

112 Почитаем о рыбках и китообразных

Вопросы по номеру Ответы ищите на страницах журнала

1. Что свело венесуэльца Рауля Родригеса и сиби­ рячку Евгению Шеремет, которые в итоге стали мужем и женой?

Фрагмент из книги «Красноречие сард и нки . Невероятные истории подводного мира»

Научно-популярный тест в формате ЕГЭ

119

Шляпа профессора Научно-популярная игра

120

Научный анекдот Заходят в бар Вернер Гейзенберг, Курт Гёдель и Ноам Хомский...

В. По соотношению изотопов 12С и 14С можно определить время жизни ископаемого организма. Г. Растворённый в воде углерод-14 очень приятен на вкус: нечто среднее между апельсиновым соком и сладким чаем. Д. Учёные просто любят этот изотоп. Настоящая любовь не нуж­ дается в научных аргументах.

3. В одном из текстов номера есть фраза: «Мы существуем словно бы вне времени и его законов. Как неопытные, но самонадеянные води­ тели, мы мчимся со всей скоростью...» Кто по про­ фессии автор этих строк?

A. Счастливая случайность: они сели в один автобус во время чемпионата мира по футболу - 2018. Б. Интерес к оптической нано­ спектроскопии, в частности к использованию полиэтилентерефталата для работы с графеном.

B. Совместный просмотр сериала «Теория Большого взрыва» на испанском языке. Г. Любовь к белкам, которых в Сибири много. Сейчас у них дома живут восемь белок, и су ­ пруги пытаются их дрессировать. Д. Никто об этом не знает: это тайна семьи Родригеса - Шеремет. Они просто оказались вместе, и всё.

A. Психолог. Это, кажется, что-то про борьбу со стрессом и тайм-менеджмент. Б. Историк. Типичное начало учебника.

B. Писатель. Похоже на вступление к рассказу или эссе. Г. Геолог. Это рассуждение о восприятии геологического времени в обществе. Д. Шеф-редактор «КШ». Эти слова он произнёс, когда выпускающий редактор спросил, почему он так долго не сдаёт тексты в номер.

2. За что учёные так любят радиоактивный изотоп углерода 14С?

A. Хвоста. Они теряют его ещё в детстве и всю жизнь спокойно без него обходятся. Б. Пальцев на лапках. У них там что-то вроде плавников.

B. Совести. Это один из самых наглых видов: постоянно захва­ тывают норы других животных и съедают их яйца.

А. Он помогает лечить многие болезни, например депрессию и шизофрению. Б. Это очень твёрдый и прочный материал. Круче алмаза и графена.

Сдаём экзамен по глазированным сыркам

4. Чего нет у армянских скальных ящериц?

Г. Самцов. Этот вид размножается партеногенезом, все особи - самки. Д. У армянских скальных ящериц есть всё! Солнце, воздух, еда и триплоидный набор хромосом.

5. Цашеш токыда толынна Шала, bonjour, hellol А ну мамнам яратыда Тамдам йымы анжальы! Эти строки написаны на горномарийском. Какой из переводов верен?

A. Пробило время жаркой сечи — Вперёд, bonjour, hello! Расправим гордо наши плечи Противнику назло! Б. Привет, мой милый друг, Привет, bonjour, hello! Случилось это вдруг Всё то, что нас ждало!

B. Захожу в соцсети. Читаю: «Привет, bonjour, hello!» Надоели приветствия эти — Я устал. Я от них икаю! Г. Мы к вам заехали на час, Привет, bonjour, hello! А ну скорей любите нас, Вам крупно повезло! Д. У этого текста нет перевода, поскольку горномарийский язык не расшифрован. Учёные пока не смогли решить эту задачу, но упорно над ней работают.

5

6

© Михаил Зеленский

«Рожок мороженого» в подарок от вулкана Этот снимок стал одним из победи­ телей конкурса «Снимай науку!», который проводят Википедия и теле­ канал «Наука». Перед вами редкие минералы, которые образовались благодаря вулкану Мутновский, Кам­ чатка. Реальный размер композиции на фото — около 700 микрометров, то есть меньше одного миллиметра. Автор фотографии — Михаил Зелен­ ский, ведущий научный сотрудник Института экспериментальной минералогии РАН. Он поясняет: «Подобные формы в виде „рожка мороженого" образуются в резуль­ тате роста минерала из постепен­ но увеличивающихся в диаметре капель раствора». Тот минерал, что на снимке имеет рыжеватый цвет, — это сульфид пя­ тивалентного мышьяка A s 2S 5, у него ещё нет официального названия. А бесцветные прозрачные кристал­ лы имеют состав NH4As40 6l и тоже пока не внесены в справочники по минералогии. Л_Л

7

ПРОСТЫЕ ВЕЩИ

Предмет номера

Шерстяная нить Ханты-Мансийск. Зима. Вечер. За окном лютый холод. В рамках междисциплинарной конференции учёные сидят перед камином и вяжут из шерсти — кто носки, кто свитер, кто варежки. Начинается неторопливая беседа

Археоло г Вы, наверное, спросите меня, когда впервые появилась шерстяная ткань? Банальный воп­ рос. К тому же точных данных у меня нет, эта штука плохо сохраняется. Но известно, что овца была одомашнена примерно 10 тысяч лет назад. Может быть, уже тогда первобытные люди стали делать нити из её шерсти. Про древние цивилизации известно более точ­ но. Вот недавно я читал исследование «Тек­ стильные технологии Египта: сырьевая база». Автор — старший научный сотрудник Центра египтологических исследований РАН Ольга Орфинская. Так вот, там написано, что пер­ вая шерстяная ткань, обнаруженная в Египте, датируется IV тысячелетием до нашей эры. Использовали шерсть овец, коз, лошадей, верблюдов. Впрочем, этот материал у егип­ тян был не очень популярен. То ли дело Рим и Византия...

8

S Материал подготовлен /Ч

Дарьей Гусейновой и Марией Кузенок (корпункт «КШ» в Ханты-Мансийском автономном о к р у ге ), куратор Анастасия Криволапова (корпункт «КШ» в Санкт-Петербурге)

Палеонтолог Если уж речь зашла об истории, то начинать надо не с того, кто первый научился делать ткань из шерсти, а с того, кто эту шерсть стал отращивать. Случилось это давно, больше 200 миллионов лет назад. Начиналась эпоха доминирования динозавров, но и предки совре­ менных млекопитающих тоже уже существовали. Они были теплокровными, а значит, тело надо было как-то обогревать. Вот матушка-эволюция и снабдила их шерстью. Одним из первых живот ных, про кого это более-менее точно известно, было существо с красивым названием морганукодон. Мелкое такое, сантиметров десять. Внешне что-то среднее между мышью и земле­ ройкой. Вот его за варежки и благодарите! Химик Давайте и я про основы основ. Шерстяная нить состоит в основном из кератинов, это такие белки. Они не растворяются в воде из-за гидрофобных аминокислот, которые входят в их состав. Кстати, изучением струк­ туры кератина занимался знаменитый химик Лайнус Полинг, дважды лауреат Нобелевской премии. Он установил, что молекулы этого вещества организованы в виде двойных спиралей с шагом 0,54 нанометра.

По л и т о л о г Надеялись обойтись без политики? Не полу­ чится! Даже сегодня, на исходе второго деся­ тилетия XXI века, лорд-спикер палаты лордов, верхней палаты парламента Великобритании, как и встарь, сидит не просто в кресле, а на по­ душке квадратной формы, набитой шерстью. Эту традицию ввёл в XIV веке Эдуард III: шерсть в Англии была тогда очень важной частью экономики. Британцы эту традицию, как и многие другие, поддерживают, толь­ ко шерсть в подушке не только английская, но и из других стран Британского Содружества. Согласитесь, неплохая иллюстрация влияния экономики на политические символы.

Английские мериносовые овцы, ещё в X V I I I веке потеснившие кенгуру с полей Австралии, сделали э ту страну крупнейшим экспортёром шерсти на планете

Экономический географ Раз уж вы вспомнили про британские владе­ ния, не могу не отметить тот примечательный факт, что на данный момент самым крупным экспортёром шерсти является Австралия. А эта страна — доминион: фактически неза­ висимое государство, признающее власть британского монарха.

Этнограф Раз уж мы в Ханты-Мансийске, то давайте про местные традиции. Народы Севера вяжут из шерстяных нитей чулки с особыми узора­ ми — у каждого из них свой способ выпол­ нения и смысл. Так, например, узор «локоть лисы» сделан в геометрическом стиле. В названии нередко фигурируют разные части тела животных. Словосочетания, связанные с локтем, обычно относятся к названию земель, охраняемых духом-покровителем в том или ином облике. Есть дух, принимающий вид лисы. Северные ханты называют его Тэк-ики.

Физик Не буду вам про теплопроводность шерсти рассказывать. Это вы и так знаете, иначе сви­ тер в холода не надевали бы. Но знаете ли вы, почему после стирки шерстяные вещи садятся? На поверхности шерстяных волокон находятся ороговевшие чешуйки. При взаимодействии с водой, особенно горячей, они распушаются. А во время самой стирки или отжима сцепляются между собой, как застёжки-липучки, и вещь уменьшается в размере. Любимые шерстяные носки стирайте в прохладной воде!

Математи к Помните, есть геометрия Лобачевского, которая отрицает аксиому о параллельных прямых? Наверное, вам сложно представить, как выглядит такой мир. Да и не только вам, неевклидову геометрию вообще очень трудно визуализировать. Но тут как раз на помощь приходит вязание! Математик Дайна Тайминя сумела сделать из шерсти модели геометрии Лобачевского. В 2009 году она даже выпустила книгу под названием «Вязальные приключения с гиперболическими плоскостями». л_л

© Т.н. Heard / Mary Evans Picture

Library / Global Look Press

9

ПОНЯТИЕ НОМЕРА

Химическая кинетика занимается временем. Временем в химических реакциях. 1/1 это время может быть и микроскопическим, и вселенским

Вначале считалось, что горение водорода — это простая реакция. В ней выделяется много тепла, и любой учебник скажет, что эта реакция прекрасно идёт при комнатной температуре. Идёт, конечно, прекрасно, но очень медленно: 1017лет (а это на много порядков больше, чем возраст Вселен­ ной). И мы бы её никогда не увидели, если бы не подожгли гремучую смесь. Или не добавили катализатор.

Внутри реакций много реакций Потом обнаружилось, что реакции протекают в несколько стадий, в которых участвуют все воз­ можные комбинации из атомов водорода и кис­ лорода. У каждой стадии своя скорость и свои требования к температуре, давлению и прочим условиям. В общем, иногда гремучая смесь не гремит. И чтобы понять почему, нужно понять

10

химическую реакцию на всех уровнях мирозда­ ния — от отдельных электронов до заводских ре­ акторов. И для этого придётся немного изменить наше восприятие времени.

Все реакции идут всегда В школе химические реакции рассматриваются отдельно, сами по себе. В реальности же для какого-то набора реагентов и условий все реак­ ции, которые могут идти, идут. Одновременно. Например, молекулы воды в стакане постоянно распадаются под действием света и столкнове­ ний с другими частицами. Но собираются обрат­ но в миллионы раз быстрее — и мы успеваем их выпить. Две характеристики: энергия (сколько тепла и энтропии выделяется/поглощается в реакции) и скорость — отвечают за то, послед­ ствия какой из них мы увидим своими глазами.

© Marzolino / Shutterstock

В химической кинетике реакции делятся на эле­ ментарные стадии. Перемещение молекул реагентов друг к другу (диффузия), их взаимо­ действие, распад продукта и образование какой-нибудь третьей молекулы, поглощение кванта света — примеры таких стадий.

Масштабы времени На каждом временном масштабе, от аттосекунд до часов и дней, происходит конкуренция разных стадий, которая определяет исход всей реакции. Самые быстрые процессы задействуют наиболее лёгкие части молекул — электроны.

Химики рассеяны по времени Квантовые химики и спектроскописты оперируют фемто- и пикосекундами, химики-синтетики живут в обычном мире минут, секунд и часов, а специалисты по полимерам переходят от на­ носекунд к суткам в течение одного рабочего дня. Вполне возможно, что в корпусе вашей пластмассовой ручки какие-нибудь молекулы уже много месяцев пытаются достичь друг друга и вступить в реакцию, которая займёт меньше времени, чем требуется для одного взмаха крыльев комара. Л_Л

Аттосекунды (ас, 10'18с) От 1 до 100 ас времени занимает поглощение света, передача электрона от одной молекулы к другой, изменение формы электронных облаков под действием внешних условий.

Фемтосекунды (фс, 1 0 15с) Замедлим наши часы в тысячу раз. В поле нашего восприятия попадут более интересные для химика сцены — движение атомных ядер друг относительно друга. На этом масштабе мы сможем наблюдать, как распадаются и образуются молекулы, как они меняют в движении форму и какие положения для них предпочтительны. Современные учёные могут наблюдать эти явления при помощи особых экспериментальных приёмов (фемтосекундная спектроскопия).

Пикосекунды (пс, 1012 с) Если мы замедлимся ещё в тысячу раз, беспрерывно колеблющиеся и перекручивающиеся молекулы сольются для нас в размытые трясущиеся облака из ядер и электронов. Тогда мы сможем сосредоточиться на их относительном движении, а также наблюдать работу ферментов.

Микро- (мкс, 10‘6с) и миллисекунды (мс, 10‘3 с) Вот мы и подошли к знакомым школьным реакциям в растворах! Когда сливают кислоту и индикатор, молекулы начинают перемещаться и сталкиваться с такой скоростью, что мы не успеваем оглянуться, как реагенты уже равномерно распределились по стакану и установилось химическое равновесие, о чём свидетельствует ровное окрашивание раствора.

Вопрос знатокам о кислоте и спирте Концентрированная серная кислота известна своей любо­ вью к воде. Каждый студент-химик зн ает, что при разбавлении наливать можно только кислоту в воду, но никак не наоборот. При их смешении выделяется колоссальное коли­ чество тепла, и если небольшое количество воды налить в стакан с кислотой, она быстро вскипит и стакан плю­ нет незадачливому химику в лицо. Хоро­ шо, что в наше время на практикуме ходят в масках. Если же с серной кислотой сме­ шать этиловый спирт, то она будет отрывать воду прямо от его молекул. Причём тремя разными способами:

* *

В первом случае образуется этилен, во втором — сложный эфир серной кислоты. Двусторонняя стрелка означает, что реакция обратима: когда спирта в смеси много, а эфира мало, он образуется, а когда наоборот - распадает­ ся . В третьей реакции образуется так называ­ емый простой эфир. Он устойчивей. Этилен вообще газ — он уле­ тает из смеси и не возвращается. Внимание, знатоки! Если первая реакция быстрее третьей, чего в итоге будет больше: этилена или простого эфира? А почему ничего не сказано про вторую реакцию, попробуйте догадаться сами.

Лноёою cxAHiedgo а илйи xet/Ag ено '(еёифе ojoxoodu и енэииле эинейеоэ ен Boxnxedx но) ouew exdnuo etfjox 'хвиаоиэА a :ewnxedgo ено оль Лиюлои 'ojehHH онееехз эн owfixead oMdoxa odu ю а v boxeAeedgo eodiowg эж но ‘этяи о д letfAg енэиихе

лоэло

Годы Людям, которые изучают химические реакции в вязких жидкостях, стёклах и кристаллах, роскошь быстрого установления равновесия недоступна. Из-за того что передвижение частиц в твёрдых телах осложнено, даже самые быстрые и выгодные реакции могут идти годами: реагирующие молекулы просто не могут дойти друг до друга. Синтез полимеров, к примеру, практически никогда не проходит до конца, так как движение молекул в толще переплетённых нитей, которыми фактически и являются молекулы полимера, затруднено до крайности.

11

ГЕРОИ

f

.I

м •к

Космонавт 'Сер г

чков « Лететь;туристом было бы жутко скучно» I Ж

и

/

Григорий Тарасевич

Это Чита, сфотографированная с МКС. Снимок сделал командир экипажа Сергей Рыжиков

12

^

Интервью перед полётом на МКС © ЦПК / Роскосмос, vk.com/kudsverchkov

«...В соответствии с графиком работ в российском сегменте Международной космической стан­ ции на 18 ноября 2020 года запланирован 47-й плановый выход в открытый космос, который выполнят космонавты Роскосмоса Сергей Рыжи­ ков и Сергей Кудь-Сверчков... Российский выход в космос впервые будет осуществляться из сты­ ковочного отсека модуля „Поиск" МКС в скафан­ драх „Орлан-МКС" № 4 и 5... На Сергее Рыжикове будет надета командирская экипировка с крас­ ными лампасами (скафандр „Орлан-МКС" № 5), на Сергее Кудь-Сверчкове — с синими лампасами вдоль скафандра...» Сообщение на сайте Роскосмоса я прочитал в день, когда сдавал этот текст в печать. Воз­ можно, кому-то это уже кажется рутинным: ну выходят люди в открытый космос, ну чего-то там монтируют. Для меня же это личная история.

Сергей состоял в отряде космонавтов, но ещё ни разу не летал, однако был готов в деталях ответить на любой вопрос о жизни на МКС. Это вовсе не напоминало желание примазаться к чужой славе — скорее Сергей походил на отлич­ ника, который знает наизусть текст учебника, а заодно и биографию его автора. Потом мы сидели в кафе. Я ел хот-доги, а он соблюдал диету и ограничился чаем. Мы долго рассуждали, какие книги о космосе нужны сей­ час школьникам. Вроде бы сошлись на том, что надо просто взять и написать хорошую книжку... А сейчас мой собеседник выходит в откры­ тый космос в скафандре с синими лампасами. К счастью, за две недели до старта я успел с ним созвониться и взять интервью. Эта история для меня личная не только потому, что я знаком с космонавтом. Полёт в космос — это что-то на грани. По-другому, более глубо­ ко — экзистенциальнее, что ли — начинают звучать все темы, связанные с человеком и человечеством.

С Сергеем Кудь-Сверчковым я познакомился несколько лет назад. Кажется, это было на фес­ тивале науки в Салехарде, где мы оба выступали перед местными школьниками. Меня удивило: Перед тренировкой: астронавт NASA Кэтлин Рубине, космонавты Сергей Рыжиков (в центре) и Сергей КудьСверчков. С 21 октября 2020 года э та тройка работает на МКС шш шш шт шш шшж шж шш ш

© ЦПК / Роскосмос

13

ГЕРОИ

Если ты не против, я буду задавать скорее личные вопросы. Вот ты полетишь в космос. Скажи, тебе не страшно? Наверное, нет. Есть волнение, мандраж какой-то. Очень хо­ чется выполнить свою работу отлично, и я понимаю, что это сложно. Наверное, поэто­ му немного волнуюсь. А вот животного страха нет. Согла­ сись, странно было бы десять с лишним лет идти к этой цели и теперь бояться. Все эти эмоции — страхи, обдумыва­ ния — это было давно. Если бы всё случилось неожиданно, тогда да, может, и был бы страх. Сейчас нет.

А когда ты в первый раз с парашютом прыгал, был страх? Нет людей, которые совсем не боятся. Всё-таки это опасное дело — что в космос летать, что с парашютом прыгать. Но, зна­ ешь, бывают разные виды страха. Есть страх деятельный, когда ты боишься, напряжён и начинаешь работать. Это страх мобилизую­ щий. Первый раз я прыгнул ещё до того, как попал в отряд космонавтов. Страх, конечно, был. Но я понимал, что если всё сделаю правильно — нормально выйду, дёрну за кольцо, призем­ люсь как положено, — то всё будет нормально. Элементов неизвестности в этой цепочке нет. Наверное, я опасался, что сделаю что-то не так. Но жела­ ние прыгнуть было гораздо сильнее, оно всё перевесило. И я потом очень гордился, что сам вышел из самолёта, открыл парашют, правильно призем­ лился, — эмоций была масса.

14

Что было самым сложным в подготовке? Наверное, это очень банальный вопрос. Но мы с тобой о многом говорили, а про это я ни разу не спрашивал. В какой момент ты захотел стать космонавтом? Как это вообще случилось? Не было такого: раз — и захотел. В детстве я не мечтал стать космонавтом. Хотел иметь какую-то героическую профес­ сию. А героями для меня были пожарные, спасатели, милицио­ неры, пограничники, военные. Они людей спасают, родину охраняют, шпионов ловят. Идея эта пришла мне в голову, когда я поступил в МГТУ имени Баумана на факультет ракетнокосмической техники. Да и то не сразу, курсе на четвёртом или пятом. Я пошёл инженером в РКК «Энергия» имени Сергея Павловича Королёва. Там рабо­ тал в том числе с космонавтами. Мечта стала конкретной, хоть и очень-очень далёкой. Тогда я написал своё первое заявле­ ние, что хочу стать космонав­ том. Меня похлопали по плечу и сказали: «Ну давай, впе­ рёд! Посмотрим, что из тебя получится». Как-то так. © ЦПК / Роскосмос

Наверное, тренировки на выжи­ вание. Например, мы как-то три дня сидели в пустыне в сильную жару фактически без еды и воды. Были моменты, когда приходи­ лось очень много учиться. У нас новички сначала два года обуча­ ются, а потом сдают госэкзмен. Это как защита диплома или диссертации. Понимаешь, что у тебя всего один шанс и нужно показать себя. Либо ты просто уйдёшь из отряда. Но это всё текущие трудности. Они закан­ чиваются, и ты понимаешь, что да, ты способен пройти этот этап — и уже не особо бес­ покоишься. Глобально самое трудное в подготовке — это ожидание. Кто-то летит через четыре года после зачисления в отряд, кто-то — через десять, были случаи, когда через пят­ надцать лет летели. И всё это время надо поддерживать свои навыки, здоровье, участвовать в спецтренировках, прыгать с парашютом. А главное — сохранять всё это время высо­ кую мотивацию, ведь напряже­ ние вроде бы спадает, всё уже приедается и становится рути­ ной. Вот это самое трудное. Потому что у тебя нет какой-то точки на горизонте, которую бы ты постоянно контролировал. Твой старт — он непонятно когда, непонятно с кем.

и

Этот таинственный • географический объек хорошо виден с борта МКС. Гальб-Эр-Ришат («Глаз Сахары») — это концентрическая стр уктур а около 50 км Q

канической деятельности, последствие удара метеорита или что-то ещ%£.

л

©vk.com/kudsverchkov

» ГЕРОИ

Ради чего ты всё это делаешь? Чтобы собой гордиться? Ради страны? Ради всей нашей цивилизации? Представляю, как это тяжело — годами ждать, когда же назовут твою фамилию, а её всё не называют. Как поддерживать себя в ожидании назначения? Лично меня поддерживал в пер­ вую очередь груз ответствен­ ности. Ты сам в себя столько вложил, другие люди вложили в тебя столько сил, времени, средств. И в любой день тебе могут позвонить и сказать: «Всё. Мы назначаем тебя в экипаж; тылетишь». И представить, что в этот момент ты ответишь: «А я не готов. Тутнедоучил, тут вес набрал»... Проще взять чело­ века, который стоит после тебя в списке, но больше готов. И конечно, подбадривает внут­ реннее чувство: я знал, куда иду, знал, что я буду нужен. Путь дол­ гий, но он не зря. Это помогает — верить в то, что всё не зря.

У тебя жена и дети. Сейчас ты улетаешь на полгода. Волнуешься за них? Переживаю, конечно, что дети подрастут без меня. Но у нас с супругой Ольгой достаточно *ч большой опыт таких ситуаций. ЧклБ процессе подготовки я отсутчЛ^вовал и по три месяца, и по В этом году дома не был практически с мая, по пальцам о д н о р у к и можно подсчитать дни, которые я провёл с семьёй.

16

Я разделяю личные цели и цели, которые ставит передо мной государство. Личная цель —' ^ уникальная возможность по­ смотреть на Землю со стороны| почувствовать невесомость. Но не в качестве космического туриста: это было бы неинте­ ресно. Это было бы жутко скучно Самое увлекательное здесь — формат экспедиции. Ты везёшь с собой научные инструменты, везёшь знания, которые^юзволят получить новые знания. Вот это интересно! Это то,*что '* мне больше всего нравится, — привезти новые знания и поде­ литься ими с людьми, которые их правильно используют.

У тебя есть ощущение, что ты какой-то особенный? Всё-таки в космосе побывало не так много людей. Знаешь, не могу так сказать. Да, космонавтов немного, можно было бы считать себя каким-то исключительным. Но, допустим, у меня есть друзья-вр’ачи. Так они жизни спасают! Есть учёные, которые занимаются разра­ ботками на мировом уровне. И я сижу и думаю: «Вотэто чело­ вечище!» Нуда, космос, а здесь люди настоящие открытия де­ лают. Я смотрю на другие про­ фессии такими глазами, какими кто-то смотрит на меня. Вот сейчас мне приходят сообщения от однокурсников: гордимся, что вместе учились. Это очень . смущает. Нету меня чувства * исключительности. < ©vk.com/kudsverchkov

ПетропгСетювскКамчатский. Снимок с борта МКС в н

Тренировка в пилотируемом корабле «Союз МС-17» на космодроме Байконур

Совсем-совсем? Ну, иногда возникает, когда какие-то люди, не очень раз­ бирающиеся в космонавтике, пытаются нашу профессию при­ низить. Мол, подумаешь, космо­ навт — да сейчас каждый день в космос летают, это рутина. Вот тогда возникает искреннее воз­ мущение. Ну как же так! Профес­ сия тяжёлая, интересная, а вы её в самые рядовые записываете.

Знаю, у космонавтов есть много ритуалов перед полётом. «Белое солнце пустыни» посмотреть, дерево посадить. А ты что-то символическое собираешься перед стартом сделать?

Непростой вопрос. Вот сейчас пытаюсь вспомнить, что я делаю перед важными поездками. Обычно, когда уезжаю, включаю Metal Iica, композицию Turn the Page. Она очень душевная, мне её важно слушать в дороге, когда перемещаешься из точки А в точку Б. Наверное, перед выездом из гостиницы на кос­ модром её послушаю.

А какие-то предметы символические с собой берёшь? Мы имеем право взять кило­ грамм личных вещей. На стан­ ции нас обеспечивают всем: одеждой, гигиеническими инструментами и т. д. А лич­ ные вещи нужны для души. Я вот возьму мягкие игрушки, © vk.com/kudsverchkov

которые смастерила супруга: трёх вязаных космонавтов. Есть традиция: в корабль над пультом вешается инди­ катор невесомости — мягкая игрушка на верёвочке. Пока работает двигатель, ниточка натянута, а когда настаёт не­ весомость, она начинает пла­ вать. Конечно, мы и без этого можем понять, что наступила невесомость, но традиция кра­ сивая. Супруга связала трёх космонавтов — для каждого члена экипажа. А ещё я возьму фотографии друзей и родных. Возьму конверты, чтобы отправить письма друзьям и родным со станции. Ну и не­ сколько флажков — России и городов, с которыми как-то связан. Вот килограмм личных вещей и набрался! Л_Л

СУММА ТЕХНОЛОГИЙ

РЕПОРТАЖ

город Научно-популярный сериал:

любовь, Сибирь и арсенид галлия f Дарья Соловьёва

при участии корпункта «КШ» в Томске d Наталья Бочкова

Если бы какой-нибудь режиссёр решил снимать сериал про учёных, то местом действия стоило бы выбрать Томск. Во-первых, его часто и по праву называют городом изобретателей. А во-вторых, здесь можно найти героев из любой научной сферы с разными характерами и мировоззрением

18

ПРЕДЫ СТОРИЯ. «МОЗГ ЧЕШЕТСЯ» Прежде чем перейти к героям гипотетических сериалов, нужно сказать пару слов о месте дей­ ствия. Как так случилось, что небольшой сибир­ ский город, который когда-то был местом ссыл­ ки, вдруг начал изобретать и до сих пор является поставщиком инноваций для всего мира? Тут хорошо подойдут чёрно-белая съёмка, портреты русских царей и дореволюционных профессоров, душевный закадровый голос... В Томске 500 тысяч жителей. Больше 80 тысяч из них — студенты. Если прогуляться по проспекту Ленина, то может показаться, что в городе нет ни пожилых, ни даже просто взрослых, — только молодёжь. Вдоль проспекта друг за другом стоят шесть университетов. Первым появился Томский государственный. Ещё в XIX веке Александр I решил открыть универ­ ситет в Сибири. Дело затянулось на 70 лет. Долго думали, где построить. Поначалу Томск вызывал сомнения: тогда здесь было много ссыльных, как-то неблагонадёжно. Рассматривали Омск. Но один из инициаторов проекта, врач и про­ фессор Василий Флоринский, возражал: Омск — город военный, к науке равнодушный и живёт на государственные средства, а Томская губер­ ния большая, там есть торговля и средние учеб­ ные заведения. В общем, уговорил Флоринский Александра II, и в 1878 году в Томске основали Сибирский императорский университет. Пер­ вый университет за Уралом. Империя тогда дала наказ обеспечивать знаниями все окрестные города. С тех пор этот наказ Томск и выполняет.

19

СУММА ТЕХНОЛОГИЙ

м 11 1

РЕПОРТАЖ

||0 1 * ш

Олег Толбанов — авто более 160 научных статей в базе данных Web o f S cie n ce и 60 изобретений

СЕЗОН 1. «ПЕРЕВОРОТ В РЕНТГЕНО­ ГРАФИИ» Жанр — производственная драма. Главный герой — пожилой учёный, который положил жизнь на алтарь науки и не жалеет об этом. Но он мучается из-за того, что в России его изо­ бретение до сих пор не внедрили в производ­ ство. Хотя за рубежом за ним выстроилась бы очередь. Герой несомненно патриот, поэтому идёт на жертвы. Он не уезжает ни на Запад, ни на Восток, чтобы дать жизнь своему детищу. Он остаётся, но не сдаётся...

— Вот здесь вся моя жизнь! — поглаживает шер­ шавый бок чёрного чемоданчика учёныйфизик, профессор Олег Толбанов. Жестом фокусника он откидывает крышку, а под ней — две крохотные пластиночки, поблёскивающие на свету всеми цветами радуги. — Это арсенид галлия, основа детектора рентгеновского излу­ чения. Работает детектор так же, как и ваш

20

фотоаппарат, только в рентгеновских лучах. А потом преобразует каждый квант излучения в импульс электрического тока. Дальше идёт циф­ ровая обработка, и мы получаем изображение. Причём не чёрно-белое, а цветное! За этой фиш­ кой будущее не только России, но и всего мира. Пока профессор зачарованно смотрит на пластин­ ки, я разглядываю его кабинет. Здесь нет ничего, что бы отвлекало от научного поиска. Стол, стул, компьютер и голые бежевые стены. Хотя нет, настене висит одинокий шарж на Толбанова — подарок сту­ дентов. Учёный, сидя за рабочим столом, попивает эспрессо. А из-за его кресла торчат сачок и удочки.

— Если сравнить современную рентгенографию с телевидением, то получится, что она застряла на уровне 50-х годов, — возвращает меня к раз­ говору о науке Олег Петрович. — А наша рент­ генология — это 4К-панель, воспроизводящая миллионы цветов. Благодаря ей исследователь получает возможность различать все ткани, дефекты, новообразования, неразличимые на обычном снимке. А значит, быстро и точно выявлять ещё на ранних стадиях онкологию, туберкулёз, множество других болезней. Материалов, из которых можно сделать такой детектор, всего три: аморфный селен,

но он должен постоянно находиться при температуре примерно —213 °С; кадмийтеллур, но он супердорогой; и арсенид галлия, сравнительно недорогой и некапризный. Вот на него-то и сделал ставку томский учёный — и оказался монопольным владельцем технологии. А началась история этой разработки с адронного коллайдера. Когда рухнул Советский Союз, учё­ ным было не очень понятно, чем вообще дальше заниматься. Вот тогда Институт физики высоких энергий и предложил Толбанову придумать радиационно стойкий детектор для коллайдера. Что это такое, Олег Петрович тогда ещё не знал, но решил рискнуть: — Уже через два года мы сделали первые образцы на основе того самого арсенида галлия и отпра­ вили их на испытание в ЦЕРН (Европейский центр ядерных исследований, крупнейшая в мире лаборатория физики высоких техноло­ гий. — «КШ»), На испытаниях завалились все де­ текторы: японские, американские, английские, а наши остались целёхоньки.

изображением. А на работу дали... три дня. Сиби­ ряки не ели, не спали, но дело сделали.

— Медициной всё не ограничивается, — с явным удовольствием продолжает учёный. — Наши детек­ торы могут определить содержание нефти в нефте­ газовой смеси или находить алмазы в добытой руде. А ещё их используют в синхротронных центрах чет­ вёртого поколения. Знаете, что такое синхротронное излучение? Оно просвечивают объект насквозь, определяет состав объекта и его атомную структуру. Можно сказать, кроме этих детекторов в жизни я ничего больше не изобрёл, всё остальное — мелочи. Много это или мало? Я считаю, что мало.

— Но почему? — удивлённо вскрикиваю я.

— Зато какая польза!

НАША РЕНТГЕНОЛОГИЯ — ЭТО 4К-ПАНЕЛ Ь, ВОСПРОИЗВОДЯЩАЯ МИЛЛИОНЫ ЦВЕТОВ. БЛАГОДАРЯ ЕЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬ ПОЛУЧАЕТ ВОЗМОЖНОСТЬ РАЗЛИЧАТЬ ВСЕ ТКАНИ, ДЕФЕКТЫ, НОВООБРАЗОВАНИЯ, НЕРАЗЛИЧИМЫЕ НА ОБЫЧНОМ СНИМКЕ

На Западе каждую такую пластину готовы купить за десять тысяч евро. Но для Толбанова важнее, чтобы её больше использовали в России

Правда, российские детекторы в коллайдере установили лишь в небольшом количестве и только в местах с высоким уровнем радиации. Но было понятно, что сибиряки нащупали новое направление, и в 1998-м ISTC (Международная ассоциация по сотрудничеству сучёными новых независимых государств бывшего Советского Союза) заказала группе Толбанова и Институту физики высоких энергий проект — сканирую­ щий медицинский аппарат с рентгеновским

— Какая? — смотрит на меня внимательно Толбанов. — Вот если бы Россия выпускала рентге­ новские аппараты и была конкурентоспособна на глобальном рынке, тогда другое дело. А так это всё игрушки. Мы вообще не заряжены науку продавать. Представьте себе чёрный ящик — это вся наша научно-образовательная деятельность. На входе денежные средства, на выходе — новые знания. Они складываются на полочку, аккурат­ ненько копятся годами и забываются или публи­ куются в различных научных журналах. Потом эти знания используют для своих разработок учёные за границей. Вот этим мы и отличаемся от Запада: там на входе новые знания, а на выходе прибыль.

21

СУММА ТЕХНОЛОГИЙ

РЕПОРТАЖ

В успешных сериалах должны быть перестрелки, погони или хотя бы драки. А здесь всё к а к -то мирно. Но, может, в этом и есть завораживающая прелесть науки?

о

Есть у Толбанова такая черта характера: ему или всё, или ничего. Он с ностальгией вспоми­ нает, как в молодости вместе с другими студен­ тами осушал болота и строил город Стрежевой. Вот это была победа... Мало ему, что детекторы покупают на Западе, так ещё непременно нужно, чтобы в России появилось новое рентгеновское оборудование. Он собрал команду и теперь ищет инвесторов.

— Вот здесь мы занимаемся разработками, — показывает свои владения учёный. — Мой подход очень простой: мы занимаемся только такими работами, в которых являемся лидерами в России и отстаём от исследований в мире максимум на четыре года. Если больше, я это направление закрываю. Неспешно профессор Толбанов шагает между столами, железяками, аппаратами и гордо улы­ бается. Его ученики зависли над микроскопами и на нас не обращают никакого внимания. Наверное, получается слишком позитивная история, зрителю сериала это может наску­ чить. Поэтому периодически нужно вставлять флешбэки о непростой молодости профес­ сора. Например, как Толбанов после универ­ ситета идёт работать в НИИ. К этому времени он был уже женатый человек, а там комнату в общежитии пообещали. Но обманули. Работа, впрочем, затянула настолько, что он проводил в лаборатории всё своё время, так что однаж­ ды трёхлетняя дочка встретила его словами: «Вот и папа в гости пришёл». Достаточно драматично?

22

В Центре исследований и разработок «Перспективные технологии в микроэлектронике» ТГУ, которым руководит Толбанов, работает почти сорок человек

Или начало работы в другом институте. V моло­ дого сотрудника нет ничего: ни своих прибо­ ров, ни даже стула. Только он собирается сесть за свободный стол, как к нему подскакивает проворный коллега: «Это мой стул!» Возвращаемся кТолбанову сегодняшнему.

V него всё хорошо. Денег от продажи детекто­ ров хватило бы на неплохой загородный дом. Но профессор предпочитает вкладывать средства в развитие технологий. Говорит, китайцы предлагали ему очень выгодные усло­ вия: своя лаборатория, щедрое финансирование. Толбанов, конечно, не согласился: — А я Томск люблю. Я здесь родился. Предка моего отца, дворянина-декабриста, сослали на Обь на вечное поселение. Предки моей матери тоже были ссыльными польскими дворя­ нами. Это город сильных и умных людей, кото­ рые не избалованы цивилизацией. Здесь, кроме науки, и заняться-то нечем...

СЕЗОН 2. «ЭЛЕКТРОНИКА БЕССМЕРТИЯ» Второй сезон должен быть ударным, чтобы зритель окончательно подсел на сериал. Поэтому к науке добавим любовную линию, приключе­ ния иностранцев в России, а также вопросы жизни и смерти. Ну и позитивный финал: слу­ чайность вносит неожиданные и неприятные коррективы в планы героев, но, оказавшись в тупике, они находят блестящий выход.

Он из Венесуэлы. Она из Новосибирска. Познакомились и поженились в Германии. А сейчас в Томске разрабатывают нанотехнологии, которые позволят сохранить нам здоровье

— Единственное, в чём мы можем быть уверены, так это в том, что когда-нибудь мы обязательно умрём, — с грустью констатирует Рауль Родри­ гес, профессор Исследовательской школы хими­ ческих и биомедицинских технологий Томского политехнического университета (ТПУ). — Боль­ шинство умирает из-за болезней: сердечных, сосудистых, деменции, рака, в конце концов.

— Нужно с этим бороться. Многие заболевания можно предотвратить! — поддерживает его жена Евгения Шеремет, тоже профессор ТПУ, но из дру­ гого подразделения — Исследовательской школы физики высокоэнергетических процессов. Эта пара решила если не победить смерть, то хотя бы отсрочить её с помощью нанотехнологий.

— Искусственный интеллект с обработкой дан­ ных справляется заведомо лучше человека, —

23

СУММА ТЕХНОЛОГИЙ

РЕПОРТАЖ

Так и представляю утро этой пары. Кухня, кофе, оба в халатах.

— Дорогая, какие катализаторы для поликонденсации этиленгликоля ты предпочитаешь?

— Дорогой, давай лучше о чём-нибудь более романтичном! Помечтаем, например, что когда-нибудь графен заменит кремний в интегральных микросхемах...

говорит Евгения Шеремет. — Когда появится устройство, которое сможет одновременно анализировать множество параметров, это будет прорыв в медицине. Только представьте: нательный сенсор в любой момент показывает вам уровень холестерина, глюкозы, гормонов, витаминов — да чего хотите! Когда по коридорам политеха навстречу идут Рауль Родригес и Евгения Шеремет, все невольно оборачиваются. Он жаркий брюнет с буйными кудрями, она холодная блондинка с россыпью пшеничных волос на плечах. Он носит яркие экстравагантные рубахи, а она скромные платья пастельных тонов. Он родом из солнечной Вене­ суэлы, она из снежного Новосибирска. Встре­ тились они в Германии, где оба занимались наукой. Там поженились, родили сына и никогда не думали, что судьба занесёт их в Россию. Томские институты и университеты всегда при­ глашали зарубежных студентов и профессоров. А тут политех ещё вписался в правительственную программу «5-100», цель которой — конкуренция на мировом уровне. По условиям программы вуз должен был взять на работу иностранных учёных.

— Нам хотелось создать свою научную группу, а в Германии молодым учёным это сделать непросто, и тут мне совершенно случайно попалась реклама политеха, — вспоминает Евге­ ния. — Я показала Раулю, он испугался: «Мы что, будем жить в Сибири?» Но когда мы приехали, нам понравилось. Томск не настолько мал, что­ бы быть скучным, и не настолько велик, чтобы быть городом пробок. В Томске молодых учёных ждали два стола, два компьютера и принтер. Дело в том, что они заранее не обговорили, какое оборудование им понадобится. Так что продолжать свои

24

исследования они не могли. И тут сработало за­ мечательное русское правило «голь на выдумку хитра».

— Сейчас мы понимаем, что необходимость начать всё с нуля и привела к появлению идей, которые не могли появиться в среде, где были все ресурсы, — пожимает плечами Евгения. — Сенсор для тела мы придумали именно здесь.

— Мы здесь нужны больше, чем в Германии, — вторит ей Рауль. — Политех, как и ТГУ, хочет ока­ заться в топе ста лучших университетов мира. Например, он закупает оборудование, которое по всему миру сложно найти. Сфера интересов Родригеса и Шеремет — оптиче­ ская наноспектроскопия, революционная и мод­ ная наука. Они изучают наноматериалы с помощью света. Самый интересный проект для них — графен, материал века. Он самый лёгкий, самый прочный, самый гибкий, ещё и нетоксичный. В общем, иде­ ально подходит для «электроники бессмертия». Только вот в больших объёмах его производить невозможно. Но учёные нашли выход.

— Мы соединили графен с полиэтилентерефталатом. Правда, это испортило проводящие функции графена, но мы восстановили их с помощью лазер­ ной обработки. Это очень интересная технология: мы можем нарисовать на материале вообще что угодно, — Рауль рассыпает по столу тёмно-серые пластинки с вырезанными на них кошками и схе­ мами контактов. — Весной научный журнал Material Horizons поместил нашу работу на обложку.

— Вы вернётесь в Германию?

— Пока об этом не думаем. Нам здесь нравится. Опять же, тут отличный климат, — смеётся Рауль. — Я вырос в Венесуэле, там круглый год +25. Одна и та же погода надоедает. А тут тебе и жара, и мороз.

«БЕСЦВЕТНОЕ ЗОЛОТО» Тут уместен жанр бизнес-триллера. Ведь сле­ дующий герой — учёный и технологический предприниматель, который не хочет всю жизнь положить на одно изобретение. Он рассужда­ ет так: учёные уже столько всего разработали, но так и не внедрили. Почему бы им не помочь? И он придумал, как это сделать. Да, ещё в этом сезоне прекрасный образ мамы-химика.

Директор томского Инжирингового химико­ технологического центра Алексей Князев придумал российскую технологию производства «бесцветного золота» — глиоксаля. А теперь помогает другим учёным внедрять их разработки

Несколько лет назад Алексей Князев придумал российскую технологию производства «бес­ цветного золота» — глиоксаля. А точнее, катали­ затор, который необходим для его производства. Технологией синтеза этого вещества владеет всего восемь стран. Благодаря Алексею Россия теперь тоже в этом клубе. Этот молодой учёный с квадратным подбородком и твёрдым взглядом, широкий в плечах, сильный в руках, в модных джинсах и толстовке больше походит на фитнес-тренера, чем на доктора хими­ ческих наук. А вообще Алексей химик в четвёртом поколении.. Тут самое место для флешбэков. Его прадедушка и прабабушка — химики родили его деда-химика. Тот женился на его бабушкехимике, и они родили его маму-химика. А она

25

СУММА ТЕХНОЛОГИЙ

РЕПОРТАЖ

родила его с братом — химиков. В этой семье не химиком был только его отец.

— Вам перед сном вместо сказок таблицу Менделеева читали?

— Нет, конечно, — смеётся Князев. — Мама поступала куда хитрее: «Давай синтезируем порох! Завтра я со студентами выйду на улицу, и вы с братом покажете, как ракета летает». Или она приносила домой жидкий азот и говорила: «Вот жидкий азот. Полей цветочки, и они станут хрупкими». Это была не передача ценностей, а постоянное соприкосновение с очень инте­ ресными химическими явлениями. Я спрашивал: «Мама, почему резиновый коврик затвердел и разбился, как стекло, а теперь он снова мягкий, но разбитый?» Она отвечала: «Ты его заморозил жидким азотом. Когда он был твёрдым, он стал хрупким. Ты на него, видимо, наступил, и он раз­ бился. Только соседу не будем говорить. Пусть поудивляется, как это у него резиновый коврик разбился». Если бы химию так преподавали в школе, возможно, у нас было бы больше учёных в этой области. Но вернёмся к глиоксалю. Из этого вещества можно делать всё что угодно: от обычного клея до сырья для оборонной отрасли. Томские учё­ ные на его основе разработали десятки проек­ тов: хирургические нити, удобрения, средства для дезинфекции, для удаления ржавчины и даже для сохранения эластичности кожи.

САМОЕ ВЕЛИКОЕ СЧАСТЬЕ, КОГДА ОГРОМНАЯ МНОГОТОННАЯ УСТАНОВКА, РАСПОЛОЖЕННАЯ В НЕСКОЛЬКИХ ЗДАНИЯХ, ШКВОРЧИТ, ЖУЖЖИТ, ТРЯСЁТСЯ, ВИБРИРУЕТ, АТАМ ВНУТРИ ТВОЯ ТЕХНОЛОГИЯ, КОТОРУЮ ТЫ РАЗРАБОТАЛ В ПРОБИРКЕ!

Вообще, над глиоксалем томские учёные бились ещё с 90-х годов, но у них ничего не получалось. В нулевых к этой команде присоединился второ­ курсник химфака. Через пару лет он разработал суперкатализатор — глиоксаль потёк по трубам, а в Томске открыли завод по его производству.

— Это такой кайф сделать то, что до тебя не могли сделать другие, видеть внедрённый резуль­ тат, — признаётся Князев. — Самое великое счастье, когда огромная многотонная установка,

26

Каждую неделю в ИХТЦ приходит по десять заказов, а то и больше. Их нужно тщательно отфильтровать: мало ли кто чего захочет!

расположенная в нескольких зданиях, шкворчит, жужжит, трясётся, вибрирует, а там внутри твоя технология, которую ты разработал в пробирке! После внедрения своей разработки Алексей крепко задумался: а нужно ли тратить время на то, чтобы ещё изобретать? Что, если только внедрять и постоянно получать удовольствие от достигнутого?

— Понимаете, я видел много учёных, которые всю жизнь изобретали и оттачивали какую-то одну технологию, — объясняет Алексей. — Однажды я спросил: «Вам уже 70 лет, у вас такая суперская идея, но где завод, который эту идею воплотил?» Учёный ответил: «Меня приглашали американцы, я рассказал им идею, они построи­ ли завод». — «А почему в России его никто не построил?» — «Здесь он никому не нужен». Я понял, что не хочу просидеть всю жизнь за оттачиванием идей, а хочу помогать внедрять разработки в производство. Что значит моё изобретение против сотни чужих? Тогда Князев решил создать инжиниринговый центр, который будет воплощать идеи учёных и желания инвесторов. И тут же рассказал об этом президенту Дмитрию Медведеву. Просто подвернулся случай — пресс-конференция в Бар­ науле. Через два года при университетах начали открываться инжиниринговые центры. То ли Мед­ ведеву так понравилась идея, то ли просто

Каждую неделю Князеву приходит штук по десять заказов. Их нужно отфильтровать: мало ли кто чего хочет! Вот парни из Ирана просят придумать для них что-нибудь взрывчатое, а мужик из глу­ бинки предлагает сделать лекарство от запора на основе куркумы и красного перца... Когда за­ казчик выбран, его приглашают на переговоры. В инжиниринговом центре на полочках стоят разноцветные колбочки, а в химической посуде растут кактусы. В комнате, где молодые специа­ листы корпят над формулами, всё выглядит очень мило и по-домашнему: в клетке горланит попугай, а на диване лежит розовый единорог с гитарой. Когда мозги закипают, ребята поют песни.

— Вот наша «стена понтов»: здесь продукты, кото­ рые мы с учёными придумываем и производим, — хвастается Алексей. — Это сульфосорб, он удаляет из нефти сероводород и решает сразу три про­ блемы — запаха, токсичных отходов и коррозии оборудования. Это новые сорбенты, которыми чистят воздух на космической станции. А прямо сейчас мы придумываем фильтры для ИВЛ. Пожалуй, инжиниринговый центр может решить любые задачи: промышленные, медицинские и даже эстетическо-политические. По весне в Томске иногда ужасно воняет. То со свиной проблема назрела и нужно было её решать. Сейчас в России более 70 таких центров, и только четыре из них химических. Один — в Томске.

— Как работает наш центр? Какой-нибудь завод обращается к нам: «Ребята, у нас такая пробле­ ма. Надо её порешать». И мы говорим: «Ну-ка секундочку...» Идём в университеты, ищем учё­ ных, которые могут с этой задачей справиться. Вот, например, новосибирскому заводу «Экран» позарез нужна была дешёвая сода. Мы знали, что на Алтае есть озера, а под ними тонны соды. И наши учёные придумали, как добывать соду из необычного сырья — озёрной воды.

— А без вас учёные и инвесторы не могут дого­ вориться?

— Не могут, потому что у них разная мотивация. Есть только одно пересечение интересов — деньги. А ещё заказчику нужно, чтобы ему по­ строили производство. Учёный знает, как сделать продукт на лабораторном уровне, но что там дальше — бог его пойми! Какие поставить насосы, печи... Тут приходим мы: «Давай лабораторные результаты. Мы их отмасштабируем и отдадим заказчику уже завод», — кивает он на полочку, где стоит макет — какие-то трубы и баки, сердце, так сказать, очередного завода. Рядом с макетом кто-то шутки ради поставил фигурку брутального супергероя в чёрной маске, что на самом деле не противоречит действительности.

ИХТЦ помогает бизнесу и учёным найти друг друга, договориться и реализовать проект

фермы ветер подует, то с очистных сооружений. В прошлом году на очистных пахло так, что, гово­ рят, уборщица раз в неделю стабильно падала в обморок. Инженеры центра придумали такой освежитель, после которого запахло... ванильными булочками.

27

СУММА ТЕХНОЛОГИЙ

РЕПОРТАЖ

А вот ещё одно изобретение парней из Rubius шумоизолированная кабина для звонков и видеоконференций

Основатель компании Rubius Сергей Дорофеев (слева) и технический директор Антон Кудинов

СЕЗОН 4. «ТОМСКАЯ ДОЛИНА» Про американских айтишников снято немало сериалов, взять хотя бы «Силиконовую долину», которую НВО растянула аж на шесть сезонов. Про наших вроде бы не снято ничего. А жаль. По­ пробуем набросать основную сюжетную линию. Как правило, мозги из маленьких городов утека­ ют в города побольше, а если есть возможность, то и за рубеж. Однажды у наших героев тоже по­ явилась возможность свалить из Сибири в ту са­ мую Силиконовую долину, о которой снимают сериалы. И конечно, они уехали. Но вернулись. Знакомые крутили пальцем у виска... В Томске уже давно научились зарабатывать на интеллекте и высоких технологиях. Одним из первых эту схему освоил «Элекард». 22 апреля 1988 года, в день рождения Владимира Ильича Ленина, учёных из ОКБ «Оптика» отправили на коммунистический субботник. Весь день они собирали мусор, а вечером, сидя за рюмкой чая, решили: хватит горбатиться на государство, будем работать на себя. Создали кооператив — уже было можно. И стали придумывать программное обеспечение для ко­ дирования, декодирования, обработки, приёма, передачи видео и аудио в разных форматах.

— Я понимал, что мы занимаемся передовыми разработками, но мы не знали, как их продавать, — рассказывает Андрей Поздняков, президент

28

группы компаний «Элекард». Переломный мо­ мент наступил в нулевых. В одном американском баре за кружкой пива программист Дима Дагмон посоветовал мне: «Аты напиши видеоплеер». Я удивился: «Но уже есть шесть оригинальных плееров!» Он пожал плечами: «Пусть будет седь­ мой». Мы сделали, разместили на сайте и раз­ решили бесплатное скачивание. В результате его установили на 30 миллионах компьютеров! После этого на нас посыпались заказы. Команда Позднякова одной из первых начала заниматься цифровым телевидением, Зй-вещанием без очков, беспроводным видеоинтерфей­ сом... Сегодня среди клиентов томичей — Netflix, Google, Intel, Skype, Microsoft, Samsung, Canon... Есть чем гордиться. Следующий наш герой — Сергей Дорофеев, основатель компании Rubius. Серьёзный немно­ гословный парень, как и полагается компьютер­ щику. Мы сидим с ним и его коллегой Антоном Кудиновым, куда более разговорчивым и весё­ лым, в уютном офисе и пьём кофе под стук клавиатуры. Уже вечер, но айтишники всё никак не могут разойтись по домам.

— Кому-то в Томске не нравится погода, кому-то удалённость от столицы, кому-то среда, — объяс­ няет Сергей. — Но главная проблема в том, что внутренний томский рынок небольшой, поэтому спрос на высокотехнологичные услуги невысок. Мы пытаемся собрать самые светлые головы и продавать наши компетенции миру. В детстве Сергей Дорофеев ездил на другой конец города, только чтобы позаниматься в кружке

ЭТИ ПАРНИ ИЗ RUBIUS СВОЕГО РОДА ХЕДХАНТЕРЫ — ОХОТНИКИ ЗА ГОЛОВАМИ. ОНИ ПЫТАЮТСЯ СДЕЛАТЬ ТАК, ЧТОБЫ ТОЛКОВЫЕ РЕБЯТА ОСТАВАЛИСЬ В ТОМСКЕ

по программированию. Однажды его учительница сказала родителям: мальчик талантливый — купите ему компьютер. Дома собрали совет и стали решать, что делать. В семье была занач­ ка, но мама хотела потратить её на стиральную машину — всё-таки трое пацанов растёт. Её под­ держал старший сын. Младший воздержался, а муж и сам Сергей хотели компьютер. Тут кошка села на их сторону. Её засчитали за «полголоса» и купили комп. После школы Сергей поступил в Томский уни­ верситет систем управления и электроники, там познакомился с Сергеем Кошевым. Вместе они создали продукт для автоматической генерации радиоэлектронных схем — им даже заинтересо­ валась американская компания AWR, посчитав разработку прогрессивной. Но научный руко­ водитель проекта был больше заинтересован в усовершенствовании методики, чем в разви­ тии бизнес-темы. Друзья продолжили экспе­ риментировать с технологическим бизнесом:

пробовали многое и разное, в результате сейчас они делают инженерное программное обеспече­ ние для компаний со всего мира, но известными ребят сделало приложение Planyway.

— Сначала мы просто ради удобства придумали сервис для управления задачами на основе календаря и командного таймлайна, — расска­ зывает Антон Кудинов. — Нарисовали систему буквально на коленке, выложили в магазин приложений, и понеслось. Сейчас среди наших заказчиков такие компании, как Apple, IKEA, IBM. — А вам никогда не хотелось переехать в ту же Силиконовую долину, стать ближе к клиентам?

— Я пробовал там жить, но надолго меня не хва­ тило, — смеётся Сергей Дорофеев. — Бытовые условия и логистика оказались ужасными. Мы снимали полдома в престижном районе, нотам были блохи. Приходилось тратить два часа, чтобы найти и купить качественные продукты. При этом жизнь там очень дорогая: за приём у врача платишь раз в десять боль­ ше, чем у нас. А ещё небо плоское, потому что постоянно светит солнце и облаков очень мало. В Томск приезжаешь, смотришь на многоярус­ ные облака и удивляешься, какое здесь всё объёмное...

— Слушайте, вам бы сейчас кто-нибудь сказал: «Какие облака?! Там невероятные перспективы!»

— Да, атмосфера в Силиконовой долине класс­ ная, — соглашается Антон Кудинов. — Если ты попал в нужную тусовку, ты можешь посещать каждый день десятки технологических ивентов, крупных конференций, просто небольших сбо­ рищ. Там стартапы за несколько лет вырастают в крупные компании с мировым именем. Мы каж­ дый год летаем в США по делам и каждый раз окунаемся в эту среду, чтобы чем-то напитаться. А потом возвращаемся и проводим какие-то свои мероприятия. Эти парни из Rubius своего рода хедхантеры — охотники за головами. Они пытаются сделать так, чтобы толковые ребята оставались в Томске. Проводят каждый год крупную конференцию для разработчиков, основали свой инновационный фонд помощи стартаперам, открыли в ТГУ лабо­ раторию виртуальной дополненной реальности, сами преподают в университетах и агитируют преподавать своих сотрудников, при этом ещё и доплачивают им за это — иногда больше, чем платит сам универ.

— Зачем вам всё это надо?

— Мы хотим показать, что в Томске — в тайге и по шею в сугробах — можно ковать техноло­ гические инновации. л_л

29

ТЕМА НОМЕРА

ОБОЗРЕНИЕ

Как учёные о п ре де л я ю т л л л л л л возраст вещей В повседневной жизни на вопрос «Когда это случилось?» отвечают календари, часы и секундомеры. Но что делать, если прошло слишком много времени? Что-то случилось так давно, что не было часов, календарей — и даже людей ещё не было. Что делать, если наблюдатель пропустил старт и видит только финиш — древнюю окаменелость, античную вазу, звезду на небе или состарившуюся клетку? Учёные придумали способы измерять время без часов: на помощь приходят температура, магнитные поля, изотопы и молекулы. Рассказываем, как это работает

S Мария пази /ч

СПОСОБ ПЕРВЫЙ: ДЕНДРОХРОНОЛОГИЯ

Годичные кольца деревьев — это узор, который создают изменения климата. Этот узор остаётся на ста­ рых постройках и других деревянных вещах и выдаёт их возраст.

Как работает Любой школьник знает, что возраст дерева можно определить по числу годичных колец на спиле. Они появля­ ются из-за того, что летом дерево растёт быстро, а в зимние холода рост замедляется. Поэтому на спиле

30

© RomanVX / Shutterstock

видно чередование широких свет­ лых колец тёплого времени года и узких тёмных — холодного. Годичные кольца пня рассказывают не только о возрасте спиленного дерева. По ним судят об изменениях

климата: один год мог быть засушли­ вым — и дерево росло медленнее, а второй, наоборот, оказался дожд­ ливым, и дерево здорово вымахало. Поэтому у деревьев, растущих в од­ ном регионе в одно время, появля­ ется похожий узор годичных колец. Учёные составляют архивы этих узоров, потом сравнивают их с узо­ ром деревянных археологических находок — так и определяют возраст находок. Древесные часы охватывают период больше 8000 лет, а их точ­ ность достигает 1 года: ведь за год дерево добавляет лишь одно кольцо.

Пример применения

Годичные кольца на срезе векового дуба

В Великом Новгороде дендрохроно­ логию использовали для датировки

дино-

Л

ЗАВРОХРОНО-

логия ААЛААЛ

Годичные кольца есть и у костей динозавров (а ещё у амфибий, рептилий и некоторых млекопитающих). Светлые кольца — это широкие и более рыхлые слои костной ткани, которые закладываются в периоды активного роста: весной и летом. А зимой образовывались тонкие и плотные слои. Всматриваясь в кольца динозавра, учёные могут понять, как он рос и развивался в течение жизни.

V

древних мостовых. Давным-давно новгородские улицы были узкими, три-четыре метра шириной, но вот мостили их на славу: вдоль улицы прокладывали три опоры из брёвен диаметром 18-20 см, а сверху насти­ лали брёвна потолще, диаметром 25-30 см. Примерно раз в 20 лет эта внушительная деревянная конструк­ ция обновлялась, и поверх старых брёвен укладывали новые. Такие вот слоёные пироги деревянных мосто­ вых: в некоторых местах сохранилось аж 28 ярусов! Дендрохронологам было где разгуляться. СПОСОБ ВТОРОЙ: ГЕОХРОНОЛОГИЧЕСКАЯ ЛЕТОПИСЬ

Для разных геологических периодов характерны разные ископаемые животные и растения. Почти как в ки­ тайском календаре: только вместо года эра — трилобитов, однокле­ точных окаменелостей и т. д. Если археолог или геолог нашёл такую ха­ рактерную окаменелость, то и с при­ мерным возрастом пласта можно определиться.

Как работает

J

© captureandcompose / Shutterstock

Вот лежит перед археологом пласт горных пород. В этом пласте он на­ шёл какое-то ископаемое и пытается решить, сколько примерно лет ока­ менелости. Установить геологиче­ скую эру ему помогут руководящие ископаемые — растения и животные, характерные для определённого

ТЕМА НОМЕРА

геологического периода, но не встречающиеся ни раньше, ни позже. Чтобы оказаться на дол жноет--'"" руководящего ископаемогобокаменелости надо выполнить Несколько непростых требований: рна должна быть легко узнаваема, часто встре­ чаться в отложениях, иметь широкое географическое распространение и узкие временные рамк^ существо­ вания. Если археолог или пролог увидел в раскопанном пласт ,кри |, значит, он оказался в верхнем докембрии. А если наткнулся нацлан— цирь вымерших членистоногих трилобитов, значит, геохронологиче­ ские часы пробили кембрий

Пример применения В 2014 году члены павлодарского географического общества решили съездить в небольшую экспедицию к реке Шидерты. Казалось бы, обычная река посреди степи, на бе­ регу известняк, какие-то камушки. Но к камушкам стоило приглядеть­ ся: некоторые из них оказались окаменелостями древних моллюсков-брахиопод. Да-да, в степи, вдали от моря и океана, учёные на­ шли остатки морских животных. Эти окаменелости словно нашёптывают исследователям, что сотни милли­ онов лет назад, в далёком-далёком девоне, здесь бушевал древний океан Тетис.

ОБОЗРЕНИЕ

Акритархи микроскопические ископаемые остатки одноклеточных или кажущихся одноклеточными организмов.

Кембрий — геологический период, начавшийся 540 миллионов лет назад. Об обитателях докембрия мы знаем мало, а кембрий характеризуется появлением массы разнообразных многоклеточных существ — кембрийским взрывом.

полураспада и того, какая доля изо­ топа распалась, можно вычислить возраст объекта. Самая знаменитая разновидность этого метода — радиоуглеродное датирование. Живые организмы вместе с пищей поглощают и обыч­ ный углерод 12С, и радиоактивный 14С. Но когда растение или животное умирает, оно перестаёт обмени­ ваться с окружающей средой радио­ активным углеродом. Оставшись в организме, он постепенно распа­ дается, а его остаточная доля стано­ вится показателем возраста. Предел радиоуглеродного датиро­ вания — 55 000-60 000 лет. Но есть другие изотопы, которые позволя­ ют заглянуть в прошлое намного дальше. Их тоже применяют для измерения возраста. Например, очень удобный минерал — циркон, его используют для уран-свинцового датирования горных пород. Циркон содержит изотопы урана, которые затем распадаются на изотопы свинца. Точкой отсчёта — аналогом

СПОСОБ ТРЕТИЙ: РАДИОИЗОТОПНОЕ ДАТИРОВАНИЕ

Время течёт — радиоактивные изотопы распадаются. Если знаешь, какая доля изотопа распалась, — знаешь, сколько времени прошло.

Как работает Руководящие ископаемые, описан­ ные в предыдущей главке, — это способ измерить приблизительный возраст находки. Чтобы определить его поточнее, учёные применяют радиоизотопное датирование. Если в объекте есть радиоактивный 1ТЯ1 то, исходя из периода его

Туринская плащаница в церкви Сан-Лоренцо, Турин, Италия

Изотопы — разновидности одного и того же химического элемента с разным числом нейтронов в ядре. Бывают устойчивые изотопы, а бывают распадающиеся со временем — радиоактивные.

© Eugen Thome / Shutterstock, El Greco 1973 / Shutterstock

Как работает

момента гибели животного для ра­ диоуглеродного метода — считают кристаллизацию циркона при осты­ вании лавы. Есть и другие методы: калий-аргоновый, аргон-арго новый, свинец-свинцовый.

Пример применения В 1988 году много шуму наделало сообщение о радиоуглеродной да­ тировке знаменитой христианской святыни — Туринской плащаницы. Традиционная версия гласит, что это полотно хранит следы крови распя­ того Христа, то есть относится к I веку нашей эры. Но радиоуглеродный анализ, проведённый в трёх лабо­ раториях (Оксфордского универси­ тета, Университета штата Аризона и швейцарского Института техноло­ гии), показал, что плащаница зна­ чительно моложе — лет эдак на 1200-1300. Примерно тогда же, в 1353 году, зафиксировано и первое упоминание о святыне.

Напоминаем, что звезда — это гигантский термоядерный реактор, в котором из ядер водорода (то есть из протонов) синтезируются ядра гел и я.

Звёзды, как и планеты, вращаются вокруг собственной оси. Солнце, к примеру, совершает один оборот за 30 дней.

Звёзды стареют очень неравномер­ но: 90% жизни они не меняются, а потом вдруг резко начинают транс­ формироваться. Представить это можно так: человек достиг возраста 3-4 лет, потом 80 лет не менялся и затем за год поседел, сгорбился и умер. Астрономы оказались в за­ труднительном положении: очень сложно определить, сколько же звезде лет. К счастью, многое можно разглядеть, присмотревшись к её свету. Если разложить спектр Солнца, получится радуга с тонкими-тонкими чёрными линиями. Это линии поглощения, ко­ торые соответствуют разным химиче­ ским элементам. По спектральным линиям поглощения можно судить о составе звезды. Вы спросите, при чём тут возраст? Дело в том, что в продеоее- термоядерной реакции водброд в звезде выгорает, а содер­ жание гелия растёт. А значит, чем старше звезда, тем больше в ней гелия и меньше водорода, а увидеть это можно по линиям поглощения в спектре. Кроме того, возраст звезды выда­ ет её Молодая звезда крутится с некоторой скоро­ стью, которая по мере взросления неуклонно падает. Одна беда — труд­ но увидеть это вращёние, нужны очень чувствительные телескопы. Астрономы исподЬзуют как ориен­ тир солнечные.лятна. Но со старыми звёздами работать проблематично, потому-что у них всё меньше и мень­ ше пятен. Метод определения воз­ раста звезд по вращению называется гирохронология.

Пример применения Наблюдать за вращением звёзд учёным помогает космический телескоп «Кеплер» — тот самый, который нашёл уже тысячи экзо­ планет. Чтобы откалибровать метод гирохронологии, в 2011-м учёные из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики проследили за скоп­ лением звёзд NGC 6811, которому 1 млрд лет. Оказалось, звёзды этого

СПОСОБ ЧЕТВЁРТЫЙ: СПЕКТРАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ И ГИРОХРОНОЛОГИЯ

Как понять, сколько лет звезде? Невозможно ведь дотянуться до неё и взять кусочек для анализа и дати­ ровки. Так что придётся смотреть, как она светится и крутится.

©jannoon028 /Shutterstock

ОБОЗРЕНИЕ

ТЕМА НОМЕРА

Предыстория научного измерения времени л л л л л л л л л л л л л

6000 лет

5000 лет

ДО Н.

до

Э. -

шумеры в Месопотамии используют понятия «год», «месяц» и «зодиак». В это время шумерский зодиак — это 36 созвездий, в которых появляется Луна, а не Солнце, ведь первый календарь лунный. Позже шумеры придумают и «неделю».

н.

Э.

—

первые известные науке годичные календарные круги Уже тогда на территории современной Германии начало нового года, как и у нас, приходилось на зимнее солнцестояние.

скопления совершают своей оси примерно как и предсказывал метод решили проследить за з скопления постарше — NGC 6819, им около 2,5 млрд лет. И снова ско­ рость их вращения совпала с теоре­ тическими расчётами — метод сра­ ботал. Но стрелки гирохронологии всё-таки приходится подкручивать, внося корректировки для разных групп звёзд. Иногда они крутятся не так, как предсказывают расчёты. Стоит ослабнуть магнитному полю, как звезда начинает «молодиться» — крутиться быстрее. СПОСОБ ПЯТЫЙ:

3300 лет до н . э . —

первые солнечные часы. Обнаружены в 2013 году в Долине царей в Египте.

Части фундамента террасы дворца в Кондуе в виде драконов. Улус Джучи, XIV в. Государственный Эрмитаж

ПАЛЕОМАГНЕТИЗМ

Керамика и другие железосодержа­ щие материалы — это сломанный компас: они показывают магнитное поле Земли прошлого. Поэтому намагниченность древностей может указать их возраст.

34

© Netelo / WikiMedia

3000 лет ДО Н.

Э.

—

в Древнем Египте пользуются солнечным календарём. Год состоит из 365 дней и делится на 12 месяцев по 30 дней. Оставшиеся пять дней добавляются в конце года.

лллллллд

25001300 лет до н. э. —

водяными часами пользуются в Персии, Месопотамии, Египте и Китае. Водяные часы это прибор для измерения промежутков времени в виде цилиндрического сосуда с вытекающей струёй воды.

—

Как работает Археологам часто попадается в руки керамика: разбитые тысячу лет назад глиняные горшки, оскол­ ки античных кувшинов для вина, тарелки, которые когда-то давно пылились в шкафу у наших пред­ ков, кирпичи... Оказывается, наука способна рассказать, когда раско­ панный кирпич обожгли в печи

/ w v w w w w w w w v w w w w \

45 год до н . э . —

Юлий Цезарь вводит разработанный александрийскими астрономами календарь, названный в его честь юлианским. Год в нём начинается с 1 января — традиционной даты вступления в должность избранных консулов.

725 г. -

в Китае созданы первые механические часы. Вскоре их позаимствовали арабы.

Кстати, слово «календарь» происходит от латинского calendarium — долговая книжка. В Риме должники платили проценты кредиторам в первые дни м е с я ц а .

или когда в древнем горшочке последний раз варили кашу. Дело в палеомагнетизме: при высоких температурах железосодержащие материалы вроде глины намагничи­ ваются, а остывая, словно бы «за­ поминают» направление и интен­ сивность магнитного поля Земли в данный момент (они ведь посто­ янно меняются). Сведения, которые сохранили горшок или печь в мо­ мент обжига, можно проанализиро­ вать и соотнести с хронологически­ ми шкалами изменения магнитного поля. Так учёные узнают возраст древней керамики с погрешностью всего в 10 лет.

Пример применения В Забайкальском крае есть холм, усыпанный обломками камней и ку­ сочками черепицы; на некоторых из них виднеется зелёная глазурь. Кое-где из травы выглядывают осно­ вания колонн. Это Кондуйское горо­ дище. 600 лет назад здесь, в долине

/ v w w w w w w w v w w \

XIV в. -

в некоторых европейских городах на башнях появляются механические часы, сначала без маятника и минутной стрелки . Данте описывает такие часы в «Божественной комедии » (самое начало XIV в е к а ) .

Когда-то в Монголии жил богатый и могущественный Тумур-хан. Был у него сын Контой. Путешествуя по стране, Контой влюбился в красавицу Бальжит и женился на ней без позволения отца. Опасаясь отцовского гнева, Контой поселился вблизи речки Кондуй, стал ханом и построил дворец. Но отец сына не простил и послал против него войска. Красавицу Бальжит убили, Контоя пленили, а дворец разрушили.

15041508 гг. -

изобретены первые карманные часы. По легенде, их создал мастер Петер Хенляйн из Нюрнберга во время пребывания в приюте для бедных.

1656 г. -

голландский учёный Христиан Гюйгенс создаёт первые маятниковые часы. Маятниковые часы оставались самым точным прибором для измерения времени 300 лет.

рек Кондуй и Барун, стоял дворец Чингизидов, наследников великого монгольского хана. На крыше из яр­ ко-зелёной черепицы сверкали позолоченные диски с драконами, а со стен хмуро Глядели чудовища. При раскопках Кондуйского дворца археологи наткнулись на обилие строительной'керамики: несколько видов кирпичей, плиты для пола, черепица. значит, где-то рядом должны были быть большие печи для обжигё. Найти эти печи археоло­ гам помог палеомагнетизм. Древ­ ние сооружения, которые когда-то раскалялись до высоких темпера­ тур, запомнили магнитное поле Земли прош/lQго и фонили, создавая магнитные аномалии. Учёные опре­ делили их с помощью квантового магнитометра, нашли печи и раз­ делили их по функцияУктутделали кирпич, а тут черепицу. Так мы узнали чуть больше о средневеко­ вом дворце, от которого остались лишь черепица и югенда

35

ОБОЗРЕНИЕ

ТЕМА НОМЕРА

СПОСОБ ШЕСТОЙ: ЭПИГЕНЕТИЧЕСКИЕ ЧАСЫ

Клетки — предатели похуже морщин. В своей ДНК (и не только в ДНК) они хранят маркеры возраста, которые не скроешь.

V

Как работает Учёные устанавливают возраст кле­ ток по ДНК. Дело в том, что по мере того, как клетка определяется с про­ фессией — будет она нейроном или клеткой сосуда, — она сматывает ненужные ей гены в клубки и закре­ пляет их чем-то вроде молекуляр­ ного скотча, — метилированием. Участки ДНК, на которые навесили метильную группу, становятся лип­ кими и склеиваются друг с другом. Как правило, чем старее клетка, тем больше у неё смотанной ДНК. Зная, что профиль метилирования меняется с возрастом, Стив Хорват, профессор генетики человека и биостатистики в Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе, в течение четырёх лет анализировал данные по метилированию чело­ веческой ДНК. И в 2013-м получил эпигенетические часы, которые позволяют по узору метилирования 353 участков ДНК с очень небольшой погрешностью определить,веэраф человека. Этот показатегпГво много раз точнее многих друёих признаков старения, например длины концево­ го участка ДНК — НЭЯЯЯЗЯ. А ещё можно посмотреть, как клетка убирает внутренний мусор. Одно из «чистящих средств», применяе­ мых клеткой, — это пищеваритель­ ный фермент бета-галактозидаза. С возрастом его становится всё больше.

*

1

Клетка постепенно, деление за делением, укорачивается. Примерно после 50 делений теломеры заканчиваются, клетка теряет возможность делиться и дряхлеет.

вершеннолетние имеют больше в и привилегий. Например, они гут вызвать в страну взрослых родственников или получить более мягкое наказание за преступление. Так, в 2018 году молодой афганский беженец подал иск против полиции германского города Хильдесхайма с требованием признать, что как несовершеннолетний он может рассчитывать на поблажки. Полиция в ответ обратилась к методам опре­ деления возраста по узору метили­ рования. Действия властей тогда раскритиковали из-за незрелости технологии. Но ведь «часы Хорвата» когда-нибудь созреют?

Пример применения

СПОСОБ СЕДЬМОЙ: ИЗМЕРЕНИЕ

Эпигенетические часы Хорвата впервые были использованы не­ сколько лет назад — европейскими криминалистами. Дело в том, что, когда в страну прибывает беженец без документов, его возраст оцени­ вают на глаз или с его собственных слов. Беженцу выгодно приумень­ шить свой возраст, потому что

ТЕМПЕРАТУРЫ ТРУПА

36

Мрачноватый пример для храбрых духом мы приберегли на финал. Он не совсем про возраст — скорее прото, что судмедэксперт должен тщательно осмотреть, обнюхать, ощупать труп и измерить его темпе­ ратуру, чтобы определить примерное время смерти. © Masterl305 / Shutterstock

/

СТРЕСС ВМИГ СДЕЛАЛ ЕЕ СТАРУХОЙ! А А Л А А Л

В отличие от человека, клетка может одряхлеть в любой момент — неважно, сколько ей на самом деле лет. Чтобы постареть, клетке достаточно подвергнуться сильному стр е ссу вроде воздействия токсичных веществ. После такого потрясения она отказывается нормально работать и приносить пользу организму. По-научному дряхлые клетки называют сенесцентными.

Как работает В сериалах про криминалистику есть расхожий сюжет: судмедэксперт водит руками над телом, капает чтото в пробирку, смотрит в микроскоп и называет точное время смерти. В реальности всё не так стериль­ но-бесконтактно. Грубые и ориен­ тировочные показатели времени смерти — это окоченение и труп­ ные пятна. Окоченение наступает потому, что, чтобы расслабиться,

CROSS

Специалистыкриминалисты проводят экспертизу. Полицейское расследование в лесу

CRIME

перемещается и скапливается на нижней стороне тела. Судмедэксперт может разными спо­ собами исследовать раздражимость мышц. Но чаще всего он использует простой и точный метод — измере­ ние температуры. Пока тело ещё не остыло до температуры окружаю­ щей среды, охлаждение происхо­ дит по определённому графику. Судмедэксперт измеряет темпера­ туру, вносит в формулу поправоч­ ные коэффициенты в зависимости от массы тела и условий охлаждения (температура среды, одежда, влаж­ ность и так далее) и, учитывая другие признаки, устанавливает пример­ ное время смерти. Только темпе­ ратуру надо измерить очень точно: привычный способ «градусник под мышкой» не подходит, инфракрас­ ный термометр тоже. Температуру приходится измерять ректально.

Пример применения Недавно исследователи из Нидер­ ландов предложили определять время смерти по температуре кожи, а не прямой кишки. Этот метод позволяет установить момент гибели с точностью до 38 минут, а не с погрешностью в несколько часов, как более ранние способы. Учёные придумали математическую модель остывания: приняли форму головы за эллипсоид, конечно­ стей — за конусы, туловища и шеи — за цилиндры. Затем для каждого элемента смоделировали время остывания с учётом массы тела, теплопроводности жира, нежировой ткани и одежды из хлопка. А также исследовали тела доноров, которые завещали себя науке. Метод срабо­ тал: предсказания, которые выдала модель, совпали с температурой, которую наблю/ дли в реальности. л_л

мышечным клеткам нужна энергия, а в мёртвом теле её нет. В пятнах виновато остановленное крово­ обращение: сердце и тонус сосудов больше не подгоняют кровь, поэтому под действием силы тяжести она © Maksim Shmeljov / Shyfterstock

37

ТЕМА НОМЕРА

ПЬЕСА

Нужно ли спать А А А А 8 часов? Сон — странная штука. Примерно треть жизни человек лежит с закрытыми глазами и галлюцинирует. А можно ли поменьше? Мы решили разобраться в этом вопросе — получилась настоящая драма! Мария Пази

/\

— Во сне любое животное беспомощно, но раз в процессе эволюции сон сохранился у всех млекопитающих и птиц, значит, преимущества для выживания он давал серьёзные. Во время сна мозг делает нечто настолько важное, что это перевешивает все возникающие угрозы. Но мы не понимаем, почему спим, — сетует сомнолог Владимир Ковальзон. — Впрочем, вот вам одна весьма интересная теория. Во вре­ мя сна мозги «прозванивают» внутренние органы, чтобы проверить, всё ли с ними в порядке, и попытаться починить, если что. Эту теорию сна, ещё будучи студентом биофака, предложил Иван Пигарёв, ведущий научный сотрудник Института проблем передачи информации РАН. Есть и другие теории. Учёные спорят, но все сходятся на том, что сон организму необходим. Ещё Шекспир называл его «бальзамом природы», да и народная мудрость гласит, что «сон — лучшее лекарство». Неудивительно, что правило спать по 8 часов в сутки впечатано в нашу подкорку. «По­ пробуй не выспись, — всё чаще пугают заголовки, — ты ста­ нешь глупее, ленивее, толще, повысишь риски сердечного приступа, рака и диабета». Но действительно ли нам нужны ровно 8 часов сна?

Недосып в летнюю ночь Пьеса о мифе про восьмичасовой сон

Консервативный учёный (решительно). Друзья! Спать непре­ менно надо 8 часов. Даже так: чем больше сна, тем лучше.

38

© Pathdoc / Shutterstock

ПРАВИЛА ХОРОШЕГО СНА

За час до сна старайтесь не использовать электронику Телевизоры, мобильные телефоны, планшеты и компьютеры светятся синим, а это мешает выработке движка сна — гормона мелатонина.

S

Чашка кофе или чая — верный спутник утра. Но во второй половине дня общения с кофеином лучше избегать. Ведь он может оставаться в организме в течение нескольких часов и подбадривать мозг, которому уже пора переходить в спящий режим.

Любите вздремнуть днём? Это нормально, но чтобы дневной сон не мешал ночному, сократите его до 30 минут и старайтесь не дремать ближе к вечеру. А если боретесь с бессонницей, то лучше вообще держаться от дневного сна подальше Удобные подушка и матрас — ваши сонные друзья!

Дольше спите — дольше живёте. И как же грустно, что сейчас люди спят всё меньше! Ставят сон на последнее место после семьи, тусовок, работы и учёбы. Сомневающийся исследователь. Коллега, но так ли это?

V нас нет данных, подтверждающих, что за последние 50 лет мы стали спать меньше. В одном из исследований даже подсчитали, что мы сейчас спим на 45 минут дольше. А если нарисовать график зависимости между продолжительно­ стью сна и жизни, получится кривая в виде буквы U. «Золотая долина» этого графика, когда риски для здоровья минималь­ ны, лежит в промежутке 6-8 часов. Меньше спишь — риски растут. Но и когда больше спишь, риски тоже растут! Причём у любителей поспать риск увеличивается быстрее. Дело не в том, что сон вреден. Просто и обилие, и недостаток сна, по-видимому, служат симптомами каких-то заболеваний. Так может, не надо так строго — 8 часов сна? Консервативный учёный (возмущённо). А вы видели крыс из экспериментов с недосыпом? Всего через несколько бессонных дней и ночей животное выглядит ужасно: шерсть желтеет и становится взъерошенной, координация движений нарушена... Невыспавшийся читатель. ...Какой-то знакомый портрет — а, из зеркала...

© Ukki Studio / Shutterstock

39

ТЕМА НОМЕРА

ПЬЕСА

Консервативный учёный. А что происходит внутри орга­ низма! Через несколько недель недосыпа в трахее и лёгких накапливается жидкссть, появляются язвы желудка и другие проблемы. Продержаться с сильным недосыпом крыса мо­ жет максимум недели три.

сколько сп я т ЧИТАТЕЛИ «КОТА»?

Автор статьи провела гугл-опрос про недосып. Ответил 71 человек. Вот что получилось.

Сомневающийся исследователь. А с человеком подобные эксперименты проводили? Сомнолог (смущённо откашливаясь). Честно говоря, нам не очень-то разрешают долго не давать людям спать. Где-то через трое суток в дверь настойчиво стучит комитет по эти­ ке и отправляет настрадавшихся добровольцев отсыпаться. Так что в лабораториях мы исследуем нарушения, возникаю­ щие за пару бессонных суток. Невыспавшийся читатель. Так-так-так, а можно поподробнее про эти нарушения? Когда я не высплюсь, мне хочется слад­ кого. А ещё думать и принимать решения становится слож­ нее: мысли ползут медленно, внимание постоянно ускольза­ ет, а память словно перегружена. Сомнолог. Да, учёные замечали, что недосып приводит к тому, что люди потребляют больше калорий и углеводов. Недавний с данными более 1600 участников подтвердил, что недостаток сна приводит к ухудшению вни­ мания и мышления. Мы также знаем, что он влияет на на­ строение — например, повышает раздражительность. Невыспавшийся читатель. А это надолго? Сомнолог. Симптомы проходят, как только сон восстанав­ ливается. Но если постоянно, месяцами, серьёзно не высы­ паться — это нехорошо. Одни исследования говорят о повы­ шенных рисках сердечно-сосудистых заболеваний. Другие пугают лишним весбм, поломками в иммунитете и гормо­ нальной системе. Даже бактерии, живущие у нас в кишечни­ ке, не любят хронический недосып! От него меняется микро­ биота. Но, честно говоря/всё это не очень точно. Дело в том, что при изучении этого вопроса приходится полагаться на эпидемиологические исследования. Они показывают, что недосып связан с ослаблением здоровья, но не указывают точно, где причина, а где следствие/Кроме того, приходится полагаться на то, что рассказывают о своём^сне сами люди. А рассказывают они не всегда правду. НапримерГяаетолре^ увеличивают время сна. Люди, якобы спящие 7 часов, на са­ мом деле в среднем спят на 25 минут меньше. Консервативный учёный {ворчит). Вот поэтому и говорят, что спать надо 8 часов. Тогда хотя бы семь точно наберётся. Невыспавшийся читатель. Так сколько же мне всё-таки спать?

40

• Исследование, объединяющее результаты большого числа других исследований.

Национальный фонд сна [хором). Советом из 18 экспертов в разных областях мы решили, что не станем у к а з ы в а ть ''" «ровно 8 часов». Для разных возрастов у нас разные реко­ мендации. Подросткам советуем спать от>8до 10 часов, хотя и промежуток 7-11 часов считаем^вболне уместным. Для взрослых — 6-10 часов. А людям/старше 65 лет подхо­ дит от 5 до 9 часов. И пусть вас не смущает, что разброс по норме сна получается 4-5 часбв. Определите опытным путём подходящее время и спи/е в удовольствие! / / / Невыспавшийся читатель. А кдк понять, сколько для меня достаточно, а сколько уже недосып?

I Сомнолог. Следите за имптомами недостатка сна. Их про­ явление зависят от тяжести и длительности недосыпа. А ещё симптомы зависят от генов. Если вы выиграли в генетическую лотерею, то недосып вам совсем не стра­ шен. Учёные обнаружили ген «короткого сна» — мутацию в рецепторе нейропептида S. Её счастливые обладатели спят всего 4-6 часов, не теряя умственных способностей. Другим показателем недосыпа является дневная сонли­ вость. У учёных есть такой тест — сколько времени требу­ ется человеку, чтобы заснуть днём. Если больше 11 минут, то всё в порядке, вы высыпаетесь. Ведь заставить себя за­ снуть, когда не хочется, довольно мучительно — всё равно что заставить себя влюбиться в кого-то, кто не нравится. Зато тем, кто не высыпается, трудно бодрствовать, даже когда это необходимо. Начинаются микросны: человек засыпает, словно выключается, всего на несколько секунд.

Самые популярные симптомы — спутники недосыпа:

70 %

sS 1scIT tm iо о xh- sim O I£

X CD

iI fО CD X sI s о

70 % 60 ,9% 43 ,5%

X »s 3 Ф

I о b X CD О CD X Ь ОЮ о £ О >•

CD S I ф * S X

о с

О

С -0 aО J ь X о X о ф I 3 J3 3 Q CD Ф

он S

CZ

Cl «4 со

<Q.tJ

о

Врач после смены. Ох уж эти микросны... Если ночное дежурство было совсем тяжёлое, на плановом приёме выру­ бает прямо при пациенте. А ведь я к недосыпам привык! Консервативный учёный (оживляясь). Ага! Помните, я говорил, что чем больше сна, тем лучше? Есть мнение, что ответственные профессии вроде врача требуют 'левой сонливости |. А в эксперименте она наступает только п1осле 10 часов в постели! Невыспаршийся читатель. В общем, нет никаких обязательны\: 8 часов, а есть разброс нормы в 6-10 часов. И подбирать адекватное время мне придётся исходя из своих особенностей, генов и профессии. Не выспаться пару ночей н^так уж и страшно, другое дело — длительный недосып. Сомнолог. Вы вообщ&на эту тему сильно не переживайте. Не лежите в ночи, высчитывая: «А сколько же я просплю, если засну прямо сейчас?» Наш-организм очень крепко держится за инстинкт, который обеспёгчт1вает_колоссальную избыточность сна по сравнению с его жизненно важным минимумом. Мы спим почти всегда больше, чем минимально необходимо. л_л

© Masterl305 / Shutterstock

• Нулевая сонливость - неспособность заснуть днём (или на это требуется много времени).

41

ХРОНОБИОЛОГИЯ

ТЕМА НОМЕРА

л л л Как свет и тьма управляют нашими биологическими ритмами Домашние коты почему-то просят есть с раннего утра, а у офисных работников голод просыпается после полудня. Совы добывают еду по ночам, а многие жители Питера недолюбливают белые ночи из-за бессонницы. В каждом из нас тикают биологические часы, но какие именно процессы скрываются за движением их стрелок?

Полина Огородникова, /S корпункт «Кота Шрёдингера» в Санкт-Петербурге

£

Где спрятаны часы Биологические часы — одна из сис­ тем организма, как иммунная или сердечно-сосудистая. Эти часы нуж­ ны всем живым существам, чтобы синхронизироваться с ритмами при­ роды — подстраиваться подсмену дня и ночи или смену времён года. Биологическим часам подчиняются многие функции организма, в том числе теплорегуляция, арт§риалБ^~ ное давление, выработка'гормонов Часы, управляющие нашим орга­ низмом, работают на Трёх уровнях. Первый — крошечный часовой меха­ низм, спрятанный в каждой клетке Главную роль в нём играют специ­ альные clock-белки, которые синте­ зируются во всех клетках, имеющих ядро, — и у животных, и у растений, и у грибов. Часть clock-белков об­ разуется утром, активируя обмен веществ в клетке, другая — вечером, тормозя метаболизм. Так и задаётся суточный, или циркадный (от латин­ ского circa — около и dies — день), ритм работы отдельной клетки. А если какой-то из генов, синте­ зирующих clock-белки, мутирует, могут нарушиться различные ритмы

За его обнаружение американские исследователи Джеффри Холл, Майкл Росбаш и Майкл Янг получили в 2017 году Нобелевскую премию в области физиологии и медицины.

В достаточном количестве мелатонин вырабатывается только в темноте, даже тусклый свет сокращает его выработку выключайте все лампы и занавешивайте окна! А серотонину, наоборот, нужен св е т: чем больше св е та , тем лучше настроение и выше работоспособность.

© VectorMine / Shutterstock

организма: сна и бодрствования, дви­ гательной активности, пищеваре­ ния. Все эти ритмы связаны — если человек не спит по ночам, это может привести не только к бессоннице или депрессии, но и к диабету, даже к онкологическим заболеваниям. Часы нужны не только каждой клет­ ке, но и организму в целом. Синхро­ низирует ритмы всех клеток особая гормональная железа мозга под названием эпифиз, или шишковид­ ная железа, которая вырабатывает мелатонин и серотонин — гормоны, регулирующие наш сон и бодрство­ вание, а также аппетит и настроение. В светлое время суток шишковидная железа пройзводит «гормон сча­ стья» серотонин, а в тёмное серото­ нин преобразуется в «гормон сна» мелатонин — он делает сон более глубоким и полноценным.

Теперь перейдём на третий уровень. Высший центр управления всеми ритмическими функ­ циями организма — это супрахиазматические ядра гипоталамуса. Именно в эту группу нервных клеток поступает прямой сигнал от сетчатки глаза, который подсказывает часам, что сейчас на улице: день или ночь. Эта небольшая область в проме­ жуточном мозге — главный генератор суточных ритмов, её нейроны подстраиваются под внешние световые сигналы и управляют эпифизом.

Как не сломать часы А что же совы и жаворонки — у них часы настрое­ ны по-разному? На самом деле мы не знаем. Может быть, есть ещё и «голуби» — люди, у кото­ рых пик активности наступает позже жаворонков, но раньше сов. Зато точно известно, что, какой бы птицей ты ни был, спать нужно ночью, а бодрство­ вать днём. Так мы запрограммированы генетиче­ ски, жить иначе — значит укорачивать жизнь. Особенно вредно постоянно менять свой рас­ порядок. Например, учёные из Мичиганского университета изучили базу данных проекта Nurses Health Study — многолетнего исследо­ вания здоровья более 120 тысяч американских медсестёр — и выяснили, что сменная работа (то в день, то в ночь) повышает риск ишемиче­ ского инсульта на 4% каждые пять лет. Другие исследования, основанные на этих же данных, показали, что работа в ночную смену не менее трёх ночей в месяц в течение 15 и более лет может повысить риск развития колоректального рака, а также рака груди. Причина — десинхроноз, то есть рассогласова­ ние биологических ритмов, которое является фактором риска развития сердечно-сосудистых и онкологических заболеваний. Десинхроноз сопровождается длительной повышенной уста­ лостью, снижением работоспособности и нару­ шениями сна. Однократный десинхроноз известен каждому, кто испытывал джетлаг — синдром, возникающий при резкой смене часового пояса, когда человек пересекает больше трёх-четырёх временных зон. После него наступает этап ресинхрониза­ ции — когда биологические ритмы организма подстраиваются под новые условия. Интересно, что, если перелёт был с востока на запад, сред­ няя скорость восстановления составит 92 мину­ ты в сутки, а если с запада на восток — она будет в полтора раза ниже, 57 минут в сутки. Получа­ ется, адаптироваться при перелёте на восток труднее. Рассинхронизацию наш организм чувствует и когда мы коротаем время со смартфоном.

Именно голубая, коротковолновая часть цве­ тового спектра подавляет выработку мелато­ нина. На голубой свет реагирует фотопигмент меланопсин в клетках сетчатки глаза — именно от него зависит мнение мозга о том, ночь сей­ час или день. При красном свете мозг не пони­ мает, что на улице день. Но экраны гаджетов как раз излучают яркий и холодный голубой свет, понапрасну подбадривая мозг среди ночи. л_л

ВСЕМУ СВОЁ ВРЕМЯ

Самое низкое артериальное давление

Самое быстрое время реакции

Самая низкая температура тела

Наиболее активное кровообращение и максимальная мышечная сила

Самое резкое повышение артериального давления

Самое высокое артериальное давление

Прекращается секреция мелатонина

Самая высокая температура тела

Возможны позывы к дефекации

Самая высокая готовность к активным действиям

Начинается секреция мелатонина

Подавляется перистальтика кишечника

Источник это го «расписания» — книга «Биохакинг. Руководство по полному раскрытию потенциала организма» финских исследователей Совиярви Олли, Теэму Арина и Халметоя Яакко. Но время т у т указано ориентировочно — не расстраивайтесь, если у вас «самая высокая готовность к активным действиям» наступает гораздо позже десяти утра!

43

ТЕМА НОМЕРА

ЗЕМЛЯ

Как мышление геолога поможет спасти мир А А А Мы выбрали эту книгу почти без колебаний. Во-первых, она про время, то есть соответствует теме номера. А во-вторых, написана геологом. Сейчас эта специальность как-то не в почёте. Это в советское время в каждой приличной семье на полке стоял Ферсман, Обручев или хотя бы Олег Куваев. А сейчас геологи редко пишут популярные книги, уступив дорогу астрофизикам, нейропсихологам и молекулярным биологам. Автор «Осознания времени» Маршия Бьорнеруд честно признаётся: «Как и многие мои коллеги, геологом я стала почти случайно. В отличие от физики, химии или биологии, геология в большинстве школьных программ США считается второстепенным предметом или же вовсе не преподаётся, поэтому мало кто из поступивших в университет студентов знает, что это зрелая научная дисциплина со своей динамичной интеллектуальной культурой. Лично я мечтала заниматься гуманитарными науками

44

и записалась на вводный курс геологии только ради того, чтобы набрать нужные баллы». Обидно за геологию. Мы знаем, что происходит за миллиарды световых лет от нас, а то, что творится у нас под ногами, до сих пор во многом загадка. Огромный пласт истории остаётся незамеченным. Вот едем мы, допустим, в московском метро. Под ногами граниты, на колонах мрамор. В каждом кубометре этих пород миллионы лет истории, физических страстей, загадочных процессов. По сути, это такая же часть нашей общей биографии, как Римская империя, Октябрьская революция или полёт в космос

© Skye Studio LK / Shutterstock

Название: «Осознание времени: прошлое и будущее Земли глазами геолога» Я Я Я Маошия Бьорнеруд, геолог, профессор Университета Лоуренса (США) Издательство: «Альпина нон-фикшн» ■НЖйВТВ Ирина Евстигнеева

Издание подготовлено в партнёрстве с Фондом некоммерческих инициатив «Траектория» (при финансовой поддержке Н. В. Каторжнова).

Из главы «Необходимость осознания времени» ...Будучи профессором геологии, я легко и не­ принуждённо оперирую такими временными категориями, как эры и зоны. Один из моих курсов называется «История Земли и жизни» и охватывает 4,5 млрд лет существования нашей планеты (я умещаю этот обзор в 10-недельный триместр). Но как человек и особенно как дочь, мать и вдова, я, как и все люди, с содроганием смотрю в лицо времени — и, признаюсь, прибе­ гаю к некоторому утешительному самообману. Неприятие времени затуманивает человеческое мышление на личном и коллективном уровне. Пресловутая «проблема 2000 года», угрожав­ шая обрушить компьютерные системы, а вме­ сте с ними и мировую экономику на рубеже тысячелетий, была вызвана недальновидными программистами, которые в 1960-1970-е годы не задумывались о том, что однажды наступит

2000-й. Вошедшие в моду инъекции ботокса и пластическая хирургия рассматриваются как хороший способ подретушировать внешность и поднять самооценку, но, по сути, скрывают совершенно иное — наше неприятие собствен­ ной временности и страх перед ней. Присущее людям естественное неприятие смерти усили­ вается нашей культурой, которая представляет время как врага и всячески старается отрицать его неумолимое течение. Как сказал Вуди Аллен, «американцы верят, что смерть не является чем-то обязательным». Такого рода отрицание времени, коренящееся в чисто человеческом сочетании тщеславия и экзистенциального страха, пожалуй, является самой распространённой и простительной фор­ мой того, что можно назвать хронофобией. Но су­ ществуют и другие, куда более опасные её формы, которые, представая в безобидном обличии, порождают повсеместную — дремучую и опас­ ную — временную неграмотность в обществе. Почему-то нас в XXI веке совершенно не шоки­ рует и даже вполне устраивает общераспро­ странённое незнание долгой истории нашей планеты, за исключением разве что самых основных её моментов (да, взрослый обра­ зованный человек может показать на карте континенты, но попробуйте спросить его о Бе­ ринговом проливе, динозаврах или Пангее!). Подавляющее большинство людей, в том числе в богатых и технологически развитых странах, не имеют никакого представления о временных пропорциях — о продолжительности значимых эпизодов в истории Земли, скорости изменений в предыдущие периоды планетарной нестабиль­ ности, внутренних временных шкалах, присущих тем или иным формам «природного капитала», таким как системы подземных вод. Нам, человеческому виду, присущ поистине детский эгоцентризм — удивительное равноду­ шие к тому, что было на Земле до нашего появ­ ления, вплоть до неверия в то, что до нас вообще что-то было. Нас не трогает история прошлого, в которой нет человеческих персонажей, поэто­ му многие люди не интересуются естествозна­ нием. В результате мы существуем словно бы вне времени и его законов. Как неопытные, но самонадеянные водители, мы мчимся со всей скоростью, вторгаясь в экосистемы и ландшаф­ ты без учёта их давно устоявшейся организации, структуры и процессов, а потом удивляемся и негодуем, когда планета наказывает нас за нарушение естественных законов. На фоне такого вопиющего невежества в отношении планетарной истории называть

45

ТЕМА НОМЕРА

ЗЕМЛЯ

себя современными, образованными людьми по меньшей мере смешно. Мы безрассудно несёмся в будущее, опираясь на столь же при­ митивное понимание времени, как представле­ ния о мире в Средневековье, когда Земля счита­ лась плоским диском, на окраинах которого живут зловещие драконы. Сегодня драконы отрицания времени всё ещё обитают в очень многих сферах нашего мировосприятия. Драконы эти многочисленны и разнообразны, и, пожалуй, самый агрессивный из цкх^хотя и наиболее предсказуемый в свatfx вывертах, — так называемый младоземельныи креационизм Мне, как университетскому преподавателю, регулярно приходится сталкиваться со студента­ ми из семей евангельских христиан. Я вижу, как они прилагают отчаянные усилия, чтобы прими­ рить свою веру с научным пониманием истории Земли, и искренне пытаюсь помочь им разре­ шить это мучительное внутреннее противоре­ чие. Прежде всего я подчёркиваю, что моя цель не поставить под сомнение их личные убежде­ ния, а научить их логике геологической науки (или лучше назвать это геологикой?) — методам и инструментам, которые позволяют нам не только изучать Землю в её нынешнем состоянии, но и заглянуть в её невероятно сложную и внушающую благоговейный трепет историю. Поначалу студенты бывают удовлетво­ рены таким разделением научной методологии и религиозных верований. Но по мере того, как они учатся самостоятельно «читать» горные породы и ландшафты, эти два мировоззрения кажутся всё менее совместимыми. В этом случае я прибегаю к аргументу, выдвинутому Декартом в его «Размышлениях о первой философии», согласно которому нет никакой возможности определить, является ли опыт бытия, переживае­ мый человеком, реальным или же изощрённой иллюзией, созданной злым демоном или богом. Уже в начале вводного курса геологии чело­ век начинает понимать, что горные породы

Младоземельный креационизм (а н гл . Young Earth c re a tio n ism ) вариант креационизма, настаивающий на малом возрасте Земли и Вселенной, соответствующем буквальному толкованию Ветхого Завета. Обычно младоземельные креационисты считают это т возраст равным приблизительно 6 или 7,5 тыс. лет соответственно разным церковным традициям. В отличие от них, староземельные креационисты признают современные научные оценки возраста Земли. — Прим. ред. книги .

обозначают не столько предметы, сколько дей­ ствия — это зримые свидетельства процессов, таких как извержение вулканов, рост коралло­ вых рифов, формирование горных поясов и т. д., которые протекали (и продолжают протекать) на протяжении очень длительных отрезков времени в разных точках земного шара. Мало-помалу за последние два с небольшим столетия эти отдельные истории, рассказанные породами, были сплетены в единую величе­ ственную сагу Земли — так называемую геохронологическую шкалу. Эта «карта» глубокого времени представляет собой одно из величай­ ших интеллектуальных достижений человечества,

ГЕОХРОНОЛОГИЧЕСКАЯ ШКАЛА (УПРОЩЁННЫЙ ВАРИАНТ) ЛАЛААЛАД

3

ЧЕТВЕРТИЧНЫ Й

23

66

П А Л ЕО ГЕН

Н ЕО ГЕН

КАЙНОЗОЙ 1

46

145

М ЕЛ

201

Ю РА

ТРИ АС

МЕЗОЗОЙ

ФАНЕРОЗО! *

299

ПЕРМ Ь

359

КАРБОН

420

Д ЕВО Н

444

СИЛУР

ПАЛЕОЗОЙ 1

© alpinabook.ru

252

плод усердного труда бесчисленного числа стратиграфов, палеонтологов, геохимиков и гео­ хронологов — представителей разных культур и вероисповеданий. Эта карта всё ещё нахо­ дится в процессе разработки: постоянно добав­ ляются новые детали, уточняются калибровки. При этом за двести с лишним лет не было най­ дено ни одной древней породы или ископае­ мого остатка — «докембрийского кролика», если воспользоваться известным выражением английского биолога Джона Холдейна, — воз­ раст которых разрушил бы стройную логику геохронологической шкалы. <...> ...Всю хитроумность тактики и степень развет­ влённости щупальцев индустрии «научного кре­ ационизма» мне довелось в полной мере осо­ знать, когда я сама стала её жертвой. Некоторое время назад бывший студент предупредил меня, что одна из моих работ, опубликованная в науч­ ном журнале, который читают только самые заум­ ные геофизики, была процитирована на сайте Института креационных исследований. В науч­ ном мире частота цитирования — один из крите­ риев, на основе которых составляются рейтинги учёных, и большинство моих коллег придержи­ ваются мнения Ф. Барнума, что «плохой рекла­ мы не бывает»: чем больше цитирований, тем лучше, даже если вашу идею оспаривают или опровергают. Но в моём случае цитирование было сродни тому, как если бы вас поддержал в соцсетях самый презренный тролль. Моя статья была посвящена необычным мета­ морфическим породам в норвежских каледонидах, наличие высокоплотностных минералов в которых свидетельствует о том, что на момент формирования этого горного пояса они находи­ лись в земной коре на глубине не менее 50 км. Странность состоит в том, что эти породы встре­ чаются в виде линзообразных обособлений, тонко переслаивающихся с горными массами,

А А А А А

эонн

485

О РДО ВИК

541

А Д А эрав

не претерпевшими аналогичного преобразова­ ния в более компактные минеральные формы. Мы с моей исследовательской группой показа­ ли, что подобный неоднородный метаморфизм мог быть вызван чрезвычайно сухим состояни­ ем исходных пород, что препятствовало про­ цессу перекристаллизации. Мы утверждали, что породы, сложенные минералами низкой плот­ ности, могли в этих условиях некоторое время находиться в нестабильном состоянии на глубо­ ких горизонтах коры, пока одно или несколько сильных землетрясений не привели к их растре­ скиванию и проникновению в них флюидов, что вызвало локальное проявление долго сдержи­ ваемых метаморфических реакций. Опираясь на определённые теоретические ограничения, мы предположили, что в данном случае такой неоднородный локальный метаморфизм мог занять всего тысячи или десятки тысяч лет, а не сотни тысяч или миллионы, как в более типичных тектонических обстановках. Какой-то смекалистый «исследователь» из Ин­ ститута креационных исследований ухватился за это «доказательство быстрого метаморфиз­ ма» и интерпретировал его на свой лад, полно­ стью проигнорировав тот факт, что возраст этих пород оценивается примерно в миллиард лет, а скандинавские каледониды были сформирова­ ны около 400 млн лет назад. Я была потрясена: оказывается, есть люди, у которых достаточно времени, образования и мотивации, чтобы пе­ рерывать груды научной литературы в поисках подобных открытий, и кто-то, вероятно, неплохо платит им за эту работу. Судя по всему, в этой игре очень высокие ставки. Нет прощения тем, кто в сговоре с влиятельны­ ми религиозными синдикатами сознательно вводит широкую общественность в заблуждение фальсификацией естественно-научных знаний ради продвижения «учения», которое служит их корыстным финансовым или политическим интересам. Я бы хотела сказать этим людям

ААА период

565

АААААААААААААААА

ЮОО

1600

КЕМ БРИЙ НЕОПРОТЕРОЗОЙ

МЕЗОПРОТЕРОЗОЙ

ПАЛЕОПРОТЕРОЗОЙ

ПРОТЕРОЗОЙ

47

ТЕМА НОМЕРА

ЗЕМЛЯ

в лицо: «Никакого вам ископаемого топлива, да и пластика тоже! Вся эта нефть была найдена благодаря строгим научным знаниям об обра­ зовании осадочных пород и геохронологии этих процессов. И никакой вам современной меди­ цины, потому что подавляющее большинство фармацевтических, терапевтических и хирур­ гических методов лечения было разработано посредством тестирования на мышах, которых вы отказываетесь признавать нашими эволю­ ционными родственниками! Вы вольны верить в любые мифы об истории нашей планеты, которые вам нравятся, но тогда уж извольте довольствоваться только теми технологиями, которые проистекают из вашего мировоззре­ ния! И прекратите отуплять умы молодого поко­ ления своим ретроградством!» (Уф, мне стало чуточку легче.) <...> ...При всём моём негодовании по отношению к младоземельцам, староземельцам и адеп­ там апокалипсиса всех мастей хотя бы в одном им следует отдать должное: по крайней мере, они открыто признают свою хронофобию. Куда более распространены и разрушительны скрытые формы отрицания времени, встроен­ ные в саму инфраструктуру нашего общества. Наша экономическая система ориентирована на постоянное увеличение производительности труда, в результате чего области, где профессио­ нальная деятельность просто требует време­ ни — образование, уход за больными, культура и искусство, — представляют собой проблему, поскольку в них невозможно добиться значи­ тельного повышения эффективности. В XXI веке исполнение струнного квартета Гайдна занимает столько же времени, сколько и в XVIII веке, — никакого прогресса! Иногда это называют «болезнью Баумоля» по имени одного из эко­ номистов, впервые описавшего эту дилемму. То, что это считается «патологией», многое

говорит о нашем отношении ко времени и об удручающе малой ценности, которую мы на Западе придаём самому процессу, развитию и совершенствованию. Финансовые годы и короткие сроки полномочий конгрессменов также навязывают недально­ видное отношение к будущему. Те, кто ориен­ тируется на краткосрочные результаты, возна­ граждаются бонусами и переизбранием, тогда как те, кто стремится мыслить в долгосрочной перспективе и брать на себя ответственность перед будущими поколениями, обычно оказы­ ваются в меньшинстве и в проигрыше. Мало ка­ кие государственные структуры имеют возмож­ ность составлять планы, выходящие за рамки двухлетнего бюджетного цикла. И даже двухлет­ няя перспектива сегодня, кажется, становится непозволительным временным горизонтом для Конгресса и законодательных собраний штатов, где урезание расходов в последнюю минуту в попытке закрыть бюджетные дыры всё больше становится нормой. Институты, которые по определению требуют долгосрочного подхо­ да — национальные парки, публичные библиоте­ ки, университеты, — всё чаще рассматриваются как бремя для налогоплательщиков (и вынуждены как можно шире привлекать корпоративное спонсорство). На академическом сообществе также лежит часть ответственности за пусть и ненамеренное, но продвижение неявной формы отрицания вре­ мени через наделение привилегированным ста­ тусом определённых научных дисциплин. Физика и химия традиционно занимают верхнюю ступень в иерархии наук в силу их количественной точ­ ности. Но такая точность в описании природных механизмов возможна только в строго контро­ лируемых, абсолютно неестественных условиях, оторванных от конкретной, реально сущест­ вующей среды или исторического момента.

ГЕОХРОНОЛОГИЧЕСКАЯ ШКАЛА (УПРОЩЁННЫЙ ВАРИАНТ) ААЛАЛАЛД

2500

ПАЛЕОПРОТЕРОЗОЙ

2800

НЕОАРХЕЙ

ПРОТЕРОЗОЙ

48

3200

МЕЗОАРХЕЙ АРХЕЙ

© Michael Benjamin / Shutterstock

Их название «чистые науки», по сути, означает, что они не загрязнены фактором времени, описы­ вая универсальные, вневременные истины и веч­ ные законы. Подобно «идеям» вещей у Платона, эти универсальные законы зачастую считаются более реальными, чем любое конкретное их про­ явление (например, планета Земля). При этом биология и геология занимают нижние ступени научной иерархии, считаясь «нечистыми» наука­ ми, которые всецело погружены в конкретную, временную реальность и потому не могут пред­ ложить столь привлекательные для человеческо­ го разума точность и универсальность. Конечно, законы физики и химии применимы и к горным породам, и к формам жизни, и существуют не­ которые общие принципы функционирования биологических и геологических систем, но суть этих научных дисциплин в изучении уникального разнообразия организмов, минералов и ланд­ шафтов, возникших за долгую историю в этом конкретном уголке космического пространства. Биология как дисциплина занимает более по­ чётное место благодаря своему молекулярному направлению с его «чистыми» лабораторными исследованиями и значимым вкладом в меди­ цину. Смиренная геология никогда не могла претендовать на престиж и славу других наук. У нас нет ни нобелевских лауреатов, ни про­ грамм углублённого изучения в старших клас­ сах школы, ни раскрученных в СМИ публичных фигур. Конечно, такое положение дел огорчает геологов, но гораздо больше нас беспокоят последствия такого игнорирования нашей науки в то время, когда политики, руководители корпо­ раций и рядовые граждане как никогда нуждаются в адекватном понимании истории, анатомии и физиологии нашей планеты. < > Не пришла ли пора представителям всех областей науки задуматься о том, чтобы перенять у геоло­ гии уважительное отношение ко времени и его •• •

А А А А А

эонн

Л Л А эр аш 1

АЛА период

3600

ПАЛЕОАРХЕЙ

уникальной способности трансформировать, разрушать, обновлять, усиливать, размывать, распространять, сплетать, созидать и уничто­ жать? Постижение глубокого времени может оказаться величайшим даром человечеству со стороны геологии. Подобно тому как микро­ скоп и телескоп открыли нашему взгляду не­ доступные для него ранее микроскопический и космический миры, геология предлагает нам линзу для восприятия времени, выходящего да­ леко за пределы нашего человеческого опыта. Но, несмотря на все мои дифирамбы, на гео­ логии тоже лежит доля вины за формирование у общества подобных заблуждений по поводу времени. С момента зарождения этой научной дисциплины в начале XIX века геологи — в том числе чтобы дистанцироваться от младоземельцев — занудно твердили о невероятно медлен­ ных темпах геологических процессов и о том, что геологические изменения происходят только на непостижимо огромных временных интер­ валах. С другой стороны, авторы учебников по геологии неизменно предлагают представить все 4,5 миллиарда лет истории Земли как одни сутки, и тогда получается, что человечество появилось всего за секунду до полуночи. Однако эта метафора создаёт искаженное и даже безответственное представление о нашем месте во времени. Во-первых, она отво­ дит человечеству незначительную и пассивную роль, что не только вызывает неприятие с психо­ логической точки зрения, но и позволяет игнори­ ровать масштаб нашего воздействия на планету за эту «долю секунды». Во-вторых, она отрицает наши глубокие корни, тесно переплетённые с историей Земли: даже если наш конкретный вид появился за секунду до полуночи, первые представители нашей огромной семьи живых организмов появились на планете уже в 6 утра. В-третьих, эта метафора, как и апокалиптический сценарий, подразумевает отсутствие будущего — что происходит после полуночи? л_л

АААААА (продолжение)

4500

-4000

ЭОАРХЕЙ ГАДЕИ

49

ЧИСТАЯ ЭНЕРГИЯ ЗЕЛЕНЫЙ люминии /

усто й чи во е развитие

ДИКТАТУРА БУДУЩЕГО

СЛОВО РЕДАКТОРА

(/Андрей Константинов

у\

А А Вселенная разумна?

(

«Мы исследуем сходство между двумя самыми сложными системами в природе: сетью нервных клеток в человеческом мозге и космиче­ ской сетью галактик» — так начинает­ ся статья в солидном журнале Frontiers in Physics, вышедшая под не­ ожиданно дерзким названием «Количественное сравнение Это всё игры ума и вооб­ нейронной сети и космиче­ ражения! По-моему, разума ской паутины». у вселенской паутины

:

>

не больше, чем у грибни­ цы, да и обмен информа­ цией в ней идёт миллионы и миллиарды лет. И вооб­ ще рассуждения по ана­ логии - вещь ненадёж­ ная... Хотя что это я, чуть не забыл, что и сам я аналогия и игра ума. А от меня ведь есть несомненная польза!

Астрофизик из Университе­ та Болоньи и нейрохирург из Университета Вероны доказывают, что сходство налицо: в нейросети челове­ ческого мозга 86 миллиардов нейронов, в наблюдаемой Вселенной как минимум 100 миллиардов галактик. В обеих системах только 25% их массы составляют сами галактики и нейроны, а 75% — это компоненты, играющие явно пассивную роль: вода в мозге и тёмная энергия в наблюдае­ мой Вселенной. В обеих системах га­ лактики и нейроны образуют длинные волокна и узлы между ними: в первом случае сверхскопления галактик свя­ заны нитями «космической паутины» из тёмной и обычной материи, во втором — ганглии соединены пуч­ ками нервных волокон.

V________

о

Исследователи рассчитали некото­ рые параметры, характеризующие нейронную сеть и космическую паутину: среднее количество соеди­ нений в каждом узле и тенденцию кластеризации соединений в цент­ ральных узлах.

«И снова структурные па­ раметры выявили неожи­ данные уровни согласия. Вероятно, самооргани­ зация в обеих системах формируется схожими принципами сетевой дина­ мики, несмотря на порази­ тельную и очевидную раз­ ницу между физическими силами, регулирующими галактики и нейроны», — удивляют­ ся исследователи. И правда удивительно: совершенно разные физические процессы созда­ ют сходные самоорганизующиеся системы — сходные, так и хочется сказать, организмы. А если вспом­ нить ещё грибницу, или интернет, или виртуальные нейросети совре­ менных компьютеров, или ночные огни большого города, паутину трасс и центральных узлов... Повсюду узоры того же фрактала! Что внизу, то и наверху, как говорили древние. Физик-визионер (обычные физи­ ки таких не очень любят) Фритьоф Капра, который ещё в 1970-е узрел, что сети повсюду, описывал Вселен­ ную образом из сутр: в небесах бога Индры есть жемчужная сеть, и жем­ чужины эти расположены так, что, посмотрев на одну из них, узришь в отражении на её поверхности все остальные. Ну, как всех френдов видно на экране смартфона любого из них — так ведь и живём. Кстати, часть этих сетей умеет об­ рабатывать информацию. Да все, кроме самой большой: и мозг, и ней­ росеть компьютера, и интернет, и, конечно, город, да и грибница, как в последнее время выясняется, тоже своего рода «мозг леса». То есть служит субстратом для какого-ника­ кого разума, способности работать с информацией. Так может, и вселен­ ская паутина тоже? Помните же — фрактал: что внизу, то и наверху. л_л

51

ДИКТАТУРА БУДУЩЕГО

ТРЕНДЫ

Десятые г л л л л л л л л научные итоги f

Прошедшее десятилетие уже вспоминают с носталь­ гией как счастливое доковидное время, чуть ли не утерянный рай. Впрочем, прошлое всегда идеали­ зируют, поэтому интересней не выставлять эпохе оценки, а понять её. Какими останутся десятые в истории науки, о чём будут вспоминать потомки? За потомков говорить трудно, но мы ведь и сами уже в будущем, о котором в десятые, признаться, думали совсем иначе. Давайте посмотрим, какие научные темы и открытия «десятилетия смартфонов» кажутся самыми важными из начала двадцатых, в которое мы переселились

Андрей Константинов /Ч

1. Большие данные Новый источник знаний

Главные технологические достижения десятых были связаны с информационными технологиями: их развитие двигало цивилизацию вперёд во всех областях, и наука не стала исключением. Закон Мура со скрипом, но продолжал действовать, несмо­ тря на то, что всё десятилетие его хоронили. Чем дальше, тем убедительнее звучали траурные речи, а мощность процессоров по-поежнемуР Ш т а Ш Я Ш Я т а Д В Н 1. Но наращивание вычислительных мощностей — просто база, открывшая возможности для сбора и анализа огром­ ных массивов данных. Магистральным технологическим трендом десятых ста­ ла цифровизация — оцифровывалось всё, что могло быть оцифровано, вещи «умнели» и связывались сетями, данные собирались и анализировались. Количество информации, накапливаемой человечеством, росло по экспоненте —

52

В десятых выяснилось, что Homo sapiens делил планету с несколькими другими популяциями людей — наших «двоюродных братьев», часть которых внесла свой вклад в генофонд человечества. На рисунке — реконструкция облика четырёх типов людей, живших 50 тысяч лет назад: Homo sa p ie n s, неандертальца, денисовца и «хоббита» с острова Флорес

Закон Мура - прогноз, эмпирически выведенный Гордоном Муром в начале 1 9 7 0 -х. Он гл а си т, что число транзисторов на кристалле интегральной микросхемы будет удваиваться каждые два года. Рано или поздно это должно закончиться, до бесконечности транзисторы уменьшать невозможно.

© John Gurche / humanorigins.si.edu, Daniela Hitzemann / WikiMedia

оставалось её обработать. В десятые данные стал иуазьгватьГ «новой нефтью», ведь из их анализа извлекаются" не только знания, но и прибыль. В топе самых дорогих компаний мира оказались сплошь информационные гирёнты вроде Google с Facebook. Анализ данных стал важнейшим источником знаний и в науке. Первыми умением добывать драгоценную информа­ цию из гигантской лавины с ырых Данных овладели физики. При столкновении частиц в ДЯЛВгТЯЯЯЯЭ в систему поступает огромное количество данных — до 40 терабайт в секунду, если говорить об экспериментах в 1Ь|аыагЗ. Из миллиардов столкновений частиц нужно выделит^ десяток-другой «по­ дозрительных», в которых могло родиться что-то необыч­ ное. Анализ больших данных играет в открытии частиц не менее важную роль, чем/строитель­ ство новых гигантских машин, которые так любят ядерные физики. В других естественных науках, от/астрономии до молекулярной биологии, творилось то же самое: исследователи выстраивались в очередь к суперкомпьютерам. За естественниками по­ следовали гуманитарии — началась эпоха Digital humanities, компьютерного аналйза текстов или, например, черт личности по лайкам в соцсетях. Историки, филологи, представители социаль­ ных наук начинают мыслить строже и стремятся подкрепить свои концепции цифрами. В общем, чуть ли не всё самое интересное, что учёные узнали за последние годы, связано с изучени­ ем новых массивов данных. ИсследоватегН^всё чаще занимаются не экспериментирование и созданием теорий, а разработкой алгоритмов для анализа данных. Изучать данные — значит не только сравнивать ряды чисел, выискивая между ними связь, но и строить виртуальные модели разных процессов, чтобы понять управляющие ими механизмы. К традиционному для биологии делению экспе­ риментов на in vitro (в пробирке) и in vivo (в живом организ­ ме) добавился третий тип — in silico, в компьютере. Метео­ рологам нужно моделировать погоду, создателям вакцин и химикам — молекулы, физиологам — кровоток в организме и активность мозга. Уважение к данным стало проникать и в другие практики, связанные с наукой. Распространяется идея доказательной медицины — подхода, требующего применять только научно обоснованные меры воздействия, подкреплённые данными объективных исследований. К концу десятилетия появляются такие термины, как доказательная политика или доказатель­ ная педагогика. Важным инструментом научных исследований стали само­ обучающиеся нейросети. Ещё недавно, чтобы научить маши­ ну отличать котиков от собачек или выигрывать у человека в шахматы, людям требовалось написать хорошую про­ грамму, то есть придумать алгоритм действий, — вот и весь машинный интеллект. Но глубокие нейросети обучаются © Human Connectome Project

Коллайдер — ускоритель, в котором сталкиваются два потока частиц. Задача физиков — придать им как можно больше энергии и посмотреть, что получится в результате столкновения. В десятые было выде­ лено немало денег на исследование и ком­ пьютерное моделирова­ ние связей и процессов в мозге, но большого прорыва в этой области пока не состоялось. На рисунке — структура нейронной сети живого человека, реконстру­ ированная с помощью диффузной магнитнорезонансной томографии

CERN (о т фр. Conseil Europeen pour l a Recherche N u c le a ire ) — Европейский совет по ядерным исследованиям, крупнейшая в мире лаборатория физики высоких энергий. Располагает несколькими ускорителями частиц, среди которых Большой адронный коллайдер.

ДИКТАТУРА БУДУЩЕГО

ТРЕНДЫ

не как компьютеры прошлого, а как дети, осваивающие язык самостоятельно, — на примерах, по аналогии, не зная пра­ вил грамматики. Мы вводим в нейросеть информацию, она её изучает и выдаёт результат обработки. Как она его полу­ чила, каким правилам следовала, мы не понимаем! Главное для машинного обучения — наличие массива размеченных данных, примеров. Впрочем, последние достижения в области глубокого обучения во многом упростили и эту задачу: машины начи­ нают самостоятельно генерировать примеры. Программа, победившая в го свою предшественницу, которая училась на реальных партиях, сыгранных людьми, просто миллионы раз играла сама с собой. Благодаря глубокому обучению искусственный интеллект в десятые совершил прорыв в распознавании образов, а это значит, что теперь машины способны узнать человека в лицо, точно перевести текст и даже сделать научное открытие. Самое громкое фунда­ ментальное открытие, сделанное нейросетью, пришлось на 2020 год: программа, разработанная всё той же компа­ нией DeepMind, прославившейся победами в го, научилась предсказывать структуру белков по их аминокислотной последовательности. Надеемся, двадцатые станут временем настоящего триумфа нейросетей, делающих открытия!

2. Бозон Хиггса Завершение старой физики

После того как 4 июля 2012 года сотрудники ЦЕРНа объявили об открытии бозона Хиггса, Большой адронный коллайдер стал одним из главных символов науки и её могущества. Народ даже начал побаиваться техногенного конца света, а учёным пришлось объяснять, что если в коллайдере и образуются чёрные дыры, то только малюсенькие и безвредные. Символизм пронизывает всю историю с коллайдером и бозоном. И правда ведь символично — самое большое инженерное сооружение в истории человечества понадоби­ лось для того, чтобы открыть нечто столь микроскопическое и эфемерное, что популяризаторы могли внятно сказать лишь две вещи: бозон Хиггса как-то связан с обретением массы элементарными частицами, а ещё это «частица Бога». Почему, кстати? Все обвиняют дураков-журналистов, но так назвал свою книгу о бозоне Хиггса известный физик, чтоб её лучше раскупали. Да что журналисты, сам директор ЦЕРНа по ускорителям и технологиям Фредерик Бордри на вопросы о прославив­ шемся бозоне придумал ответ ненамного лучше: «Когда меня спрашивают, что даст людям бозон Хиггса, я отвечаю: бозонику. Что это, я не знаю. Но ведь когда в 1897 году Томсон открыл электрон, он тоже не знал, что такое электроника». Так в чём же тогда значение открытия? Пока оно прежде всего символическое. Мир увидел, как устроена совре­ менная наука: её главные мегапроекты требуют огромных затрат, делаются всем международным сообществом, а честь открытия теперь принадлежит не гению-одиночке,

54

© D-VISIONS / Shutterstock

Внутри Большого адронного коллайдера. В центре - участок трубы, в которой разгоняются и стал­ киваются протоны, вокруг - детекторы, измеряющие энергию частиц при столкновении

а сотням или даже тысячам учёных — у статьи Первые зафиксированные о бозоне пять тысяч авторов. гравитационные водны вызвало слияние чёрных • Но самая важная символическая веха в том, что дыр массам^ в 36 , бозон Хиггса заполнил последнюю пустующую и *29 солнечных,’ происходящее на клеточку в главной таблице, описывающей расстоянии 1 ,3 млрд устройство Вселенной, — в Стандартной мо­ световых л е т.о т Земли* дели. Эта таблица объединяет все типы эле­ ментарных частиц подобно тому, как таблица Менделеева объединяет химические элементы. Открытие бозона, существование которого было предсказано ещё в 1964 году (угадаете кем?), некоторые физики назвали «закрытием», а Стивен Хокинг даже высказался в том духе, что, если бы бозон не открыли, физика была бы гораздо интересней. Но почему физикам скучно? Открытие бозона Хиггса концептуально завершило Стандартную модель, старую физику, но выхода за её преде­ лы — в новую физику — не наметило. А так хочется его найти! В Стандартной модели есть масса параметров, которые непонятно откуда берутся, да и не описывает она всё устройство мира — учитывает только три фундаментальных взаимодействия из четырёх, оставляя за скобками гравитацию, и поэтому не может быть Кип Торн абсолютно верной. объясняет

«Коту»:

3. Гравитационные волны

— Гравитационные волны — это периодические сжатия и растяжения самого пространства. Эффект от этой «ряби» в структуре пространства — колебания размеров вещей — можно измерить чем мы и воспользовались

Рождение новой науки

Статью «О гравитационных волнах» Эйнштейн написал боль­ ше ста лет назад, их существование вытекало из общей тео­ рии относительности Но, как и в случае с бозоном Хиггса, одно дело — предсказать, совсем другое — обнаружить в реальности. Гравитационные волны искали с 1970-х, построили немало разных детекторов, и наконец в 2015-м сотрудники американской гравитационной обсервато­ рии LIGO объявили, что зафиксировали волны, исходящие от пары сливающихся чёрных дыр. Авторы открытия во главе с инициатором проекта Кипом Торном в 2017 году получили Нобелевку — редчайший случай, когда премию вручили всего через два года после открытия. Что же такого эпохального в этом открытии, если учёные лишь подтвердили старую теорию? Была построена первая обсерватория для измерения грави­ тационных волн, своего рода гравитационный телескоп. Теперь, как выразился Кип Торн, «мы больше не глухи к гра­ витационным волнам» — наблюдая астрофизические объек­ ты с их помощью, мы сможем гораздо больше узнать о самых масштабных и удивительных космических катаклизмах: рождении Вселенной, столкновениях нейтронных звёзд, слияниях чёрных дыр.... Родилась новая область фундаментальной науки — гравита­ ционная астрономия. Благодаря ей мы, возможно, застанем новую эру в космологии и будем смотреть на современные представления о мироздании примерно так, как сейчас смотрим на средневековую концепцию небесных сфер. © The SXS (Simulating extreme Spacetimes) Project, WikiMedia

# Масштаб этих сжатий-растяжений — сотые доли диаметра протона, поэтому мы их не ощущаем и так долго не могли открыть: шумы превышают э ту величину многократно.

ДИКТАТУРА БУДУЩЕГО

ТРЕНДЫ

4. Биоинформатика Живые компьютеры, «омы» и «омики»

Десятку главных открытий обычно начинают с физики, но в десятые выяснилось, что физика больше не главная наука. Крупнейшие открытия и изобретения десятилетия связаны не с физическими свойствами объектов, а с их ин­ формационной начинкой. Впервые в истории примерно с начала века доля научных статей по физике неуклонно снижалась, зато лавинообразно росла доля биомедицин­ ских статей, особенно в области, теснее всего связанной с применением науки о данных, — биоинформатике. Когда-то главными орудиями биологов были сачок и лупа. Потом — микроскоп и пробирки. Сейчас важнейшим инстру­ ментом понимания жизни стали информационные техноло­ гии: они помогают изучать, как передаётся и обрабатывается информация в живых системах. Для биоинформатики каждая клетка — живой компьютер, выполняющий генетические программы, записанные на её ДНК, а какие именно, зависит от множества внешних и внутренних сигналов. Организм похож на сеть, связывающую миллиарды клеток-компьютеров. Если мы сумеем прочитать код и понять принципы работы клеточного компьютера и всей сети, то сможем управлять про­ граммой сами. Может ли быть перспектива заманчивей этой? Какие задачи уже умеет решать биоинформатика? Срав­ нивая геномы разных существ, учёные могут, например, определить, какие гены были у их общего предка и как давно их эволюционные линии разошлись. Так нашли общего предка всех живых существ или прямо сейчас отслежив происхождение и эволюцию коронавируса SARS-CoV-2. Рас­ шифровав геном голого землекопа и сравнивая его с гено­ мами других грызунов, биоинформатики пытаются понять, какие гены обеспечивают ему необыкновенно долгую жизнь без признаков старения. Научный мир занимается сбором и накоплением генетической информации: в геномных банках, которые создают в развитых странах, хранятся генетические данные уже миллионов людей. Биоинформатики пишут программы, с помощью которых врачи анализируют наш геном. Именно на генетические данные пациента будет опираться персонализированная медицина, с них будет начинаться медицинская карта. Сейчас для большинства лю­ дей персонализированная медицина существует лишь на уровне лозун­ гов, но получить кое-какие данные о своем геноме, происхождении, особенностях физиологии и даже чертах характера можно в рамках «развлекательного» генетического тестирования. В десятые оно стало модным и сравнительно недорогим удовольствием. Как оказалось, для нашего здоровья важен не только геном, но и микро­ бном — совокупность геномов

Лауреат Нобелевской премии и один из создателей биоинформатики Майкл Левитт объясняет «Коту»

f

— Книга жизни написана на языке информатики. Методы анализа информации в ДНК в общем те же, что и при анализе документов или книг. Вот пишете вы что-нибудь в ворде, а потом нажимаете кнопку, которая позволяет отследить внесённые в те к ст изменения. Ворд запускает алгоритм сравнения нового те к с та со старым — примерно так же сравниваются две цепочки ДНК. Такие алгоритмы имеют универсальный характер, поэтому можно ск а за ть , что G oogle, создавая алгоритмы работы с большими данными, больше всех на сегодняшний день сделал для биоинформатики.

Его зовут Лука (LUKA — l a s t u n iv e r s a l common a n c e s to r, последний универсальный общий предок), он жил около 4 миллиардов лет назад. Трудно поверить, но мы знаем 355 его генов!

триллионов бактерий, населяющих наш организм, а ещё протеом — совокупность белков в организме или клетке, транскриптом — совокупность РНК, и другие -омы — в био­ логии этот суффикс прочно закрепился за терминами, обозначающими совокупность данных. Как правило, вслед за каждым «омом» возникает и новая «омика» — изучающая его математическими методами область биоинформатики: геномика, метагеномика, транскриптомика и так далее.

5. Денисовцы Предок из пальца в мире «Властелина колец»

Голый землекоп — животное, в геноме которого, возможно, содержится тайна «вечной молодости»

Даже недорогой «развлекательный» анализ ДНК даёт информацию о вкладе разных популяций людей в ваш геном. На рисунке — миграции предков автора те к с та по материнской и отцовской линиям, воссозданные одной из российских компаний, предлагающих генетические тесты .

Сванте Паабо объясняет «Коту»: — На самом деле мы пока знаем только одну точку на Земле, где три эволюционные ветви людей жили рядом в одно и то же время, — это район Денисовой пещеры.

Всё, что мы ещё недавно знали о древнейших людях, основывалось на смелых реконструкциях палеоантропо­ логов, сделанных на основании какого-нибудь древнего зуба и пары грубо отёсанных галечных камней неподалёку. Но с тех пор, как на помощь антропологам пришли генети­ ки, каждый год приносит нам новые крупные открытия: ДНК, выделенная из найденного зуба, может немало рассказать о том, каким был его хозяин, и даже о том, с кем спаривались его предки. Лавина этих открытий в десятые годы заставила учёных пересмотреть «научное предание» об эволюции человека и прославила на весь мир Денисову пещеру в предгорьях Алтая. Минуло десять лет с тех пор, как Сванте Паабо, генетик из Лейпцига, первым научившийся восстанавливать ДНК древних людей и прочитавший геном неандертальца, полу­ чил от сибирских археологов крохотную косточку, найден­ ную в Денисовой пещере. Ещё полгода косточка лежала без дела, пока до неё не дошли руки исследователей, думавших, что они восстанавливают ДНК очередного неандертальца. И тут оказалось, что полуистлевший кончик мизинца при­ надлежал девочке совершенно неизвестного нам антропо­ логического типа. Вскоре весь мир услышал о Денисовой пещере и населявших её денисовцах — таких же наших «двоюродных братьях», как и неандертальцы, но гораздо более таинственных: мы слишком мало о них знаем. Впрочем, с каждым годом узнаём всё больше. Анализ ДНК показал, что у них были карие глаза, смуглая кожа и тёмные волосы, они были приспособлены к высокогорью и, выйдя из Африки около 600 тысяч лет назад, отправились заселять Юго-Восточную Азию и Океанию — в геномах многих наро­ дов, населяющих этот регион, есть следы ДНК денисовцев, до 7%. Разные популяции Homo sapiens, неандертальцев и денисовцев неоднократно скрещивались. Это, кстати, вовсе не означает, что они дружили: по тем или иным причи­ нам денисовцы вскоре после прихода сапиенсов исчезли — то ли вымерли, то ли были ассимилированы. До наступления десятых эволюция человека представлялась в виде линейного процесса: на входе брела на задних лапах полусогнутая обезьяна, схватившая палку, а на выходе уве­ ренно и гордо шёл белый мужчина. Теперь же выяснилось, что в древности Земля напоминала мир «Властелина колец», полный орков, эльфов, гномов — разных альтернативных вариантов человека. Эти популяции встречались, воевали и поедали друг друга, обменивались технологиями и жёнами.

© Atlas.ru, Eric Isselee / Shutterstock, WikiMedia

57

ТРЕНДЫ

Среди открытых в десятые вымерших ветвей человечества — и загадочные Homo naledi, парадоксально сочетающие прими­ тивные и прогрессивные признаки, и сразу три разновидности «хоббитов» метр ростом, живших на трёх разных островах. Но самым знаменитым и важным с точки зрения эволюционной истории остаётся открытие денисовского человека.

б. Биоинженерия Игры в бога

Десятые принесли рывок не только в изучении биологических программ, но и в самом программировании живых существ. Генетики учились модифицировать микроорганизмы, растения и животных, дополняя их геномы полезными «приложениями»: делали из клеток соединительной ткани клетки нервной ткани, создава­ ли растения, которые будут светиться вместо фонарей, меняли код бакте­ рий так, чтобы они питались нефтью, уничтожая последствия утечек. Были Светящийся табак, поставлены и первые эксперимен­ в геном которого встроена «программа ты с применением генной терапии биолюминесценции», на людях, позже с редактированием позаимствованная у грибов генома взрослых людей и наконец — эмбрионов. Главным прорывом, запустившим на­ стоящую биоинженерную революцию, стал, конечно, 0 Э Ш Я З ВШ Э — метод редактирования генома, давший учёным во|зможность с помощью особых ферментов находить нужный участок ДНК и менять его, вырезая или добавляя строки гене­ тического программного кода. Поначалу было много ощйбок, но к концу десятых их число снизилось почти до нуля. Вполне возможно, CRISPR приблизит наступление эры син­ тетической биологии — науки о проектировании и создании не имеющих аналогов в природе биологических систем с заданными свойствами и функциями. В принципе, учё­ ные уже сейчас вовсю «играют в бога»: избавляют мышей от ВИЧ — учатся лечить болезни на живор+ых моделях; повышают урожайность агр икульту рртьТтаются воссоздать мамонта, переписав геном слднатсоздают комаров, не спо­ собных распространять малярийного паразита, или свиней с подправленным геномом, органы которых лучше подойдут для трансплантации человеку. В Китае растут первые генетически модифицированные [ети — Нана и Лулу, родившиеся в 2018 году и неуязвимые для ВИЧ. До потока дизайнерских младенцев ещё далеко: технология недостаточно эффективна, её безопасность не доказана, да и опыты на эмбрионах в большинстве стран запрещены. Зато для взрослых придумали этически безобид­ ный трюк: извлекают нужные клетки из тела, редактируют и вводят обратно. Так борются, например, с раком или некоторыми наследственными болезнями. Итоги развития биотеха продемонстрировала вакцинная гонка 2020-го,

f

Лауреат Нобелевской премии Филлип Шарп объясняет «Коту»: — Мы называем это третьей революцией в биомедицине. Первой было открытие структуры ДНК, второй — расшифровка генома. Сейчас происходит третья — слияние науки о жизни с математикой и информационными технологиями. Когда-то физики дали инженерам электрон, и началась I T -революция. Потом биологи дали инженерам ген, и вместе они создадут будущее.

За это открытие француженка Эммануэль Шарпантье и американка Дженнифер Дудна получили в 2020-м Нобелевскую премию по химии.

58

© Planta.bio, WikiMedia, NASA

позволившая в считаные месяцы разработать и довести до массового применения сразу десяток вакцин от ковида.

7. Космос, пригодный для жизни Экзопланеты, вода, биомолекулы

Десятилетие назад космос казался пустым, безводным и наверняка безжизненным, Земля — одинокой и уникаль­ ной, а планеты за пределами Солнечной системы^^эедкими и слишком большими^ВТтервые экзопланету у похожей на Солнце звезды Н5ВЕ1»ШЯПВ1 ещё в 1995 году, но в десятые случился настоящий бум. За это открытие в 2019 году Дидье Кело Сейчас новые экзопланеты открывают каждый день. Их обнару­ и Мишель Майор из Университета Женевы получили Нобелевскую премию по физике. жено уже более четырёх тысяч, ещё свыше пяти тысяч объек­ Разработанный ими метод поиска позволил тов проверяют на соответствие высокому званию. Большую учёным приблизиться к экзопланетам. их часть разглядели орбитальные телескопы, специально для этой цели созданные: Kepler и сменивший его на орбите TESS. Учёные предполагают, что планеты Открытые планеты чаще всего бывают двух типов: «горячие вращаются и вокруг чёрных дыр, Юпитеры» — газовые гиганты, расположенные близко к сво­ как в фильме «Интерстеллар». У сверхмассивной дыры в центре им звёздам, и «суперземли» массой в 5-10 земнцх. Между прочим, Солнечная система в этой новой реальности всё рав­ Галактики могут быть тысячи планет. но выглядит довольно необычно: в ней нет ни тех ни других. Стало очевидно, что планет, в том числе похожих на Землю, в Галактике сколько угодно — даже по самьii/i с кептическим оценкам, планетные системы есть у 10% ЯЯЗ-Я. а их в Млеч­ ном Пути сотни миллиардов. Даже у ближайшей к нам Проксимы Центавра и то есть экзоплане­ Гейзеры Энцелада та, похожая на Землю по массе и получаемому выпускают в космос потоки воды и пара, от звезды теплу. видимые в телескоп. У многих экзопланет есть атмосфера, часть из них Их создают гидро­ термальные источники находится в «обитаемой зоне» — на таком рас­ на дне подлёдного стоянии от звезды, что вода на планете остаётся океана, возможно сформировавшие там жидкой: не выкипает и не замерзает. Подходящие пригодные для жизни условия для жизни! условия Да и в нашем уголке космоса условия оказались намного более удобными для жизни, чем счита­ лось ещё недавно. Огромные запасы водяного льда нашли на Луне (это очень важно для строи­ тельства баз и освоения Луны как источника по­ лезных ископаемых), а в клуб миров с подлёдным океаном входит уже десяток планет и их спутников, даже Плутон! Есть подвижки и в поисках косми­ ческой органики: в атмосферу Марса почему-то Океан летом выделяется больше метана, чем зимой (кстати, и там нашли большое подлёдное озеро), даже на Венере что-то или кто-то вроде бы выде­ ляет фосфин. Каменистое Это, конечно, лишь косвенные свидетельства, Гидротермальная циркуляция дно океана дающие надежду, что жизнь во Вселенной — во­ все не уникальное явление и может обнаружить­ ся даже у нас под боком, в Солнечной системе. А ещё — надежду на колонизацию ближайших космических окрестностей и инопланетных оке­ к . . . анов. Сейчас всё это не слишком актуально, хотя Реакции воды Г идротермальные Гейзеры на политики и начали уже делить Луну, но интересно, с минералами выходы поверхности что об этом напишут потомки? л_л © NASA Galleries

59

ДИКТАТУРА БУДУЩЕГО

КОТОГРАФИКА

Перенаселение отменяется По прогнозам демографов, население планеты скоро начнёт уменьшаться S

Андрей Константинов

КОНЕЦ ДЕМОГРАФИЧЕСКОГО

Рост населения мира с 1700 по 2100 год

(10,9

- -А------- 6 - 2000

60

2019

2050

м лрд) о

ЛУЧШЕ МЕНЬШЕ, ДА ЛУЧШЕ

Скорость роста населения в странах мира в 2015-2020 годах, %

Мы привыкли думать, что живём во времена демографического взры­ ва: в XX веке население мира росло небывалыми темпами и за столетие увеличилось в четыре раза. Так было далеко не всегда: из-за сверхвысо­ кой детской смертности до 1700 года население планеты росло очень медленно — со скоростью 0,04% в год, и лишь в XX веке скорость пре­ высила 2% в год. Долго такой взрыв­ ной рост продолжаться не может: как уже бывало бессчётное количество раз в истории, период роста рано или поздно заканчивается тем, что люди начинают массово умирать от вечных спутников перенаселе­ ния: голода, эпидемий, войн, рево­ люций. Неужели нет другого пути и человечество обречено попасть в Kfcb№»Mcl8MSMMJMiMsffllllMi/> Есть! Численность'^аселения перестаёт расти в тех странах и обществах, где совершается! демографический переход — снижение рождаемости по мере урбанизациИкВ процессе перехода от традиционного аграрно­ го общества к современному город­ скому. Ещё недавно учёным казалось, что человечество по-прежнему растёт слишком быстро и планете грозят ужасы перенаселения. Но, судя по по­ следним исследованиям, демографи­ ческий взрыв подходит к концу. Прошлогодний доклад ООН зафикси­ ровал, что скорость роста населения

ТЕМП УРБАНИЗАЦИИ

Доля горожан в населении планеты (по прогнозам ООН) 50 %

56%

2010

2020

замедляется быстрее, чем казалось раньше: сейчас она уже составляет 1%, снизившись за полвека вдвое. Рост всё ещё довольно высокий — 82 млн человек (140 млн рождается, 58 млн умирает). Но с каждым годом это число становится меньше, а к кон. века население достигнет 11 г^ярд и фактически перестанет расти: пронозируемый темп-роРта снизится до 0Д% в“год7Получается, в XXI веке население Земли не увеличится ни в четыре, ни даже в два раза. Демографический взрыв сменяет­ ся демографическим переходом, который должен стабилизировать численность жителей планеты.

69 %

Мальтузианская ловушка названа по имени Томаса Мальтуса (то го самого, у которого Дарвин позаимствовал термин «борьба за существование»). Мальтус описал типичную для аграрных обществ, периодически повторявшуюся в истории ситуацию, когда рост населения обгонял рост производства продуктов питания, ограниченного плодородием почвы, и начинались голод, войны, эпидемии, бунты, в результате которых население уменьшалось.

61

ДИКТАТУРА БУДУЩЕГО

КОТОГРАФИКА

Численность населения Земли в 2021 году

8f7 000 000 ПЛОДИТЕСЬ W

И РАЗМНОЖАЙТЕСЬ?

Как уменьшалось среднее число детей на одну женщину в мире

Исследование, опубликованное в июле 2020 года в журнале The Lancet, укрепляет надежду на демогра­ фический переходе планетарном мас­ штабе. Поданным учёных из Вашинг­ тонского университета, уже в 2060-е численность населения Земли пере­ станет расти и начнёт снижаться. Пик придётся на 2064 год и составит 9,6 млрд человек. А к концу века эта величина снизится до 8,8 млрд. Авторы исследования изучили, как меняется в последние годы сум­ марный коэффициент рождаемо­ сти — число детей в расчёте на одну

62

женщину. Если в 1950 году он составлял 4,7, то в 2017-м снизился почти вдвое — до 2,4. Когда коэф­ фициент упадёт ниже 2,1, числен­ ность населения начнёт умень­ шаться. К 2100 году, по прогнозам, он опустится ниже 1,7. Основой нового баланса станут низкая рождаемость и высокая про­ должительность жизни. Население планеты стареет, детей будет всё меньше, а людей в возрасте — всё больше. И они всё меньше будут соответствовать нынешним представлениям о «стариках».

Существенно увеличится доля в ми­ ровом населении уроженцев Южной Азии и особенно Африки — самых отсталых аграрных регионов планеты, где ещё продолжается демографиче­ ский взрыв (коэффициент рождаемо­ сти в Африке южнее Сахары — 4,4 ре­ бёнка на женщину). Однако и там урбанизация с индустриализацией медленно, но неуклонно закладывают основы для демографического пере­ хода. А население многих развитых стран, наоборот, сократится вдвое — это грозит, например, Японии, Италии, Испании, Южной Корее. Л_Л

ЛЮДИ СРЕДНЕГО ВОЗРАСТА

Как сдвигается средний возраст населения мира

ор°'°

\

V

лСг

<ЬЛ

СТАРЕЮЩИМ МИР

Доля людей старше 65 лет в населении разных стран в 2020 году, %

ПРОГНОЗ ООН

^4*

Население (млн ч е л .)

ДЛЯ РОССИИ

Вероятностный прогноз численности населения, основанный на данных о рождаемости и продолжительности жизни Источники: World P o p u latio n P ro sp e cts 2019, The Lancet 2020.

63

ЗАКОНЫ ПРИРОДЫ

БИОЛОГИЯ

Очень странные дела эволюции Никита Лавренов, Василина Гедзун J Люба Пудеева

f

Взгляните в зеркало. Два фронтально посаженных глаза пусть и сужают угол обзора, но позволяют оценивать расстояние и чутко воспринимать глубину пространства. А какие брови! Они не дают поту со лба залить эти чудесные глаза, если вы вдруг полчаса гоните антилопу в засаду. Вы идеал! Каждая деталь вашего лица вылеплена эволюцией и максимально оптимизирована. Не пользуетесь мышцами, двигающими уши, — атрофирована. Нужно тонко вокализировать? Ваши голосовые связки снабжены мириадами нервных окончаний. Как и пальцы рук. Но вся эта красота получилась примерно случайно: полезное в хозяйстве отбор поддерживал, а мешающее жить - отметал. Но что-то во всех нас реализовано по принципу пьяного сантехника «работает — и ладно». А иногда в угоду адаптивности отбор создавал несколько сумасшедшие конструкции. В этом материале мы собрали странные с точки зрения человеческой логики эволюционные решения

64

/ /

Петляющий нерв Та самая пара мозговых нервов, что отвечает за передачу сигналов к гор­ тани, включая филигранные голосо­ вые связки, на самом деле отнюдь не шедевр эволюции. Эти нервы зо­ вутся языкоглоточными. Появились они впервые у рыб и иннервировали у них жабры. И тогда же проложили себе путь под дугой аорты — глав­ ной артерии, отходящей от сердца. От неё до жабр недалеко. Прошли сотни миллионов лет, появились организмы без жабр, нерв сменил специализацию, перешёл по наслед­ ству всем млекопитающим, включая нас. И до сих пор по старой памяти проходит под дугой аорты. Выходит из головного мозга, идёт по направ­ лению к сердцу, делает крюк под аортой и возвращается в гортань. Не оптимально. А представьте, какой крюк языкоглоточные нервы делают, например, у жирафов.

Опасные роды О тех же самых жирафах эволюция проявила ещё более парадоксальную заботу. В силу особенностей анатомии большинство копытных рожают стоя, и жирафы не исключе­ ние. Только их новорождённым приходится лететь из матки на землю метра полтора. Если самка нашла не самое под­ ходящее место для родов, детёныш может расшибиться. Н ов саванне, если рядом нет хищников, как правило, всё проходит гладко. Через полчаса после появления на свет телята уже встают на ноги. А чтобы эти полчаса были без­ опасными, эволюция снабдила их чуть более тёмной окра­ ской, нежели взрослых особей. Так они лучше сливаются со средой. После полёта.

65

ЗАКОНЫ ПРИРОДЫ

БИОЛОГИЯ

Безотцовщина Падающий из матки детёныш жирафа — продукт полового размножения. Как и мы: одна половина генетического мате­ риала достаётся нам от отца, другая — от матери. Таким обра­ зом, мы являемся уникальным продуктом комбинаторики. Первые ископаемые свидетельства полового размножения встречаются в отложениях возрастом 540 миллионов лет. Этот механизм есть у всех позвоночных животных, однако некоторые виды решили от него отказаться. Например, среди армянских скальных ящериц (Darevskia armeniaca) нет самцов, только самовоспроизводящиеся самки. Их яйце­ клетки способны развиваться в жизнеспособный эмбрион без оплодотворения, так их популяция и поддерживается. Благодаря им, собственно, и был открыт партеногенез — феномен «девственного размножения». Дальше учёные выяснили, что эти самые армянские ящерицы, технически говоря, не самостоятельный вид, а древний естественный гибрид двух других скальных ящериц. И когда их партеногенетические самки оказываются рядом с самцами их пред­ ков, они начинают вести себя так, будто вместе прошли все эволюционные тяготы и невзгоды. Возможно, перио­ дическое пополнение генов из популяций видов-предков и позволило независимым армянским скальным ящеркам не дойти до вырождения.

Г

\

L J

у

66

Плодись, Форрест, плодись! Смысл отбора не в том, чтобы вы или любой другой организм адаптировались к своей среде и прожили в ней долгую и счастливую жизнь, нет. Его задача — сделать так, чтобы вы могли оставить после себя как можно больше копий своих генов. Только этим определяется эволюционный успех. Возьмём, к примеру, нотобранхов Фурцера — этих неболь­ ших рыбок занесло жить в засушливые регионы. Да ещё и в пересыхающие водоёмы. Время жизни рыб в таких условиях ограничено внешними факторами. Они умирают не от старости и не от зубов хищников, а от пересыхания места обитания. Но при этом популяции нотобранхов Фур­ цера успешно поддерживаются в таких условиях: они научи­ лись достигать половой зрелости на 14-й день после вылупления из икринки. Их основная цель не выжить, а как можно скорее отложить икру, которая может пережить сухой сезон, в грунт. Этим они и занимаются те 3-6 месяцев, что им отве­ дены. Даже в тепличных, то есть в аквариумных, условиях эти рыбы не живут дольше года. Почему? Непонятно. Из-за этого они и стали модельным объектом для исследований старения и программируемой гибели.

Ф

Казнит ь 9 нельзя помило вать Старение и смерть — тоже загадоч­ ный феномен. Согласно гипотезе феноптоза, эти явления возникли в эволюции, чтобы очищать популя­ ции от изношенных особей и давать дорогу (а точнее, ресурсы) молодым. То есть старение и смерть — раз­ ворачивающаяся в процессе жизни программа, подобная прописанному в генах сценарию программируе­ мой клеточной гибели — апоптозу. Верна ли эта гипотеза? Сказать пока сложно. Из жизненного опыта мы понимаем, что бессмертных нет. Но учёные могут возразить. Есть, например, здравствующая роща североамериканских осин Populus tremuloides — технически это одна клональная мужская особь возрас­ том 80 тысяч лет. Есть бессмертная медуза Turritopsis dohrnii, способная превращаться из медузы в полипа и обратно неограниченное число раз. Есть голые землекопы, у кото­ рых старение отключено. Но это скорее исключения из общего правила, в число которых мы, люди, не попали.

Скрутить в бараний рог Слава отбору, нас хоть не скрутило! Представьте, что вас снабдили надёжным панцирем, но при этом спирально закрутили все органы, чтобы упихнуть в него. Примерно так произошло с брюхоногими моллюсками — диковинными обладателями спиральных раковин. Их предки эволюционировали как двухсторонне симме­ тричные линейные организмы: левая и правая половины червей, например, идентичны. От чер­ вей пошла эволюционная ветвь на моллюсков, один из классов которых забился в спиральную раковину. И в этой раковине закрутило все их внутренности: нервные тяжи и магистраль­ ные сосуды легли внахлёст, внутренние органы сместились, органы из правой части уменьши­ лись — выглядит это несколько неаккуратно. Но ведь работает, жить не мешает — и ладно. Есть в природе и симметричные брюхоногие моллюски с блюдцевидной раковиной, напо­ минающей колпачок. Но их меньшинство. Зоо­ логи считают, что популярность турбоспирали обусловлена тем, что она обеспечивает боль­ шую прочность при равном с блюдцевидной раковиной объёме.

67

ЗАКОНЫ ПРИРОДЫ

БИОЛОГИЯ

Противоречивое нововведение Около 400 миллионов лет назад, когда спиральная раковина брюхоногих только начинала наби­ рать популярность, на суше появились первые деревья. Точнее, древовидные хвощи, плауны и папоротники (некоторые из последних здрав­ ствуют и сегодня). Древовидными им позволил стать лигнин — сложное полимерное вещество, основной компонент стенок одревесневших клеток. Именно он обеспечивает древесным стволам прочность и позволяет вырастать выше 100 метров, ибо его ультраструктура сравни­ ма с таковой у железобетона. Но вот незадача: тогда, 400 миллионов лет назад, никто из микро­ организмов не умел разлагать лигнин, из-за чего леса напоминали нагромождение брёвен. И так было десятки миллионов лет до появления сначала у грибов, а потом и у бактерий фермен­ тов, способных разлагать лигнин. А нам с того времени достался подарок — залежи каменного угля. Это есть не что иное, как неразложившиеся остатки растений девона и карбона.

Потеря союзников Некоторые учёные считают, что лигнин как эволюционное приспособление появился для защиты растений от микро­ флоры. Но некоторые из них менялись как бы в угоду другим. Например, все те растения, что дают большие сочные пло­ ды. Плоды становились всё больше, сочнее и питательнее в надежде привлечь союзников — крупных млекопитающих. Взамен животные распространяли семена, прошедшие через кишечник, подальше от материнских особей. Так было и с авокадо, который старался быть максимально привлека­ тельным для гигантских ленивцев. Но 6-10 тысяч лет назад последние гигантские ленивцы вымерли, и авокадо остался без партнёра, в плотном контакте с которым прожил мил­ лионы лет. И если бы не люди, по-видимому, истребившие тех самых гигантских ленивцев, авокадо и вовсе лишился бы дистрибьюторов: столь крупные семена не способно прогло­ тить, а значит, и разнести по округе ни одно из ныне живущих южноамериканских животных. Человек и подавно не в состоя­ нии проглотить что-либо размером почти с кулак, но ему, как единственному виду, освоившему сельское хозяйство, это и не нужно, чтобы распространять авокадо по всему свету на взаимовыгодных условиях.

68

Остаться младенцем, чтобы нравиться Иногда вызывать умиление и получать взамен пропитание более выгодно, чем быть сильным и независимым. Так, например, кош­ ки, чтобы нравиться людям, научи­ лись сохранять младенческие чер­ ты — мяуканье. Зоологи полагают, что исходно «мяу» было сигналом котёнка матери: покорми, мол, меня. Вырастая, кошки переходят к само­ стоятельной охоте и забывают про сигнал, которым когда-то подзывали маму. Но долгое сожительство с че­ ловеком показало,что мяуканье — верный способ привлечь к себе вни­ мание, добиться еды или ласки. Так среди взрослых домашних кошек закрепился стереотип младенче­ ского поведения. Собаки стараются не отставать. В отличие от ближай­ ших диких сородичей — волков, — они умеют двигать внутренним краем брови и делать жалостливый взгляд. Л_Л

Нездоровая эволюция Мы же, люди, над собаками, которые так стараются нам понравиться, знатно поиздевались. За 15 тысяч лет совмест­ ной жизни мы по каким только признакам не отбирали и какие только комбинации не скрещивали — вывели в ито­ ге около 400 пород. Одни пасут, другие гонят дичь, третьи помогают в охоте на пушного зверя, четвёртые — на птиц, пятые служат поводырями, шестые вынюхивают наркотики, а седьмые — взрывчатку... Но некоторые породы по нашей прихоти стали игрушками-инвалидами. Таксы страдают от проблем с позвоночником, а у пород с укороченной челюстью (мопсов, бульдогов, пекинесов) глаза порой вы­ падают из глазниц. Интересно, что произошло бы с этими породами, исчезни вдруг человек?..

69

ЗАКОНЫ ПРИРОДЫ

химия

Органика в межзвёздных А А А А А А А А А ЛЬДаХ

Органические вещества синтезируются в живых организмах — потому их так и назвали, что долго не могли получить даже простейшие органические соединения из неорганики. Но откуда взялись первые живые организмы, построенные из органических молекул? Быть может, эти «кубики жизни» прилетели к нам из космических далей? Исследовательская группа из Самарского филиала ФИАН под руководством профессора Ральфа Инго Кайзера выясняет, где и почему в космосе встречается органика. В декабре учёные получили мегагрант Правительства РФ на изучение происхождения и эволюции органических молекул в Галактике. Для этого в Самаре построят Центр лабораторной астрофизики. «Кот» поговорил с исследователями о жизни и её возможных истоках в космосе

S

Саша Васильева /Ч

В декабре Совет по грантам Правительства РФ выбрал 43 проекта-победителя восьмого кон­ курса мегагрантов. Цель конкурса, проводимого с 2010 года, — привлечь ведущих учёных планеты

в вузы России, чтобы они возглавили лабора­ тории, научные центры и исследовательские группы, проводящие исследования на передо­ вых рубежах мировой науки.

Профессор Ральф Инго Кайзер — химик из Гавайского университета (США). Делит жизнь между островом Оаху и Самарой с 2016 года — тогд а они с Валерием Азязовым выиграли другой м егагрант, на изучение реакций горения. А теперь под его руководством в Самарском филиале ФИАН будут исследовать индуцированные космическим излучением процессы формирования и роста органических соединений в межзвёздных льдах — чтобы выяснить, что происходит с органикой в космосе.

(

Профессор Валерий Азязов директор Самарского филиала Физического и н сти тута имени П. Н. Лебедева РАН. Он изучает кинетику химических и электрообменных процессов — то , как ведут себя молекулы при столкновении, обмене энергией и когда вступают в химическую реакцию. Особенно много исследовал горение разных смесей — как и многие из нас в д е тств е . Результаты этих исследований находят применение, например, в автомобилеи самолётостроении: на основании данных Азязова и его коллег инженеры проектируют камеры сгорания в двигателях.

V_________ ______________ J © University of Hawai’i at МЗпоа, WikiMedia

ЗАКОНЫ ПРИРОДЫ

химия

ЛЁД И ПЛАМЯ Со стороны кажется, что ваш первый мегагрант был совсем на другую тему. Связаны ли как-то космос и реакции горения? Ральф Кайзер. В широком смысле я изучаю хи­ мические реакции в экстремальных условиях — при очень высоких, как при горении, или очень низких температурах, например в межзвёздной среде и за пределами Солнечной системы. Валерий Азязов. Долгое время мы исследо­ вали формирование полициклических арома­ тических углеводородов в процессе горения ископаемого топлива. К простейшим аромати­ ческим углеводородам относится, например, бензол. Он служит исходным строительным блоком для более крупных — полицикличе­ ских — ароматических соединений, большин­ ство из которых считаются в той или иной степени вредными веществами и присутствуют, в частности, в автомобильных выхлопах. Но ока­ залось, что простейших ароматических углево­ дородов много и в космосе, то есть они могут образовываться без горения, при очень низких температурах.

и подготовке космических миссий. Ну а мы, оставаясь в рамках космической тематики, вы­ брали явление принципиально иного масштаба: от огромных ракет — к крошечным молекулам. В. А. ФИАН проводит фундаментальные астрофи­ зические исследования, в том числе в области структуры и эволюции астрономических объек­ тов, межзвёздного и межпланетного простран­ ства. V института есть собственные радиоте­ лескопы — с их помощью мы сможем получить основанные на наблюдениях ответы на вопрос, как в космосе могла зародиться жизнь. С профессором Ральфом Кайзером у нас сложи­ лось плодотворное сотрудничество: он помогает нам строить эксперименты и интерпретировать

РТ-22 - радиотелескоп Пущинской радиоастрономической обсерватории АКЦ ФИАН

Вывод, что аром атические соединения м огут формироваться в глубоком косм осе, то е с т ь при очень низких те м п е р а тур а х, Ральф Кайзер с ч и т а е т одним из ключевых открытий в этой о б л а сти .

L p

Р. К. Наша цель — выяснить, могут ли ароматиче­ ские соединения превращаться в таких условиях в биологически важные молекулы. Например, мы хотим посмотреть, могут ли нуклеотиды, составляющие ДНК и РНК, формироваться во льдах. Это сложные молекулы, и мы начинаем поиск с отдельных блоков, из которых состоит нуклеотид: сахаров, соединений фосфора и азо­ тистых оснований. Мы надеемся, что сможем соединить их вместе во льдах и посмотреть, что из этого выйдет. Иными словами, мы пытаемся понять, как молекулы, которые имеют отноше­ ние к истокам жизни, могут образовываться в глубоком космосе. Почему вы решили двигаться в этом направле­ нии? Р. К. В России астрохимией и астробиологией мало кто занимается. Я знаю только о лаборато­ рии в МГУ под руководством Владимира Фельд­ мана. Самарский университет на протяжении дли­ тельного времени участвует в разработке ракет

72

"

1^ f ^

Структура параксилола типичного ароматического углеводорода

© Ivtorov / WikiMedia, Igor Petrushenko / Shutterstock

* -

m

ИЕ

^ 1» r *». л

m

TvJ

химические процессы. Совместными усилиями мы нашли реакции, ведущие к образованию нескольких полициклических ароматических углеводородов при температурах до 10 К, и опубликовали около 20 научных работ в высокорейтинговых изданиях.

УНИВЕРСАЛЬНАЯ ХИМИЯ Думаете, жизнь была занесена на Землю из космоса? В. А. На этот счёт есть несколько теорий. Некоторые считают, что первые важные пред­ шественники биомолекул образовались вблизи термальных источников на Земле. Другие — что

Р. К. Да, это возможный вариант развития событий. Химия универсальна: в любом уголке Вселенной, чтобы создать простейшую орга­ нику, нужны лёд, облучение и некоторые хи­ мические соединения. Мы обнаружили, что биофункциональные соединения, например пировиноградная кислота, могут формироваться в межзвёздной среде. Основываясь на наблю­ дениях астрономов и наших экспериментах, можно сделать вывод, что биологически важ­ ные молекулы могут образовываться не только в Солнечной системе. Это значит, что они могут попасть на планеты, расположенные в любом уголке Галактики. И у нас появляется возмож­ ность предсказывать, где именно за преде­ лами Солнечной системы могут быть предше­ ственники жизни. А в Солнечной системе? Могут ли, например, факты выброса метана на Марсе или находка фосфина на Венере свидетельствовать о нали­ чии жизни на этих планетах? Р. К. Мне кажется, здесь очень много спекуля­ ций. Одна научная группа наблюдала фосфин на Венере, другая позже это оспорила. Иногда люди ошибаются: у них есть наблюдения, но они тщательно их не проверяют. И конечно, даже если наличие фосфина будет доказано, это ещё не означает, что на Венере есть жизнь. Назовите, пожалуйста, главные вопросы, ко­ торые стоят перед исследователями в вашей области. Р. К. Их много. Один из них — насколько боль­ шими и химически сложными можно сделать эти молекулы? Могут ли, например, нуклеозиды и нуклеотиды формироваться из более простых строительных блоков во льдах?

Пировиноградная кислота — одна из биомолекул, формирующихся в межзвёздной среде

такие молекулы возникли при ударе молнии, потому что в этот момент высвобождается много энергии, которая может запустить синтез сложных соединений. Наконец, ароматические соединения находили в метеоритах, попавших на Землю. Нельзя исключить, что строительные блоки для биомолекул повсеместно распро­ странены в космосе. Об этом свидетельствуют наблюдения с помощью радиотелескопов, ко­ торые регистрируют излучение ароматических молекул, исходящее из областей зарождения солнечных систем. Азязов называет Кайзера сторонником гипотезы о том, что первые кирпичики земной жизни образовались в космосе. Сам Ральф высказывается осторожнее:

КОСМОС В ЛАБОРАТОРИИ Почему вы ищете предшественников биологи­ чески важных молекул именно в межзвёздных льдах? В. А. Дело в том, что из-за большой разрежен­ ности межзвёздной среды атомы и молекулы в газовой фазе сталкиваются редко. А органи­ ческие соединения-предшественники образу­ ются как раз при молекулярных столкновениях. Астрохимические модели, основанные исклю­ чительно на газофазных реакциях, предсказы­ вают фракционное содержание органических молекул на пять порядков ниже наблюдаемых. С другой стороны, мы знаем, что в космосе есть молекулярно-пылевые облака, из которых,

© StudioMolekuul / Shutterstock

73

ЗАКОНЫ ПРИРОДЫ

химия

собственно, и образуются солнечные системы. Плотность вещества в крупинке пыли высокая, и скорости протекания реакций намного выше, чем в газе. Это может объяснить эволюцию сложных соединений в низкотемпературных условиях космоса. Р. К. Молекулы могут находиться в газовой фазе или во льдах. Лёд конденсируется на частицах нанометрового размера в так называемых зёрнах межзвёздной пыли. Это происходит при очень низких температурах, порядка 10 К. Моле­ кулы газа сталкиваются с этими зёрнами, при­ липая к ним. В результате со временем на этих пылинках образуется тонкий слой льда толщи­ ной в несколько сотен нанометров. По боль­ шому счёту это тот же процесс, при котором в холодильнике накапливается лёд.

Гавайский Университет в Гонолулу - основное место работы Ральфа Кайзера

EkSl ТУ

AWAIJ

MAN О А

В. А. На льды воздействует космическое из­ лучение. Например,отрывает от стабильной молекулы метана (СН4) атом водорода — полу­ чается СН А С Н 3 — это уже активная молекула. Встречаясь, молекулы С Н 3с высокой вероятно­ стью образуют ароматическое соединение — бензол. Как вы будете проводить эксперименты? В. А. Для этого мы создаём междисциплинар­ ный Центр лабораторной астрофизики — будем исследовать механизмы формирования слож­ ных органических соединений на покрытых

74

льдом наночастицах в молекулярных облаках и областях звёздообразования. Под руковод­ ством профессора Кайзера мы построим уста­ новку для изучения криогенных поверхностных процессов. V профессора в подчинении будет около 20 сотрудников, в том числе студенты и аспиранты Двое молодых сотрудников из Са­ мары поедут на стажировку в лаборатории кол­ леги в Гавайском университете. Там они будут осваивать современные методы исследований на установках, подобных той, которую построят в нашем центре. Что это за установка? Р. К. Мы хотим создать камеру имитации сверх­ высокого вакуума следующего поколения и вос­ создать в ней космические условия: радиацию, ультрафиолетовое излучение, низкие темпера­ туры. В. А. В России есть похожие установки, но такая мощная, чувствительная, которая бы в полной мере имитировала условия в космосе, будет первая. Это очень дорогое оборудование, только мегагрант и способен покрыть расходы на его приобретение. В этой установке мы, как в космосе, будем бомбардировать криогенные льды, например, жёстким ультрафиолетом, смотреть, какие химические превращения при этом происходят, и детектировать продукты реакций — разбираться, что за молекулы у нас получились. В сочетании с расчётами элек­ тронной структуры молекул, астрохимическим моделированием и астрономическими наблю­ дениями наши исследования позволят соста­ вить единую картину формирования ключевых органических соединений и выявить многообра­ зие молекул, которые могут быть синтезированы в глубоком космосе. Чем ещё вы будете заниматься в этой лабора­ тории? В. А. Для проведения высокоуровневых кван­ тово-механических расчётов нужны суперком­ пьютерные мощности и теоретическая группа, которая эти расчёты будет делать. Потом те мо­ лекулы, что мы предсказали экспериментально астроном будет искать в космосе с помощью радиотелескопов. А теоретик будет говорить: «Да, это излучение действительно относится к молекуле, которую вы обнаружили». А ещё мы собираемся экспериментально проверить данные уже опубликованных на эту тему иссле­ дований. Кроме того, если мы научимся рас­ считывать вероятности столкновения молекул в разреженной среде, это поможет подсчитать

© Osugi / Shutterstock

константы, в частности время, за которое формируются планеты, галактики и другие космические объекты.

ИЗ ГОНОЛУЛУ В САМАРУ Согласно условиям гранта, Ральф должен приехать в Самару на три месяца, но пока процесс тормозит C0VID-19.

Р. К. Конечно, раз мы создаём новую лаборато­ рию, моё присутствие было бы полезным, поэто­ му мы надеемся, что вылеты скоро разрешат.

навестить родных — зависело от того, сколько длилась командировка. Но такие поездки очень важны и для профессионального разви­ тия: я всегда смотрю на опыт коллег из других стран — ни одна организация не совершенна, всегда можно что-то улучшить. В. А. Мне было приятно поработать несколько месяцев в лаборатории профессора Кайзера в Гавайском университете. Но в какой-то момент островная жизнь начинает угнетать.

V нас поездка на дачу занимает столько же времени, сколько требуется, чтобы объехать остров целиком.

Космическая пылинка. Некоторые из таких зёрен звёздной пыли, попавшие в руки учёных с Мурчисонским метеоритом, со сто ят из самого древнего вещества, с которым встречались люди, - оно старше Солнечной системы

Впрочем, вопрос ещё и в том, когда можно будет подать заявление на визу. Пока такой возможности нет ни у кого. По словам Кайзера, Самара в некоторой степени напоминает ему Германию, откуда он родом.

Р. К. Особенно похожи трамваи — не современ­ ные, а традиционные, исторические. Иногда по дороге в Самару я заезжал в Германию

Валерий Азязов называет Ральфа Кайзера великим экспериментатором и верит, что если за дело взялся Ральф, то установка непременно заработает. Кайзер в ответ посмеивается: — Пока наши совместные эксперименты были успешными. Но в моей работе было множество экспериментов, которые не сработали. Это наука - тут всё может пойти не так, как ты ожидаешь, и это тоже захватывающая история. л_л © WikiMedia

75

ЗАКОНЫ ПРИРОДЫ

ТВАРЬ НОМЕРА

Настолько медленные, что не пукают 1

о

/

Имя по д о к у м е н т а м Род B r a d y p u s Имя в миру Трёхполые ленивцы Рост О к о л о 60 см (кок с р е д н я я собоко) Прописка Тропики Нового Света Родственники 4 представителя родо + 2 двухпалых ленивца из с о с е д н е г о с е м е й с т в а

76

© Iryna Boiko / Shutterstock

Это тропическое вечнозелёное дерево из семейства крапивных. Да, дерево. Да, родственник той самой жгучей крапивы. Нет, похожи. Цветками.

Можно сколько угодно смеяться над нерасто­ ропностью ленивцев. Но попробуйте питаться исключительно не слишком сытными листьями 1екропии — посмотрим, что станет с вашими потомками через пару десятков миллионов лет. Столько времени, правда, ни у кого из нас, пишу­ щих и читающих этот журнал, в запасе нет, по­ этому перейдём сразу к развязке. Скорее всего, метаболизм у вас замедлится, а тело изменится так, чтобы тратить как можно меньше энергии. Вы начнёте медленнее двигаться. Скорость бодрствующего ленивца, если вдруг он не ест и не спит, составляет л ишь около двух метров в... минуту. Это примерно в сто раз медленнее самого неспешного прогулочного шага. Даже моргать станете медленнее. Метаболизм замед­ лится тоже. Пульс останется примерно челове­ ческим. А вот частота дыхания упадёт. Клетки приспособятся к этому изменению на молекуляр­ ном уровне — сможете нырять минут на десять. А то и на полчаса, но, в принципе, это ни к чему. Ведь чтобы сэкономить энергию, вы постарае­ тесь лишний раз не двигаться и отрастите при­ способления, которые вам это позволят. Напри­ мер, длинные когти, чтобы тело само держалось на деревьях, которые вы объедаете. А ещё длин­ ную и подвижную шею, чтобы можно было объесть гораздо больше веток вокруг, не пошевелив при этом ни единым пальцем, ибо зачем? Да, пища не особо питательная, оттого большую часть времени бодрствования придётся тратить на питание. И обзавестись крепким желудком, который можно набивать так, что до двух третей вашей массы будет приходиться на его содержи­ мое. Можно ещё подселить в кишечник специаль­ ную микрофлору, которая справляется с пере­ вариванием листвы лучше метановых бактерий. А метановых бактерий не будет — вот и смердеть перестанете, ибо именно эти бактерии ответ­ ственны за наши газы и пучение. Вообще, дружбу с бактериями вы переосмыслите. Возможно, подселите к себе в шерсть (да, она тоже отрастёт) водоросли и обзаведётесь камуф­ ляжным зеленоватым окрасом. Единственное среди всех млекопитающих, между прочим. Медленным и зелёным можно просидеть на ветке хоть вечность. Даже рожать можно, сидя на ветке. Ленивцы поступают именно так.

Возможно, вам эволюция позволит вообще всю жизнь провести на ветке, но ленивцы раз в три недели таки спускаются на землю. Чтобы справить большую нужду. И тратят на это около 8% энергети­ ческого запаса. Ещё и риску быть съеденным себя подвергают (да, даже от ягуаров, своих главных врагов, ленивцы удирать не торопятся). Казалось бы, к чему такие риски? Биологи долго не могли найти ответ, наблюдая за ленивцами, но недавно, кажется, нашли этому феномену рациональное объяснение. В их фекалиях откла­ дывают яйца огнёвки акациевые. Личинки вы­ растают там же. А взрослые бабочки поселяются в шерсти ленивцев, там же находят пару и ждут очередного похода ленивца по нужде. На первый взгляд отношения эти исключительно односторонние: неужели ради благополучия какой-то бабочки стоит тратить немало ресур­ сов и подвергать себя смертельной опасности? И снова жизнь оказалась несколько сложнее. Эти самые бабочки-огнёвки, пока живут на ленивцах, удобряют их шерсть азотсодержащими соеди­ нениями. Водоросли и бактерии на удобренной шерсти растут и множатся активнее — шерсть становится камуфляжной. Ещё эти водоросли могут послужить сухпайком. Почистил шерсть — поел. Стоит ли ради этого рисковать жизнью? Видимо, да, отбор такое поведение не отбрако­ вал. А стоит ли тратить десятки миллионов лет ради возможности всю жизнь лениться на ветке? Не ленивцы единые «замедлились» из-за перехо­ да на малопитательную диету. Панды, поедающие исключительно бамбук, тоже не могут похвастаться расторопностью. А коалы с их эвкалиптовым рацио­ ном ещё более близки к ленивцам по скоростям. Да и образ жизни, и анатомические адаптации коал очень похожи на таковые у ленивцев, несмотря на совсем уж дальнюю родственную связь. л_л

77

НАУЧНАЯ ПОЛИТИКА

Зачем МГУ создает научные школы a /w v Семь научно-образовательных школ, которые объединят учёных с разных факультетов, появятся в МГУ в рамках новой программы развития вуза. «Коту» удалось поговорить с научными руководителями некоторых школ и узнать, что они затевают и где следует ожидать прорывов S

Дмитрий Калинин «а *

г

НАУЧНАЯ ПОЛИТИКА

ЗАКОНЫ СВОБОДЫ

ЗАРЫТЬСЯ В ЛУННЫЙ ГРУНТ

Расскажите о планируемой лунной миссии МГУ — её называют одним из главных стратегических проек­ тов Школы космоса. Люди полетели на Луну достаточно давно. Американцы побывали там несколько раз, СССР первым посадил автоматический аппарат и забрал грунт с поверхности. Но в то время освоение Луны оказалось слиш­ ком большим шагом вперёд, чело­ вечество не было к этому готово. Сейчас мы готовы намного лучше, освоение Луны — процесс, который логическим образом должен пред­ шествовать дальнейшей экспан­ сии человечества в космос. Можно рассматривать наш естественный спутник как тестовый полигон для продвижения вглубь Солнечной системы. Сейчас ведётся ожесточённый спор по поводу того, сколько на Луне воды и где она. Есть предположение, что в полярных шапках, но точных данных по запасам нет. А ещё, чтобы летать на Луну и успешно там высаживаться, нужно основательно изучить вопрос о её гравитационном поле. В рамках лунной миссии МГУ мы рассматри­ ваем проект создания окололунного аппарата, который будет заниматься изучением гравитационного поля. Другая задача — определение харак­ теристик грунта при помощи дистан­ ционного зондирования. Если когданибудь человечество соберётся строить на Луне базы, то встанет во­ прос, как защититься от космической радиации. Дело в том, что на Луне нет атмосферы, а магнитное поле очень слабо и от радиации не спасает. Воз­ можное решение — зарыться в лун­ ный грунт. Но вначале нужно понять, не является ли он сам источником радиации. Экспериментов предстоит много — я назвал самые яркие, есть и другие. На базе новой научной школы планируется создать космический аппарат «МГУ-270». Это первый спутник, который Московский университет запустит в космос?

80

Мыв космосе присутствуем постоян­ но и в разных форматах. У МГУ есть собственный космический флот! Мы уже запустили 7 больших спутни­ ков и 11 кубсатов. Последний кубсат «Декарт» отправили в космос в октя­ бре вместе с системой спутниковой связи «Гонец». Что касается «МГУ-270» — сейчас в рамках школы работает проектный офис, который определяет образ будущего аппарата. В идеале хо­ телось бы в 2025 году, к 270-летию университета, запустить красивую миссию на Луну. Проект не очень дешёвый, есть разные оценки стои­ мости аппарата — мы пытаемся вписаться в бюджет. Пока задачи

-V

Собеседник «Кота» — Василий Сазонов,декан факультета космических исследований МГУ, координатор школы «Фундаментальные и прикладные исследования космоса»

В 1970-м советская автоматическая межпланетная станция «Луна-16» доставила лунный грунт на Землю. Повторить автоматический полёт и доставку лунного грунта смогли лишь сп устя полвека, в прошлом году в Китае

-гТ

Система школ Московского университета

Фундаменталь­ ные и приклад­ ные исследова­ ния космоса

© Eraevsky / WikiMedia, WikiMedia

Сохранение мирового культурно­ исторического наследия

Мозг, когнитивные системы, искусственный интеллект

будущего спутника до конца не опре­ делены. Мы рассматриваем четыре направления: •внеатмосферная астрономия, то есть размещение в космосе аппа­ рата с телескопом; •уточнение параметров гравита­ ционного поля Земли или Луны; •изучение космических лучей; •дистанционное зондирование.

лидирующие позиции в исследова­ нии космоса: здесь его изучают все последние 60 лет. Уже на втором ис­ кусственном спутнике Земли стояли приборы, которые разрабатывались Московским университетом, прежде всего НИИ ядерной физики. За всю космическую историю мы создали больше 400 научных приборов! Наши учёные занимались и разра­ боткой техники, и непосредственно исследованиями. Поэтому опыт у нас большой, у многих факультетов своя космическая программа. Изуче­ ние космоса — это сплошные меж­ дисциплинарные исследования, так что создание научной школы вполне закономерно.

Для чего вообще понадобилось создавать межфакультетскую школу, занимающуюся исследованиями космоса? «Школа космоса», как её у нас называют, создаётся не на пустом месте. МГУ традиционно занимает

Собеседник «Кота» — | Владимир Соловьев, * дважды Герой Советского Союза, лётчик-космонав*. доктор технических нау(с, член-корреспондент t РАН, первый замести1ель генерального 1 конструктора РКК N «Энергия», заместитель научного руководителя школы «Фундаментальные и прикладные исследования космоса»

Молекулярные технологии живых систем и синтетическая биология

Математические методы анализа сложных систем

Фотонные и квантовые технологии. Цифровая медицина

Будущее планеты и глобальные изменения окружающей среды

© NASA, gctc.ru

Какие факультеты войдут в состав школы? Факультет космических исследова­ ний, физический, механико-мате­ матический, ВМК, Научно-исследо­ вательский вычислительный центр МГУ, Государственный астрономи­ ческий институт имени Штернберга, НИИЯФ, биологический и химиче­ ский факультеты. Школа позволит выбрать самое нужное и интересное направление, укрепить связи и нала­ дить взаимодействие между под­ разделениями МГУ — согласованно навалиться и решить масштабные задачи. СТАТЬ ЧЕЛОВЕКОМ ГАЛАКТИКИ

Что МГУ может дать человечеству для освоения Луны? МГУ будет участвовать в лунной эпо­ пее. КЛуне полетят автоматические корабли и, может быть, пилотируе­ мые. Мы налаживаем тесные связи с химфаком в области астрохимии — будем искать соединения, которые могли бы образовывать жизненно необходимые материалы. МГУ будет участвовать в программе по двум направлениям. Первое — это предшествующие полётам исследования, связанные прежде всего с особенностями гравита­ ционного поля Луны. Второе — создание инновационных приборов,

81

людям, если они хотят исследовать космос. Перед тем как приступить к освоению планет, человеку необ­ ходимо пройти эту лунную ступеньку и понять, выдержат ли наши психо­ логия, философия и мышление атаку достаточно агрессивного космиче­ ского пространства.

которые можно было бы поставить на лунные аппараты. Если удастся создать приборы, спо­ собные оценивать состояние лунной породы, то они, конечно, окажут значительное влияние на будущие полёты. Космонавты же прилетят не для того, чтобы поставить флаг, ' а чтобы начать работы по созд^йию баз. Для этого нужно отчётли^б пони­ мать, какими запасами мы располага­ ем на Луне. Большой интерёс сейчас представляют приборы, спцсобные определять наличие титана>лунные запасы которого, по н е к о то ^ 1м оценкам, на несколько порядков больше, чем на Земле. " ' А ещё у нас появились интересные, даже неожиданные темы, связанные с психологией человека в косми­ ческом пространстве. Оказавшись на другом небесном объекте, чело­ век Земли превращается в человека Галактики. Это существенное отли­ чие, которое нужно почувствовать

Собеседник «Кота» — профессор Лев Белоусов, и. о. декана исторического факультета, академик РАО, научный руководитель школы «Сохранение мирового культурно­ исторического наследия»

82

© Design Projects / Shutterstock, личный архив Льва Белоусова

ОТКРЫТЬ МУЗЕЙ МГУ

Одним из приоритетных направ­ лений развития школы названо «создание возможностей для эффективного ответа российского общества на большие вызовы». О каких вызовах идёт речь? Научно-техническая революция несёт не только прогресс, но и опре­ делённую угрозу для человечества. Общество эволюционирует с неве­ роятной для прежних времён скоростью. Если в Древнем мире процессы, радикально менявшие об­ щественную жизнь, длились тысяче­ летиями, то сейчас они происходят

Одна из визуализаций лунной базы

за несколько лет. Мы должны адапти­ роваться к стремительно меняющей­ ся реальности. В частности, угроза заключается в воздействии виртуаль­ но-цифровой реальности на индиви­ дуальное и общественное сознание, на психику и ценностные ориентиры человека. Только сейчас мы начинаем осознавать это как вызов XXI века.

Лекция в одной из учебных аудиторий МГУ

мы говорим уже давно. Общемиро­ вая унификация, которая происхо­ дит в гуманитарных областях, де­ структивна для локальных культур. Поэтому разработка мер по их под­ держке — это важнейшее условие для сохранения национально-госу­ дарственной идентичности, языков малых народов, укрепления этно­ культурного разнообразия России. Наконец, третий вызов — сохранение мирового культурно-исторического наследия. Мы создаём школу не только ради чистой науки и поисков решения глобальных проблем. Проведенные исследования, полученный опыт мы хотим сразу трансформировать в образовательный продукт, в зна­ ния и вложить их в наших ребят, что­ бы подготовить их к жизни в новом мире. Главным проектом школы станет создание «Золотого фонда МГУ». О чём речь? МГУ — это не только образовательный и научный центр, но и музей, кото­ рый ещё должен обрести музейный статус. Университету дарили разного рода артефакты, картины, археоло­ гические находки. Самым большим

Чем именно угрожает цифровизация? Я не демонизирую «цифру» и не счи­ таю непреодолимой опасность под­ чинения человеческого разума бездушной машине. Вовсе нет! Я рассматриваю «цифру» как ин­ струмент, которым нужно уметь пользоваться. Поэтому сегодня первый и главный вызов — это поиск способов адаптации социальной и культурной сферы к новой цифро­ вой реальности. Второй вызов современной цивили­ зации — это глобализация, о которой © Pavel L Photo and Video / Shutterstock

83

ЗАКОНЫ СВОБОДЫ

подарком стала_ коллекция Влади " г н асниты ва ю щая слава Малькевича более трёхсот очень ценных картин. В университете есть собрания худо­ жественных произведении, наунных архивов, данных экспедиционных исследований, уникальных природных находок. А ещё огромное количе­ ство ценнейших объектов, которые не систематизированы и не описаны. Мы пока даже не понимаем, каким богатством располагаем! Смысл проекта в том, чтобы упоря­ дочить фонды и коллекции, провести их экспертную оценку, дать истори­ ко-искусствоведческое описание. Создать виртуальный каталог

и, надеюсь, бумажный, чтобы наибо­ лее ценная часть этих коллекций была доступна не только на экране. Я неоднократно просил, чтобы в на­ учно-технологической долине МГУ было выделено экспозиционное про­ странство, на котором мы могли бы размещать временные выставки. Проект уже начат, у нас есть пред­ ставление об объёме работ: он огро­ мен. На первом этапе мы будем зани­ маться тем, что вообще не описано. На втором — каталогизацией того,

НАУЧНАЯ ПОЛИТИКА

Коллекция Малькевича — частная художественная коллекция преимущественно русской живописи XIX -X X веков, подаренная МГУ в 2013 году.

Интерьеры Зоологического музея МГУ

что хранится на факультетах, прежде всего картин. Книгами мы будем заниматься совместно с Фундамен­ тальной библиотекой МГУ. У нас есть потрясающий отдел редкой книги, где хранятся инкунабулы и рукописные книги начиная с XV века. Мы хотим, чтобы все об этом узнали, — вот смысл нашей работы. Как в этом проекте могут поучаство­ вать студенты? Студенты нам нужны в качестве реальных помощников. У искусство­ ведов есть специальный предмет, на котором они описывают истори­ ческие памятники. Студенты получат

уникальную возможность составить описание для неисследованных артефактов — это будет фантасти­ ческая практика! Мы уже сформи­ ровали две студенческие группы, которые будут непосредственно вовлечены в работу над проектом. А зачем вообще МГУ научные школы? Московский университет славится фундаментальностью образования. Мы глубоко осваиваем каждую специ­ альность, хорошо её знаем. Но иногда

© Lagutkin Alexey / Shutterstock

эта глубина приводит к тому, что мы не можем широко взглянуть на современные проблемы. А когда в рамках школы мы начинаем смот­ реть, например, на конфликтологию не только с точки зрения политолога и историка, но ещё и с позиции соци­ олога и психолога, то высвечивается целый комплекс проблем, изучая которые мы можем выйти на ориги­ нальные, совершенно новые реше­ ния. Они позволяют нам анализиро­ вать все типы конфликтов, которые есть в современном обществе, и про­ гнозировать их развитие. Понимание важности междисциплинарного под­ хода на новых ключевых направлени­ ях исследований и привело ректора к идее формирования научных школ. Кстати о конфликтологии — одна из магистерских программ, которые мы разрабатываем в рамках школы, направлена на подготовку специа­ листов по современной конфликто­ логии. Я думаю, что уже с 1 сентября ребята смогут по ней учиться.

Фасад химического факультета МГУ

НЕ ОТРАВИТЬ А РК ТИ К У-------- «. ^

Вы руководите сразу двумя научными школами! / Эти объединения основаны на обще^ большой научной идее: в каждой * школе участвуют несколько факуль­ тетов, и наоборот — один факультёт может относиться сразу к несколь\, ким школам, особенно если это ч-большие классические факультеты, такие как химический, физический и биологический. На химфаке есть несколько кафедр, связанных с моле­ кулярной биологией, химией при­ родных соединений, энзимологией, которые, естественно, участвуют в медико-биологической школе. Экология тоже не может обойтись без химии — это касается не только новых методов мониторинга, но и целого ряда фундаментальных вопросов, в которых химия является основной наукой. Чистая химия и чистая биология остались в про­ шлом. Междисциплинарные науки, которые, подобно экологии, сочетают различные направления, — наша реальность.

Собеседник «Кота» — профессор Степан Калмыков, декан химического факультета МГУ, членкорреспондент РАН. Научный руководитель школ «Будущее планеты и глобальные изменения окружающей среды» и «Молекулярные технологии живых систем и синтетическая биология»

© Aksenov Petr / Shutterstock, chem.msu.ru

Какими проблемами займутся хими­ ки в экологической школе? Есть экологические проблемы, о важности которых знает каждый: определение состояния окружаю­ щей среды, её воздействия на чело­ века, экология мегаполисов. Навер­ ное, в наше время даже школьник способен порассуждать на эти темы. Но есть много других серьёзных вопросов, которые требуют внима­ ния. Весь мир старается сокращать выбросы парниковых газов, выпу­ скает зелёные облигации, привлекая инвестиции в проекты, направлен­ ные на улучшение экологической ситуации. Россия в этом отношении пока на нулевой стадии, и сейчас самое время начать разрабатывать национальные программы, отвечаю­ щие ключевым инициативам в этой области. Если мы не будем этого делать, наша промышленность, наш бизнес станут изгоями. Другое направление — Арктика, и дело не только в добыче полезных ископаемых. В связи с глобальным потеплением Северный морской путь становится реальным способом доставки больших грузов. В Арктиче­ ском регионе будет возможна хозяй­ ственная деятельность, а значит, и новое воздействие на окружающую среду. Отдельная тема — последствия деятельности человека на предыду­ щем этапе, начиная с выведенных из эксплуатации баз подводных ло­ док. Курчатовский институт проделал огромный объём работ по очистке территорий, на которых находились эти опаснейшие объекты. Их затоп­ ление может привести к достаточно

ЗАКОНЫ СВОБОДЫ

серьёзному загрязнению окружаю­ щей среды, причём отходы очень разные — их переработка требует современных технологий. Насколько привлекает студентов экологическое образование? Тема экологии студентов интересует, потому что, с одной стороны, это важная междисциплинарная наука, с другой — международная деятель­ ность, одно из самых востребованных в мире направлений развития науки. Московский университет имеет партнёрские отношения с нефтегазо­ выми компаниями: «Роснефть» — участник научно-технологической долины «Воробьёвы горы». Сегодня компании понимают, что экологи­ ческая повестка влияет на их дея­ тельность. Авария на «Норникеле» обернулась штрафом на 146 млрд рублей, поэтому промышленность уже не может игнорировать бизнесриски, связанные с нарушением экологического законодательства. В квалифицированных кадрах заинте­ ресованы и государственные структу­ ры: Министерство природных ресур­ сов, Росприроднадзор, различные научные советы. Даже при админи­ страции президента есть Научный евразийский центр, задачей которого как раз является исследование и вы­ работка единой концепции экологи­ ческой политики в странах ЕврАзЭС. Одно из направлений, которым будут заниматься в рамках школы, связанной с науками о жизни, — это разработка новой вакцины от коронавируса. Можно ли ожидать от студентов каких-то исследований и открытий в этой сфере? Почему бы и нет? На химфаке обуче­ ние длится 6 лет, и каждый год сту­ денты выполняют курсовые работы по итогам семинаров, лекций и прак­ тикумов. Курсовая работа — это и есть небольшое исследование. Конечно, даже целый курс студентов не сможет самостоятельно создать вакцину, по­ тому что для этого нужен опыт работы и определённые навыки. Но когда человек приходит в лабораторию

I I

выполнять курсовую, он берёт на себя часть работы по какому-то большому проекту. Поэтому студенты обязатель­ но будут задействованы во всём этом большом цикле. Такая сложная задача, как разработка вакцины,объединяет большие коллективы, начиная со сту\ дентов и заканчивая маститыми ^учёными, членами академий.

I ИЗМЕРИТЬ БУДУЩЕЕ ПЛАНЕТЫ

Собеседник «Кота» — профессор Николай / Касима^, п р ези д ен т^ географ ической факультета МГУ, академик РАН, научный руководитель школы «Будущее планеты и глобальные изменения окружающей среды»

Расскажите о вашей школе и об участии в ней географического факультета. , Такие междисциплинарные конструк• ции создаются в МГУ для того, чтобы усилить взаимодействие факультетов в стратегически важных направлениях. Наша школа аккумулирует усилия географического, биологического и химического факультетов, факуль­ тета почвоведения и факультета наук о материалах. Вместе мы проделали большую работу, итогом которой стали пять магистерских программ. Каждая из них привязана к координирующе­ му факультету. «Экология городов», «Арктика и её природная и социальная среда», «Климат и окружающая сре­ да» — направления, которые курируют географы при участии представителей

© Mikhail Varentsov / Shutterstock, WikiMedia

естественные науки — география, геология, химия — за последние десятилетия экологизировались. Но в стране не хватает хороших центров, где занимались бы наблю­ дением за состоянием окружающей среды.

Городская метеорологическая станция Московского университета

биологического и химического факуль­ тетов, факультета почвоведения. Как и любая программа подготовки маги­ стров, научная школа будет принимать студента-бакалавра любого факультета любого университета. Какие стратегические проекты будут реализованы в рамках вашей школы? Создание комплексной системы мониторинга качества окружающей среды и разработка научной основы экологического образования, Это те перспективные направления, кото­ рые активно развиваются в России и за рубежом. Например, организа­ ция «Госэкомониторинг» занимается изучением экологии в Москве, но она не может взять на себя все научные проблемы. Мы постараемся создать методологии и методики, оптималь­ ные для изучения экологического со­ стояния столицы. Университет — это прежде всего центр фундаменталь­ ной науки, но мы всегда работали и на решение прикладных проблем. Успешна ли Россия в сфере экологи ческого образования? Нет, я так не думаю. Основы у нас неплохие, потому что почти все

Научная школа будет готовить специалистов, способных создать такие центры? Создание научных центров — слож­ ная задача, и кто займётся её реше­ нием, я не знаю. Есть нацпроекты, на которые выделяется значительно больше денег, чем на Академию наук и университеты. Однако науч­ ные школы создадут благоприятную почву для дальнейшего движения в этом направлении. Кроме того, в университете появится мощная структура, которой мы будем поль­ зоваться в дальнейшем. Факультеты по отдельности живут каждый своей жизнью, а новая структура позволит согласованно решать масштабные задачи. Как формировались международ­ ные советы школ и в чём их суть? Международные советы и в мире, и в нашей стране создаются для поднятия статуса новых организаций, причём там будут не только ино­ странцы, но и российские учёные. В нашей школе пять факультетов, и каждый приглашает двух специа­ листов, которые будут представлять международную научную обществен­ ность. Я, например, попросил при­ соединиться к совету профессора Александра Бакланова. Он русский, но давно уже работает в Швейцарии, является одним из научных директо­ ров Всемирной метеорологической организации. Блестящий учёный, который сейчас исследует влияние пандемии на окружающую среду. Это очень интересная проблема, мы тоже ею занимаемся. Я не думаю, что этот совет будет выполнять какую-то управленческую функцию. Скорее это будет наблюда­ тельный орган, с которым мы будем консультироваться. л_л

87

ЛИНГВИСТИКА

ЗАКОНЫ СВОБОДЫ

Румяный дом, два синих цвета и налитый сахар f

Ксения Студеникина

/ч

Мы продолжаем рубрику, посвящённую языкам России, и на этот раз поговорим о горно­ марийском. Этот язык наряду с луговым марийским и русским является одним из официальных языков ыкЬЦкИсТП. Правда, говорит на нём меньше 5% населения республики и только в нескольких западных районах. Зато он помогает горным марийцам (мари) осознавать свою этническую идентичность и отделять себя от луговых и восточных мари Статья написана при поддержке гранта РФФИ Г 19-012-00627.

88

© Starikov Pavel / Shutterstock

Профиль языка С та тус активно используется в повседневном общении взрослыми; дети в школе изучают, но общаются на нём реже. Семейное положение входит в уральскую языковую семью, ближайший родственник — луговой марийский. В тесных взаимоотношениях с чувашским Всё сложно с русским. Регион Россия, Республика Марий Эл. В небольших количествах есть носители в Нижегородской и Кировской областях. Центром горномарийской культуры счи тается расположенный на Вол^е город Козьмодемьянск. Именно он, скорее в се го , послужил прообразом Васюков из «Двенадцати стульев» Ильфа и Петрова. Вполне возможно, местные шахматисты, когда гнались за Остапом Бендером, выкрикивали ч то -то злобное на горномарийском. Друзья 23 062 носителя на 2010 год. С 2016-го дружит с участниками экспедиции ОТиПЛ МГУ. Религиозные взгляд! православие, уважительно относится к традиционным языческим верованиям. \ \

Музыка \ песня, сочинённая лингвистами горномарийской экспедиции ОТиПЛ МГУ (оригинал - песня из мультфильма «По следам бременских музыкантов» автор музыки Г. Гладков, автор те к с та Ю. Э н ти н ). Любимые цитаты «Задрожала, заколыхалась земля и поглотила обезглавленного Турни. В то т же миг зашевелились, забурлили стоячие воды гнилого болота и ринулись в реку В етлугу. Болото высохло, по нему пролегло множество тропинок, и на одной из них показалась красавица Юкчи, а следом за ней все девушки, пленённые злым Турни...» (из «Сказок лесов» В. А. Акцорина)

Если кто забыл географию, это на восток от Москвы. Марий Эл граничит с Нижегородской и Кировской областями, Татарстаном^ и Чувашией. Столица - Йошкар-Ола. Население — меньше 700 тыс. человек. Среди них 45% русских, 42% марийцев (горных и луговы х), 6% та та р .

Перевод

(на всякий случай) 1 - й куплет: Сандалык кидыштына Ма континент шыдырвла Проклятый конкурентвлам Шалатен шуенна

1 - й куплет: Весь мир у нас в руках, Мы звёзды континентов, Разбили в пух и прах Проклятых конкурентов.

П рипев: Цашеш токыда толынна Шала, bonjour, hello А ну мамнам яратыда Тамдам йымы анжальы Алда циланат Цытырен колыштда Алда яжонок Киддамат лыпшыда

П р и п е в: Мы к вам заехали на час, Привет, bonjour, hello! А ну скорей любите нас, Вам крупно повезло! Ну-ка все вместе уши развесьте, Лучше по-хорошему Хлопайте в ладоши нам!

2 - й куплет: Ышмам карен вел шоктена Цилан цашанвла магырат Анзыцок палена Тыте лин ак керд

2 - й куплет: Едва раскроем рот, Как все от счастья плачут, И знаем наперёд — Не может быть иначе!

Кого послал Петя? Горномарийский язык и его родственник луговой марийский — это самые «тюркские» из уральских языков. В результате долгих контак­ тов с чувашским и татарским они заимствовали оттуда как многие слова, так и целые конструк­ ции. Например, это единственные языки ураль­ ской семьи, в которых широко используются так называемые сложные глаголы, распространённые в чувашском, татарском, казахском, киргизском и других тюркских языках. Речь идёт о сочетании двух глаголов, один из которых выражает основной смысл, а другой дополнительный оттенок — его можно сравнить с русским совершенным и несовершенным видом. Так, например, предложение Петя сыпыкланен можно понять как «Петя грустил». Если же использовать сложный глагол и сказать Петя сылыкланен колтыш, то фраза будет значить «Петя загрустил». Вообще глагол колташ имеет значение «посылать», и дословно горномарий­ ское предложение переводится как «Петя грустив послал», так как смысловой глагол («грустить») в таких конструкциях всегда имеет форму дее­ причастия, а по временам, лицам и числам ме­ няется дополнительный, так называемый лёгкий глагол («посылать»).

89

ЗАКОНЫ СВОБОДЫ

Эта буква есть только в горномарийском алфавите, созданном на базе кириллицы. Была введена в 1929 году (до этого использовался немного другой символ). Гласный звук, который обозначает эта буква, встречается и в неко­ торых других языках. Если не вдаваться в детали фонетики, этот звук напоминает «и», но более краткий — как первый гласный в словах «меловой» и «передовой».

ЛИНГВИСТИКА

Другая редкая буква расширенного кирил­ лического алфавита. Звук, обозначаемый этой буквой, встречается в некоторых диалектах саамского и хантыйского языков. Произносится как нечто среднее между «а» и «э» и напоминает немецкий «а умлаут», как в слове Ka.se.

С присоединением лёгких глаголов может получаться и более необычный смысл. Так, гор­ номарийский глагол шындаш («сажать, ставить») может описывать полностью завершённое действие, часто с идеей накопления какого-то ресурса — например, с глаголом «колоть»: «Мальчик наколол дрова» (данные Е. В. Кашкина). А если соединить шындаш, скажем, с глаголом «пить», то получится «Петя напился».

Чем ближе к Чувашии, тем зеленее В горномарийском есть два прилагательных для обозначения синего цвета: кловой и симсы. Первое возникло на основе заимствованного

90

из русского слова «голубой». Оно изменило своё значение и теперь описывает синий цвет. Слово кловой стало настолько распространён­ ным, что вытеснило более старое симсы (данные А. Сибиревой). Оно, кстати, тоже не исконно горономарийское — было заимствовано из чувашского, где звучит как симыс и обозначает зелёный цвет. В горномарийском слово симсы может приме­ няться не только к синему, но и к голубому, фио­ летовому и даже различным оттенкам зелёного. Согласно предварительным результатам линг­ вистических экспедиций, есть закономерность: чем ближе к Чувашии живёт носитель языка, тем вероятнее, что симсы для него — зелёный цвет.

Переведите-ка на горномарийский В русском языке при глаголах в повелительном наклонении часто используется частица -ка. Её значение не так-то просто определить. Она добавляет непринуждённости, смягчает просьбу: «Дочитайте-ка этот текст до конца». Но употребить её можно лишь при общении со знакомыми людь­ ми, причём говорящий должен быть выше по ста­ тусу. Так, лингвисты, работая с горными мари, вряд ли скажут: «Переведите-ка на горномарийский язык это предложение» — слишком фамильярно. Похожие частицы есть во многих языках: тем, кто изучал когда-либо немецкий, знакома частица та/. В горномарийском же с глаголами в повели­ тельном наклонении встречаются частицы с ещё более необычным значением. Например, частица йа вносит попытку «отмены» некоторой ситуации (данные Д. Мордашовой). Допустим, в предложении Пока мыньы чием, кыдежыш ит пырыйа («Пока я одеваюсь, не входи в комнату») добавить частицу уместно, когда собеседник уже заходит в комнату или оказался в дверном про­ ёме, то есть когда попытка войти в комнату уже предпринята и её надо остановить. Более того, в предложении Пиштыдайа охырам лемыш! («Положите луковицу в суп») частица невоз­ можна, если это, например, фраза из рецепта, но вполне уместна, если повар не собирается класть луковицу в суп, а помощники просят его сделать это, ведь иначе суп окажется невкусным. Тогда это будет отменой ситуации «не класть луковицу в суп».

Собака укусила Петю от руки В горномарийском языке, в отличие от русского, нет предлогов, но есть послелоги — они стоят после определяемого существительного (на­ пример, не «в дом», а «дом в»). Один из таких послелогов, гыц, называется элативным, то есть его основное значение — исходная точка, как

© Г.Ф.Локке / WikiMedia

во фразе шыргы гыцтолаш («прийти из леса»). Он используется и во многих других контекстах, один из них — выбор из множества: иктыжывыц тарелка гыц («одна из пяти тарелок»). Большин­ ство значений этого послелога встречается и в других языках и известно многим лингвистам. Но одно значение — точка контакта — кажется неожиданным, если учесть исходную природу послелога. По-горномарийски можно сказать: Пи Петям кидшы гыцпырылын («Собака укусила Петю за руку»), что будет дословно переводиться как «Собака укусила Петю от руки» (данные Т. Давидюк и К. Студеникиной). Таким образом, горномарийский гыц сочетает, казалось бы, про­ тивоположные значения! Однако если внима­ тельно проанализировать все его употребления, становится понятно, что столь удивившее нас значение происходит от другого, более привыч­ ного для показателей элатива — значения выбора из множества. В словосочетании иктыжы выц тарелка гыц («одна из пяти тарелок») послелог указывает на выбор одной тарелки из множества. Так и в случае «укусить Петю за руку»: Петя как бы является множеством, с одной из частей (рукой) которого будет осуществляться контакт (укус).

Наливайте себе сахар, вы в румяном доме Эта фраза кажется нам странной. Однако горные мари случайно могут так сказать, ведь на их языке слово цевер может означать и «красивый», и «румяный». Нет ничего необычного и в призыве «налить сахар»: на горномарийском глагол опташ значит и «класть», и «сыпать», и «наливать» (нечто подобное есть в украинском, поэтому не удивляйтесь, если киевская подруга спро­ сит: «Тебе борща насыпать?»). Таким образом, фраза в заголовке означает всего лишь «кладите себе сахар, вы в красивом доме». Всё дело в том, что горные мари — билингвы: они владеют двумя языками, русским и горномарийским, как родными. И из-за этого иногда могут забыть, что в русском, в отличие от горномарийского, у слова нет того или иного значения, смешав тем самым две языковые системы. Л_Л

© Starikov Pavel / Shutterstock

91

СДЕЛАЙ САМ

Краткая инструкция, как заставить луч света по дуге ходить Мнимое солнце

У Алла Казанцева, Ксения Теплякова, Павел Ан (Московский педагогический государственный универси тет, просветительский проект «Физическая гостиная»)

Можно ли в домашних условиях искривить луч света? Можно. Давайте попробуем. Для проведения этого опыта вам потребуются: Лазерная указка (самая обычная). Вода. Сахар. Чем больше, тем лучше — после эксперимента его можно будет использовать, чтобы сварить варенье или компот. Ёмкость. Удобнее всего использовать узкую стеклянную кювету, но она не всегда под рукой, поэтому подойдёт любой прозрачный сосуд. Его размеры определяются только (не)желанием сэкономить сахар — можно и обрезанную пластиковую бутыль взять. Терпение и аккуратность (в разумных пределах).

92

© photocredit

Советуем сначала провести предварительный эксперимент. Наливаем в ёмкость воду, подсвечиваем её через стенки лазерной указкой (если луч не виден, можно добавить каплю молока, но именно каплю). Убеждаемся, что луч света идёт по прямой, в каком бы направлении мы ни светили Выливаем воду.

Шаг 2 Кипятим чистую воду (2/3 от объёма ёмкости), наливаем кипяток в термос, начинаем засыпать туда сахар. Периодически закрываем термос и сильно трясём, чтобы сахар растворился. Можно, конечно, размешивать сахар ложкой в кастрюле с кипятком, но делать это следует очень аккуратно, чтобы не ошпариться. Сахар разводится в воде из расчёта 1 кг на 1 л.

Шаг 3 Даём жидкости остыть, наливаем её в ёмкость. Затем аккуратно, медленно, небольшой струйкой доливаем сверху обычную воду. Наша задача — сделать так, чтобы вода не особо перемешивалась с раствором (можно даже подставить по ходу струи бумажку, чтобы она смягчила напор). Важно также, чтобы сладкая вода и обычная были одной температуры.

Шаг 4 Светим лазерной указкой сквозь стенку ёмкости параллельно поверхности воды на небольшой глубине — луч распространяется по прямой. Но стоит нам уйти глубже и посветить лазером под углом к стенке снизу вверх, луч начнёт изгибаться.

Объяснение Такое странное поведение луча связано с тем, что жидкость в сосуде неоднородная: насыщен­ ный раствор сахара плотнее воды, которую мы аккуратно налили сверху. В результате диффузии происходит выравнивание плотно­ сти, но процесс это небыстрый, поэтому в на­ шей экспериментальной ёмкости получился градиент плотности раствора: она возрастает в направлении от поверхности вниз. В неодно­ родной среде траектория светового луча не пря­ молинейная. Переходя из слоя в слой, свет преломляется — постепенно изменяет своё на­ правление. Это явление называют рефракцией. Этот же механизм лежит в основе миражей. Вот представьте: жарким днём вы едете на машине или велосипеде по асфальтовой дороге и видите впереди лужу, в которой отражаются придорож­ ные деревья. Подъезжаете ближе — нет, сухо. Это был мираж, аналогичный миражу «вода в пустыне». Но какое отношение имеет искривление свето­ вых лучей к миражам? Дело в том, что видение — это работа не только глаз, но и мозга. А мозг привык иметь дело исключительно с прямыми лучами: пришёл сигнал сверху — источник тоже сверху, снизу — значит, и источник где-то под ногами. Дуга же ломает этот шаблон: картин­ ка с небом простирается куда-то вдаль, а над поверхностью земли — вблизи разогретого асфальта — начинает искривляться (плотность горячего воздуха меньше, чем более холодного воздуха наверху). Свет будто не падает, а ска­ тывается с гиперболической горочки. Вот мозг и трактует это как отражённое от асфальта небо. Наверное, там лужа, что ж ещё. Солнечный диск, на закате касающийся горизон­ та, — это тоже мираж! На самом деле солнце уже зашло, но его лучи, проходя через атмосферу переменной плотности, изгибаются, достигая наших глаз из-под горизонта, и мы видим солнце выше, чем оно есть на самом деле. Л_Л

93

КАРТИНКИ МИРА

ИСТОРИЯ ТЕХНОЛОГИЙ

A / W >

94

© Kai Heinrich / Flickr CC BY-NC 2.0

к

/

Мегафауна эпохи воздухоплавания

\

*

Сто лет назад небо ещё принадлежало v гигантам

4

4 £

Артём Чернов

/ч

«Последние цеппелины 30-х годов... можно смело срав­ нить с атлантозаврами и бронто­ заврами мелового периода, — писал Станислав Лем в „Сумме технологии", в главе о сход­ стве эволюции организмов и механизмов. — Управляемый воздушный шар перед лицом угрозы со стороны аппаратов тяжелее воздуха явил „гигантизм", столь типичный для предсмерт­ ного расцвета вымирающих эволюционных ветвей».

1

/*/» V

M i t

•f4$t Г*

i.‘Wk

. ***^ C I •

KnTeiUt. • , Л.ишпчПА ^ Л11И! V 11«-и •

Почтовая открытка времён Первой мировой. Внезапное приземление немецкого дирижабля Zeppelin IV LZ 16 на плацу французской кавалерии в Люневиле (Л отари нги я), апрель 1913 года. Немцы объясняли посадку навигационной ошибкой и необходимостью по­ полнить запас горю­ чего, но историки не исключали, что это была провокационная демонстрация силы но­ вого оружия на спорной территории в преддве­ рии войны. Во время WWI это т цеппелин вёл разведку над Восточной Пруссией и принимал участие в бомбардиров­ ке Варшавы

95

ИСТОРИЯ ТЕХНОЛОГИЙ

КАРТИНКИ МИРА

Гибель одного из ранних немецких дирижаблей D eutschland I I (LZ 8 ) , который порывом ветра ударило о стену ангара 16 мая 1911 года в Дюссельдорфе. Пострадавших в инциденте не было. Дирижабль до это го за 3 месяца совершил 24 платных пассажирских рейса общей протяжённостью 2379 км

Примитивные, мелкие, хрупкие, но зато юркие и дешёвые самолёты первых поколений сыграли ту же роль могильщика титанов, что и первые млекопитающие. Гиганты в обоих случаях оказались тупиковой ветвью. Их вытеснила мелюзга. Впрочем, беглое знакомство с исто­ рией золотого десятилетия дири­ жаблей наводит на мысль, что тупик не был предопределён одним лишь развитием технологий. Причастны оказались и политика, и массмедиа, и просто случайность. Отработав технологию ещё до и во время Первой мировой, в мирные годы аккуратные и упорные немцы успешно и без громких аварий эксплуатировали свои громадные дирижабли, построив их более сотни. Несколько флагманов этого флота

выполнили в сумме около тысячи перелё­ тов через Атлантику, перевезли несколь­ ко десятков тысяч пассажиров. Возили трансконтиненталь­ ную почту. Совершали дальние перелёты в тропиках и в Арктике (в разной плотности воздуха — разные хи­ трости пилотирова­ ния). На цеппелинах были даже сигарные комнаты — и это на борту аппара­ та, наполненного водородом!Это пострашней, чем курить на бензо­ заправке. Но немцы обшивали курилки асбестом, делали в них одну на всех электрозажигалку, избыточ­ ное давление и воздушный шлюз (!), а у пассажиров отбирали спички ещё у трапа. И курили — не нервничая. В полёте ужинали за изящно сервиро­ ванными столиками, музицировали под рояль, выходили на балкончик у моторной гондолы посмотреть вниз на облака и спали в двухмест­ ных каютах. И всё это в многоднев­ ных полётах над Атлантикой, над морем Лаптевых или даже над Ама­ зонкой. «Мы сожалеем, что вместо ванн можем предложить почтен­ ным пассажирам лишь душ» — видели бы они салоны трансатлан­ тических авиалайнеров через 80 лет! Где коленки в подбородок и за курение — расстрел.

LZ 129 Hindenburg

7 6 ,4 м 245 м

96

© Clem Tillier / WikiMedia

11-80507 Водители припаркова­ лись на краю автобана, чтобы наблюдать за посадкой дирижабля LZ 129 Hindenburg, лето 1936 года

© SZ Photo / Scherl / Global Look Press

97

КАРТИНКИ МИРА

ИСТОРИЯ ТЕХНОЛОГИЙ

Строительство дирижабля Shenandoah на авиабазе ВМС в Лейкхёрсте, штат Нью-Джерси, США, примерно 1922 год

Строительство британского дирижабля R100, ставшего крупнейшим в мире в 1929 году

Но рано или поздно водородный дирижабль должен был взорваться. Случайность, халат­ ность, молния, диверсия конкурентов: летающий мега газгольдер — весьма уязвимая вещь. Если водород не заменить на негорючий гелий. Гелий в 1930-е годы уже вовсю производили в США, а вот в Германии его в нужном количе­ стве делать не умели. Американцы с энтузиаз­ мом взялись строить собственные цеппели­ ны: их самые амбициозные проекты «Акрон» и «Мейкон» не уступали «немцам» в размерах и мощи. Они даже интегрировали в себя эво­ люционных конкурентов: маленькие истреби­ тели-бипланы стартовали прямо из-под брюха гиганта со специальных подвесов — их тестовые полёты прошли успешно.

98

© National Photo Company Collection (Library of Congress USA)

© Science & Society Picture Library, piclib(S>nmsi.ac.uk / Global Look Press

99

КАРТИНКИ МИРА

ИСТОРИЯ ТЕХНОЛОГИЙ

Интерьеры пассажирских помещений дирижаблей Zeppelin (1929-1933) и Hindenburg (1936)

Экипаж ремонтирует обшивку LZ 127 Zeppelin после шторма над Атлантикой при полёте в Рио-де-Жанейро, 1934 год

100

© SZ Photo / Scherl / Global Look Press / Flickr / Public Domain

Но ни Штатам, ни Англии (где отгрохали дирижабль R-101 чуть ли не с танцполом на борту) не удава­ лось то, что так хорошо умели нем­ цы — водить гиганты аккуратно, с умом и строжайшим образом соблюдая дисциплину. Фатальные ошибки в управлении в нештатных ситуациях преследовали и англичан, и янки. Их гиганты рушились с неба. А немцам гелий так и не достался из-за Гитлера, которому никто его не хотел продавать (и трудно упрек­ нуть за это будущих союзников СССР во Второй мировой). Вот почему в 1937-м немецкий воздушный флагман «Гинденбург» (спроекти­ рованный под гелий, но довольство­ вавшийся водородом) величествен­ но взорвался перед объективами репортёров. И массмедиа планеты растиражировали кадры, «изменив­ шие мир». По сути, ветвь гигантов техноэволюции под корень обрубили именно фотожурналисты. Хотя кон­ куренты-аэропланы и лично Гитлер, конечно, тоже причастны. © imago/Arkivi, Science & Society Picture Library, piclib@inmsi.ac.uk.

SZ Photo / Scherl / Global Look Press

Маршруты полётов дирижабля LZ 127 Zeppelin в Арктику, Южную Америку и вокруг света

101

КАРТИНКИ МИРА

ИСТОРИЯ ТЕХНОЛОГИЙ

Немецкий дирижабль LZ 120 Bodensee, примерно 1919 год

102

© SZ Photo / Scherl / Global Look Press / Fings / Flickr / C C BY 2.0 / Everett Collection / Shutterstock/ U.S. National Archive / Flickr

Схема LZ 127 Zeppelin

Дирижабль USS Shenandoah, пришвартованный к кораблюпричалу USS Patoka, США, 1924 год

*

г

С тех пор минуло 80 лет. Давайте мысленно пройдёмся по коридорам цеппелина, летящего через Атлан­ тику. Вдохнём запах обивки, дерева и металла, ароматы из камбуза, со­ лёный ветер из приоткрытого окна в салоне для отдыха. Почувствуем лёгкую дрожь палубы, под которой пустота на километр вниз, до самых волн. Коснёмся крышки рояля. Заглянем в кабину к пилотам — она тут размером с капитанский мостик морского корабля, со штурвалом и огромными окнами от пола до потолка. Экономили на весе, но не на объёме, инженеры ещё не видели смысла в тесноте.

^

1t r ж A

Хвостовая рубка управления дирижабля USS А сгоп, примерно 1933 год

1 » j

Спустимся на этаж ниже: здесь живёт экипаж и сложена почта. Вернёмся наверх, к себе в каюту, накинем что-нибудь потеплее из чемодана под койкой и отправимся подышать морским воздухом по техническим коридорам внутри 240-метрового корпуса, способного вместить чуть ли не Нотр-Дам (без колоколен). Откроем дверь в металлическом боку и выйдем наружу, на решётчатый

103

КАРТИНКИ МИРА

ИСТОРИЯ ТЕХНОЛОГИЙ

Инженер идёт к гондоле двигателя LZ 129 Hindenburg в полёте над Боденским озером

мостик над пропастью — в поток ледяного ветра. Как в мультике Мияд­ заки. Главное — крепко держаться за перила. По специальным лестни­ цам можно даже вылезти на выпуклую «спину» летящего диплодока. Но это не для пассажиров, конечно. А нам пора в ресторан — быть мо­ жет, удастся перекинуться парой фраз с той дамой из номера 12-6. «Вы не курите? Я тоже. Мы с вами счастливчики — не надо выворачи­ вать карманы!» — «А не правда ли, здесь совсем не укачивает?»

104

Представьте, как этот двухэтажный стимпанк-отель в брюхе водород­ ного колосса три дня плывёт по воз­ духу, перемещаясь между континен­ тами. И, я уверен, у вас перехватит дыхание. «Неужели это было реаль­ ностью?» Обрубленная ветвь эволю ции, кажется, всё ещё чуточку ноет в нас фантомной болью. Как детская мечта о летающем корабле. Жаль, ни от одного из них не сохрани лось, кажется, даже гондолы. Только эти фотографии. л_л

© SZ Photo / Scherl / Global Look Press

© Everett Collection / Shutterstock

105

НАШ ТЕСТ

Сдаём э к з а м е н у й по глазированным

сыркамН^НЩН f Амина Алимурзаева,

/ч

Карина Аржановская, Ульяна Боровкова, Екатерина Катаранчук, Ева Миллер, Ксения Рыжкова, Елизавета Савельева, Ангелина Скобелева, Иван Смирнов, Анна Яковлева (корпункт «КШ» в Ханты-Мансийском автономном округе в рамках проекта «Читайбург») Куратор: Мария Горбатова (корпункт «КШ» в Санкт-Петербурге)

//

В процессе создания т е с та авторами было съедено 84 сырка. Из них 18 — с варёной сгущёнкой.

Глазированные сырки — любимое лакомство многих ещё с детства. Кто-то любит их за изысканное сочетание нежного творога и медленно тающего во рту шоколада, кто-то за разнообразие вкусов. Вывод один: мало кто может противиться великои притягательной силе ______ хотим узнать с ы о ко в М Ж Я П М Д И Л Д ! М Д об этом больше, верно? Тогда скорее за ЁГЭ — пройдя тест, вы сможете не только подтянуть школьные знания, но и узнать много интересного об этой вкуснейшей из сладостей — глазированном сырке

106

© Riccio da favola / Shutterstock

1. Уверены, что если бы во времена Александра Блока уже существовали глазирован­ ные сырки, то его стихотворе­ ние «Опять с вековою тоскою» могло бы звучать так: Опять с вековой тоскою Пригнулись к земле ковыли, Опять за туманной рекою Мы вкусные ели сырки... Какой художественный приём используется в этих сладких строках?

A. Литота Б. Звукопись B. Оксюморон Г. Анафора 2. На уроке десятиклассникам дали задание зашифровать слово «СЫРОК» одним из четырёх спо­ собов. Макс Исаев использовал шифр перестановки. Какой набор букв получился у мальчика?

A. ПОРЫС Б. РЫСКО B. ХЗСЧО Г. CSHJR

3. В холодильнике у гражданки Сидоровой припасены четыре ванильных сырка, два клубнич­ ных и пять шоколадных. Перед сном Сидорова сознательно съела один ванильный сырок. Ночью, не просыпаясь, она дошла до холодильника и под­ сознательно взяла оттуда ещё один. Какова вероятность того, что ей выпал клубничный сырок?

A. 0,3 Б. 25% B. 0,2 Г. 2

4 . Продолжим тему шифров, группа разведчиков получила задание выкрасть из генераль­ ного штаба противника секрет­ ный сырок. Важно добыть сырок с определённой начинкой, а она зашифрована с помощью кода. Код начинки такой: )..().(.)).(.((, а ключ к этому коду: Ш — (.); Н — ).;( В - ) . . ; Я — .((; И — ().; О — () ; Л — ; Е — ..(; Р — .)( : а — .(. ; ь — (. Разведчики справились с задачей. Рискуя жизнью, они выкрали у противника сырок. Что было у него внутри?

A. Ваниль Б. Вино B. Вишня Г, Варенье 5. Внутри сырка — творог, а в твороге много фосфора. Вот несколько высказываний об этом элементе: 1. Около двухсот минералов содержат фосфор, наиболее распространённый из них — апатит 2. В состав Д НК фосфор обяза­ тельно входит 3. Любой фосфор в небольших дозах безопасен для человека Какое из них верное?

A. Никакое Б. Все B. Только 1 Г. Только 2 Д. Только 3 Е. 1 и 2 Ж. 1 и 3 3. 2 и З © innakreativ / Shutterstock

6 . Согласно ГОСТу доля жиров

в творожных сырках может достигать 26%, что делает этот десерт страшным сном для худеющих. До какого вещества (веществ) расщепляются эти жиры в желудочно-кишечном тракте смельчаков, решивших пожертвовать фигурой?

A. Глюкозы Б. Аминокислот B. Белков Г. Глицерина и жирных кислот 7. У многих из вас любимой частью сырка является не тво­ рог, а другая его важнейшая часть — шоколадная глазурь. Как бы привычно ни звучало слово «глазурь», это заимство­ вание. А что означает исходное немецкое понятие?

A. Стекло Б. Удовольствие B. Сахар Г. Оболочка Д. Шоколад

8 . Пятнадцатилетняя девочка Катя решила стать бизнес­ меном и открыть своё ИП по производству глазированных сырков. Сможет ли она сделать это на законных основаниях?

A, Конечно сможет! Б. Сможет, если только мама с папой разрешат B. Не сможет, нужно подождать до 16 лет Г. Не сможет, нужно подождать до 18 лет

107

НАШ ТЕСТ

Ответы За каждый правильный ответ начисляйте себе 1 балл.

ВОПРОС 1. ОБ АЛЕКСАНДРЕ БЛОКЕ

ВОПРОС 5. О ФОСФОРЕ

Правильный ответ: Г (анафора). Какой же художественный приём позволит нам выразить чувства к сыркам? С помощью литоты мы их приуменьшим, через звукопись — будем повторять звуки, благодаря оксюморону — сочетать несочетаемое. А вот анафора — это повторение слов или фраз в начале строк. В первой и третьей строках у нас повторяется слово «Опять». Вот и мы опять и опять заявляем о нашей любви к глазированным сыркам.

Правильный ответ: Е (верны высказывания 1 и 2). Фосфор бывает разных модификаций: белый, красный, жёлтый, чёрный. Тот, который жёлтый, — страшный яд, смертельной может быть десятая доля грамма. Остальные высказывания верны. Да, фосфор входит во многие минералы. Самый известный из них — апатит, который схож по составу с основой наших костей и зубов И фосфор очень важен для организма, без него у нас не было бы ни скелета, ни генов, но энергии в клетках. Так что своим существованием мы обязаны в том числе и сырку, в котором творог, в котором фосфор.

ВОПРОС 2. О ШИФРАХ

Правильный ответ: Б (РЫСКО). Удалось почувствовать себя шпионом, то есть разведчиком? Шифр перестановки — тот, при котором для получения шифрограммы символы исходного сообщения меняют местами. РЫСКО — это тот же самый СЫРОК, только буквы расположены в другом порядке. А вот остальные слова как ни крути, сырка не получишь!

ВОПРОС 3. О БЕССОЗНАТЕЛЬНОМ СЫРКЕ

Правильный ответ: В (0,2). Дорогой друг, запомни, что вероятность события рассчитывается по формуле: благоприятное событие * количество возможных событий. Благоприятное событие — это количество клубничных сырков, их два. Всего сырков было 4 ♦ 2 + 5 = 11. После того как один был съеден, сырков осталось 10. Соответственно, вероятность вытащить его 2 * 10 = 0,2. Редакция на всякий случай предупреждает: есть по ночам не очень полезно.

ВОПРОС Л . О СЕКРЕТНОЙ НАЧИНКЕ СЫРКА

Правильный ответ: В (вишня). Попробуем понять логику наших разведчиков. Первый символ отгадывается довольно легко: В, ведь похожей шифровки нет у других букв. Далее можно запутаться, так как коды букв О и И похожи, но если заглянуть чуть дальше, то легко определить букву Ш. Становится ясно, что правильный ответ — вишня.

ВОПРОС 6. О ЖИРАХ

Правильный ответ: Г (жиры расщепляются до глицерина и жирных кислот). Белки, жиры и углеводы — слова, знакомые каждому. В организме белки расщепляются до аминокислот, углеводы — до глюкозы, а вот жиры расщепляются до глицерина и жирных кислот. Полученное знание хоть и не облегчит муки совести отважным любителям сырков, но даст им почву для размышлений на любимую «сладкую» тему.

ВОПРОС 7. О ГЛАЗУРИ

Правильный ответ: А (стекло). Хотя в глазури, которой покрыт сырок, действительно много сахара, она безусловно приносит удовольствие и, конечно, представляет собой оболочку, чаще всего шоколадную, слово это произошло от немецкого Glasur, производного от Glas — стекло. Так называли не только сладкий сироп, но и покрытие на керамических изделиях, закреплённое обжигом. На правильный ответ может натолкнуть созвучие с английским glass, которое также переводится как стекло. Борцам за правильность языка надо запомнить, что сладости «глазированные», а керамика — «глазурованная». А ещё — возможно, от того же самого древнего корня происходит и русское слово «глаз», но это не точно.

ВОПРОС 8. О СЫРКОВОМ БИЗНЕСЕ

Правильный ответ: Б (сможет, если мама с папой разрешат). Согласно российскому законодательству, ИП можно открывать с 14 лет. Но для этого нужно собрать кучу документов, включая разрешение от родителей. Подробнее об этом девочка Катя может прочитать в подпункте «з» пункта 1 Статьи 22.1 ФЗ № 129 «О государственной регистрации юридических лиц и индивидуальных предпринимателей». Пожелаем Кате удачи!

108

| - 8 баллов. Вы сырковый гений! С такими

результатами вас возьмут на бюджет в Российский государственный университет сыркоделия и глазированности.

5 баллов. Тоже неплохо. Но всё-таки стоит

поднять свой уровень эрудиции. Рекомендуем изучить классические научные работы вроде «Глазированные сырки в контексте новой парадигмы теории струн», «Сырки и сингулярность» и «Гносеология ванильного сырка».

0 -2 балла. Не расстраивайтесь! Вы просто

устали . Думаем, пара сырков поможет восстановить силы, и вы пройдёте те с т более успешно.

© Natalia_Kompaniets / Shutterstock

109

РУССКИЙ ШНОБЕЛЬ

Женские лица: улыбающиеся и нейтральные © / © Распущенные волосы повышают интеллект. Точнее — его внешнюю оценку f

Григорий Тарасевич ^ (при поддержке корре­ спондентского пункта «КШ» в Санкт-П етербурге)

Наш журнал продолжает выдвигать российских кандидатов на Ig Nobel Prize (Игнобелевская премия, она же Шнобелевская). Награда вручается за научные достижения, которые могут вызвать улыбку. Это вовсе не означает, что лауреаты сделали что-то глупое. Скорее, речь идёт о возможности представить исследование в комическом контексте. А иногда Шнобель и вовсе становится прологом к Нобелевке. Так, Андрей Гейм сначала получил шуточную премию за леви­ тирующую лягушку, а потом — главную научную награду за открытие графена

110

Морошкина И .В ., Иванчей И.И., Тихонов Р .В ., Карпов А.Д., Овчинникова И.В. Разработка и апробация «Российской базы нейтральных и улыбающихся женских лиц (RuNeS Faces)» / / Экспериментальная психология. 2018. Том 11. ИГ 2. С. 34-49.

© RuNeS Faces

Номинация Психология а что За разработку и апробацию российской базы нейтральных и улыбающихся женских лиц и дополнительное подтверждение корреля­ ции между умом и красотой Кому. Группе учёных факуль­ те та психологии Санкт-П етербургского государственного уни­ верситета и 55 герои­ ческим студенткам

• Так уж устроен наш мозг, что большую часть информации о человеке мы получаем, глядя на его лицо. При этом для предварительных выводов достаточно долей секунды.

/ Только не надо подозрений в гендерной дискриминации! Наверняка выбор девушек в качестве объекта для съёмки связан с тем, что на психфаке проще найти добровольцев это го пола. Надеемся, что скоро появится база данных и с юношами. А может, она уже появилась, только публикация пока не вышла.

Каждому учёному для эксперимента нужен инструмент. Физикам строят ускорители, астрономам — теле­ скопы. Биологам подавай пробирки с реактивами, микроскопы, мышей. Психологи тоже занимаются наукой. И им необходим качественный мате­ риал для экспериментов. Наверняка вы хоть раз читали новости в духе: « Выведена формула жен­ ской привлекательности!» Не будем придираться к заголовку: вполне возможно, за ним скрывается нор­ мальное научное исследование. Интереснее другое — как проводил­ ся эксперимент. Обычно это проис­ ходит так: испытуемым показывают фотографии и просят оценить привлекательность, ум, возраст, доход или какой-то ещё показатель, кото­ рый нужен учёным, исследующим межличностное восприятие А откуда взяты эти портреты, что это за люди? В отечественных исследо­ ваниях обычно используют фотогра­ фии из западных баз данных либо специально фотографируют коллег и знакомых. Оба варианта не очень удачные. Если брать иностранные фото, то корректности исследования будут мешать межкультурные и меж­ национальные различия. А если использовать собственные фотогра­ фии, то эксперимент невозможно бу­ дет воспроизвести, ведь стимульный материал у каждого учёного свой. За решение проблемы взялись учёные из Санкт-Петербургского университета. Они создали «Россий­ скую §азунейтральных и улыбаю­ щихся лиц (RuNeS Faces)»: «Нами была произведена фото­ съёмка 55 девушек в возрасте от17до 27лет, обучающихся на фа­ культете психологии СП бГУ и давших согласие на фотосъёмку и последу­ ющее использование фотографий в исследованиях. Каждая модель была дважды сфотографирована анфас с нейтральным выражением лица: один раз — с распущенными волосами, один раз — с собранными волосами. Исключение составили пять моделей с короткой стрижкой, которые были сфотографированы

только с одним типом причёски. Таким образом, было получено 105 погрудных фотопортретов... Помимо этого, каждая модель была сфотографирована ещё два раза: один раз — с улыбкой и с распущен­ ными волосами, один раз — с улыб­ кой, но с собранными волосами». Создание базы не ограничилось просто фотографированием деву­ шек. Для всех портретов были под­ считаны показатели морфометрии лица, например расстояние между зрачками, отношение ширины лица к его высоте, сердцевидность фор­ мы головы и так далее. Но и это не всё. Учёные набрали ещё добровольцев, на этот раз обоих полов и не знакомых ни с одной из моделей. Их попросили на ос­ новании фото оценить интеллект и привлекательность девушек. Ре­ зультаты оказались аналогичны тем, что получали зарубежные психологи. Оценка IQ положительно коррели­ ровала с оценкой привлекательно­ сти. То есть тот, кто кажется умным, кажется ещё и симпатичным. Кроме того, выяснилось, что «де­ вушки с длинными распущенными волосами в среднем получают чуть более высокие оценки привле­ кательности и интеллекта». А вот броский стиль — яркий макияж, глу­ бокий вырез, крупные украшения — способствовал снижению оценок интеллекта. л_л

ЕСЛИ СЕРЬЕЗНО...

На самом деле работа питерских психологов важная, полезная и в каком-то смысле пророческая. База данных была создана ещё в 2018 году. Уже тогда авторы о т­ мечали: «Всё большую роль играют социальные сети, получившие широкое распространение благодаря интер­ нету. И здесь первое впечатление, сформированное при восприятии часто весьма низкокачественного фотоизображения лица человека, становится основным посредником в его общении с другими людьми». Тогда учёные ещё не знали, что 2020 год станет годом «лица в окошке», ведь пандемия сделала мессенджеры и видеоконференции основным способом коммуникации.

11Л

ПРЕПРИНТ

ч

Почитаем о рыбках и китообразных •/ I .*

Название: Красноречие сардинки. Невероятные истории подводного мира

Крянреш

Автор:

■ Hitt*

Билл Франсуа

Издательство: ACT: C O R P U S 1

П еревод: Наталья Добробабенко

Очень трогательная книга. Автор — совсем молодой (ему ещё нет тридцати) французский учёный. Изначально он увлекался лодками: подводными, рыбачьими, транспортными — всякими. Увлечение перешло в серьёзное занятие гидродинамикой, а уже с неё он переключился на рыб. И написал диссертацию на тему «Механика жидкости, применяемая к плаванию косяками рыб». Но не подумайте, что в книге вас ждут термины и формулы. Наоборот! Это лирическое произведение о подводной жизни, напоминающее записки натуралистов советских времён. Некоторые фрагменты хочется читать вслух, как стихи. Подозреваем, что особо впечатлительные читатели после этой книги уже не смогут смотреть на суши или сельдь под шубой теми же глазами, что и раньше

112

У

.ч

Из главы*«Мир без тишины» ...Опустив голову в море в первый раз, вы обра­ щаете внимание на странный звук. Что-то вроде смеси звуковых помех, рокота и дребезжания, как будто слух неожиданно утратил чёткость. Но стоит поднять над поверхностью голову с зали­ тыми водой ушами, и вы тут же решаете, что на са­ мом деле ничего не слышали, что человеческие уши не приспособлены для слушания под водой, а вся эта какофония вам просто почудилась. На самом деле наши уши отлично работают под водой. И только что вы слышали голос моря и его первую историю. В ней смешались сразу все истории, которые рассказывает море. Море полно звуков, их в нём ещё больше, чем в нашей воздушной среде. Звук — это вибрация материи. Вода плотнее воздуха и потому лучше вибрирует и, соответственно, лучше переносит звук. В воде он проникает дальше, чем свет, и преодолевает многие километры, не затихая.

Поэтому голос моря состоит в том числе из зву­ ков, источники которых нам не видны. Отдыхая на пляже, мы даже не догадываемся о существо­ вании этих звуков, протягивающих ниточку между нами и теми, кто издаёт их где-то вдали. Бормотание в наших полных воды ушах — это суп из шумов. Многочисленные голоса перемешаны в нём наподобие измельчённых овощей в супепюре. Мы различаем отдельные ноты, словно составляющие аромата духов, из звуков собира­ ются композиции, которые неожиданно всплы­ вают, а потом так же неожиданно улетучиваются. Как разные инструменты оркестра, каждый голос моря имеет свою высоту и длину волны и в этом диапазоне распевает свой рассказ. Смесь звуков разной высоты образует сбиваю­ щий с толку шум, который, как кажется, наполняет наши уши, не пытаясь, впрочем, их затопить Океанологи, специализирующиеся на акустике, называют его шумовым фоном моря.

© Willyam Bradberry / Shutterstock

113

ПРЕПРИНТ

Вслушаемся в него. Сначала мы слышим басы. Море рокочет и гремит, напоминая храп. Этот шум самый интенсивный под водой, он — эхо стихий: волн, разбивающихся о берег, ветра, гуляющего по поверхности моря, а также Земли и её капризов. В храп вплетается треск полярных айсбергов, звуки сейсмических толчков вблизи океанических хребтов, дыхание дальних штормов. Отзвуки этих катаклизмов долетают издале­ ка. Они низкие, утомлённые дальней дорогой и образуют фоновое сопровождение морского оркестра. А ещё слух ловит что-то вроде погремушечного треска маракасов: это звуки дождя, пузырьков пены на поверхности, встречи газо­ образной и жидкой сред. Заодно различается долгое скрипичное вибрато, которое распространяется на десятки кило­ метров: это скрежет судовых двигателей, шум металла, свист корабельных винтов. Дороги в море такие же шумные, как привычные нам автострады, но простираются гораздо дальше. Проплывающий контейнеровоз производит под водой не меньше шума, чем взлетающий самолёт. Более мелодичные распевы тщетно

114

пытаются перекрыть этот грохот. Можно уловить нечто похожее на посвисты флейт или труб — эхо китовых голосов. Музыка моря полна смысла, к расшифровке которого наука только приступает. В ней есть любовные песни, колыбельные, убаюкивающие китят, застольные гимны сельдей, сопровожда­ ющие их пирушку. А некоторые мелодии, судя по всему, исполняются просто ради наслажде­ ния музыкой. Хотя пение китов зачастую сложно чётко разли­ чить, их голоса составляют значительную часть шумового фона во всех океанах. Потому что киты общаются через моря и умеют делать это так, что их слышно на огромном расстоянии. Они создали собственный подводный телефон, чтобы переговариваться друг с другом на дальних дистанциях.

© Divefriday / Shutterstock

Финвал — один из видов китов. Занимает второе место среди самых крупных животных планеты, уступая лишь своему близкому родственнику - синему киту. Масса одного финвала может доходить до 70 тонн, то есть одна такая зверюга весит столько же, сколько тысяча человек средней упитанности. — Прим. «КШ».

Телефонная сеть китов работает благодаря дав­ лению и температуре. В море имеется два слоя воды: прогреваемые солнцем поверхностные воды и глубинные холодные слои. На границе этих двух зон, называемой термоклином, или слоем температурного скачка, температура резко падает. Вы наверняка не раз это замечали во время купания, когда задевали ногой одно из «холодных течений» на глубине. В открытом море феномен усиливается: вода очень быстро теряет двадцать градусов на нескольких десят­ ках метров глубины. Как раз на этой границе между тёплой и холод­ ной водой звук попадает в ловушку. Поднимаясь к поверхности, он отражается от тёплой воды, поскольку высокая температура ускоряет его распространение, изгибая траекторию звука книзу. Опускаясь, он отскакивает от глубинных вод, где давление выше, и в результате тоже ускоряется, но на этот раз движется по изогну­ той вверх траектории. Таким образом, звук ока­ зывается в западне между слоями воды на глу­ бине термоклина. Когда киты поют строго в этом звуковом канале, между тёплым и холодным слоями, их голоса отражаются от границ термо­ клина и перемещаются по прямой, не теряясь и не затихая, на тысячи километров — точно так же, как свет передаётся по оптоволокну.

Финвалы , или обыкновенные полосатики Среди­ земного моря, судя по всему, используют та­ кой телефон (учёные называют его глубинным звуковым каналом), чтобы исполнять серенады и назначать свидания, причём на расстояниях больше двух тысяч километров друг от друга. Только если окажешься в нужном месте и если к тому же повезёт, удастся чётко различить мело­ дии китовой песни, потому что эти звуки вплетены в шумовой фон моря и их можно услышать в любом океане, опустив голову под воду. Внимательно слушать океанический шум и анализировать его ноты — одна из методик, с помощью которых спе­ циалисты, изучающие китообразных, оценивают размер популяций редких видов китов. Они используют слух для наблюдения за живот­ ными, за которыми не всегда можно наблюдать визуально. Каждый вид китов наделён собствен­ ным голосом и имеет свою звуковую волну, как если бы для обсуждения волнующих их проблем был выделен специальный частотный диапазон. В 1989 году гидрофоны поймали в Тихом океане призыв самого одинокого в мире кита. Он испол­ нял песни, характерные для финвалов, но на час­ тоте 52 герц, что соответствует самой низкой ноте трубы. Это явно более высокий звук, чем у его сородичей, которые общаются на частотах от 10 до 35 герц. Получается, что этот кит разго­ варивает, поёт и продолжает звать своих сопле­ менников, десятилетиями не получая ответа. Он одиноко блуждает в безбрежных океанических просторах, и только гидрофоны океанологов из года в год слышат его призывы. Никто не знает, почему у него такой странный голос. Некоторые полагают, что этот кит — гибрид синего кита и финвала, другие считают, что у него генетиче­ ский порок, кто-то утверждает, что у него врож­ дённая глухота, помешавшая настроить голос. Никому не известно, встречал ли он в безбреж­ ных морях других китов, а если встречал, то что чувствовал, видя их, но не имея возможности с ними поговорить. Никто никогда его не видел, хотя по звукам пения нетрудно отследить его оди­ нокую миграцию. Для людей этот кит существует только в его песне, той самой, которая изолиро­ вала беднягу от ему подобных; песне, которую он, не теряя надежды, неустанно исполняет снова и снова в пустынных пространствах океана. В Атлантическом океане есть отдельный вид китов, издающих неидентифицированные зву­ ки, — никто никогда не видел ни одного пред­ ставителя этого вида. Исследование структуры звуков показало, что эти китообразные входят в семейство клюворылых китов, отличающихся крайней робостью.

115

ПРЕПРИНТ

Всплывая на поверхность, они не выдувают столб конденсированного пара, так называемый фонтан, а при приближении судов торопятся уйти на глубину. Это странное семейство: ред­ кие представители клюворылых китов, которых иногда удавалось заметить, обладают длинными коричневыми тушами в пятнах и клыками, напо­ минающими кабаньи. Они охотятся на кальмаров на глубинах до 2900 метров, что является рекор­ дом для морских млекопитающих. В конечном счёте именно голоса этих скрытных животных дали нам больше всего информации об их по­ ведении и позволили лучше их узнать. И даже открыть сам этот новый вид, недоступный пока человеческому глазу! Океан полон таких тайных историй и робких созданий, которым очень хочется рассказать о том, что им известно. Эти пугливые существа хранят в своих одиноких зву­ ках сокровища, но не решаются ими поделиться. На фоне низких звуков морского шума выделя­ ются более высокие голоса. Стоит приблизиться к берегам или рифам, и слышишь настоящий хоровой концерт, в котором участвуют самые разные местные жители. Это поют рыбы. Они разговорчивее птиц в лесу и затопляют море своим гамом, причём все исполняют свои партии по-разному. Чтобы издавать звуки, некоторые рыбы поль­ зуются плавательным пузырём — наполненным газом мешком, который находится у них в брюш­ ной полости и позволяет держаться в толще воды. Они задействуют пузырь как барабан, словно наевшиеся дети, стучащие кулачками по животу. Все мы когда-то так делали. Постукивая по животу специальной брюшной мышцей, горбыль каркает, групер ворчит, а мор­ ской петух хрюкает. Их голоса напоминают сиг­ налы туманного горна, соло на ударных или гудок сирены в телевизионных играх. Некоторые рыбы слышны на берегу, другие тихонько шепчут. Атлан­ тическая треска болтливее пикши или серебристой сайды; песня горбыля звучит ниже, чем у окуня.

Ставрида и солнечный окунь предпочитают более высокие звуки и скрипят зубами, исполняя скрежещущие мелодии. Что до морского конька, то он играет на ксилофоне, почёсывая шею костистыми гребешками на задней поверхности головы, тогда как сом стрекочет, заставляя вибрировать свои шипы. Однако никто пока не сумел определить, за счёт какого гидродина­ мического механизма скромный бычок, завсег­ датай луж, оставляемых приливом, исполняет свои любовные песни, просто продувая воду через жабры. Когда над густонаселёнными коралловыми рифами встаёт солнце, уровень громкости рыбьих песен не уступает шуму в баре во время «счастливых часов». Но это пустяк по сравне­ нию с мексиканским горбылём: когда эти рыбы сбиваются в стаи, чтобы начать нерест, громкость издаваемых ими звуков превышает 200 деци­ бел и оглушает проплывающих неподалёку китообразных. Прислушавшись к шуму моря, омывающего наши берега, первым делом замечаешь потрескивание и дребезжание, что-то вроде похлопываний, много­ численные и хаотичные звуковые вспышки. Это выступают солисты морского оркестра. Дребезжание исходит от закрывающихся морских раковин, от пасущихся на скалах морских ежей, трущихся панцирями о камни, от креветок, пощёлкивающих клешнями...

^ До начала XX века большинство иссле­ дователей были уверены, что рыбы абсолютно глухи и немы. Оказалось, что это совсем не та к . Сейчас ихтиологи учатся управлять рыбами с помощью звуков, подобно тому как мы даём собаке команду «Ко мне!» или «Фу!». Это нужно, например, для рыбо­ ловства — приманивать добычу. Или наоборот отпугивать от опасных

объектов, чтоб сохранить рыбьи популяции. К стати , одними из первых такие эксперименты провели учёные из МГУ ещё в 6 0 -х годах XX века: они пытались управлять поведением черноморской хамсы. Сейчас такими исследованиями активно занимаются учёные из Всероссийского НИИ рыбного хозяйства и океанографии. — Прим. «КШ».

Раки-богомолы умеют щёлкать клешнями так сильно и быстро, что вода начинает бурлить и генерирует звук, напоминающий ружейный выстрел, — самый громкий из всех подводных звуков. Лангусты же считают себя более музыкальны­ ми: они играют усами на скрипке. Когда они трут усами у основания глаз, срабатывает тот же принцип трения, что и у смычка, когда он сколь­ зит по струнам, вызывая вибрации. А панцирь усиливает звук, словно резонаторный ящик. Это единственные известные живые суще­ ства — если не считать музыкантов, — которые производят звуки таким способом. Увы, играют лангусты фальшиво, а их музыка больше всего напоминает скрип дверей. Этот невыносимый скрежет они издают, чтобы отпугивать хищников. Иногда звуки моря перемешиваются, образуя более масштабную мелодию. Морские гребеш­ ки — существа пугливые, особенно если по­ близости появляются осьминоги или морские звёзды, всегда готовые ими полакомиться. Они постоянно следят за всем, что их окружает, с помощью ряда синих с чёрным глаз. Да, у них имеются глаза, что для моллюсков скорее ред­ кость. При малейшей тревоге морской гребе­ шок пускается наутёк, очень быстро открываясь и закрываясь, — это позволяет ему двигаться на реактивной тяге в толще воды. Гребешок хлопает ракушкой ещё и для того, чтобы вытолкнуть отработанную воду и раздра­ жающие песчинки, он словно чихает под водой. Эти хлопки, напоминающие щёлканье каста­ ньет, и чиханье являются частью подводного звукового пейзажа бухты Сен-Бриё в Бретани.

Морские гребешки используют эти шумы не для того, чтобы поговорить друг с другом, зато они могут многое рассказать нам. Если послушать их пение и узнать, на какой частоте они щёлкают, можно выяснить, чистая ли вокруг вода и мно­ го ли в округе хищников. Гребешки сообщают океанографам о состоянии моря, о биологиче­ ском здоровье их среды обитания. Симфония чиханья открывает для науки кое-какие тайны жизни гребешков. В звуковом фоне морей есть шумы, недоступные нашему слуху. Это, с одной стороны, слишком низкие для нас инфразвуки: шум перемещаю­ щихся водяных масс, движения рыб, бурления волн. На другом конце спектра ультразвуки — слишком высокие, чтобы их можно было услы­ шать: дребезжание эхолокаторов дельфинов, а заодно и шум тепловых колебаний молекул воды. В последнем случае мы оказываемся на границе самого определения звука, потому что этот термический шум создаётся частица­ ми той материи, которая, как считается, как раз и переносит звук. Это шум особый, почти призрачный и, конечно, самый сокровенный из океанских звуков. Шум самой воды как тако­ вой, а не шум, создаваемый её перемещением, или её обитателями, или её течениями, — нет, это шум её молекул, её материи, её собствен­ ного существования. Такую музыку сложно себе представить. О чём может рассказать вода, на что похож её голос? Наука утверждает, что это белый шум, абсолютно хаотический и очень мощный. Это уточнение мало что даёт для прояснения его сути. Дельфины различают этот особый шум — для них он добавляется к шумовому фону моря. Для них он, наверное, прежде всего помеха, иска­ жающая сигнал их эхолокаторов. Но кто знает, вдруг они умеют проникать в тайны океана, запи­ санные в этой недоступной человеку песне... Шумовой фон моря — это звуковая руда, в которой растворены голоса тысяч невидимых существ, рассказывающих нам свои истории. Шторм и молекула воды, синий кит и креветка — в этом общем концерте у всех собственный ритм и тембр, каждый бросает в попурри свою щепотку нот. Наука или воображение наделяют эту смесь смыслом, по-своему интерпретируют смутную и чудесную мечту. Какое сладостное головокру­ жение охватывает, когда говоришь себе, что все эти голоса обращаются к тебе сквозь бульканье в твоих залитых водой ушах! И что до тебя доно­ сится эхо всех морских историй! л_л

© Fata Morgana by Andrew Marriott / Shutterstock

117

Стажировки в исследовательских центрах Huawei Присоединяйся к центрам исследований и разработок Huawei Исследуй будущее вместе с нами

AI, NLP

Машинное обучение

Алгоритмы и структуры данных

Математическое моделирование

Э© C/C++

1 Java

♦ Python

Системное программирование

Нейронные сети

«А MATLAB

к Kotlin

во Go

9 Москва 9 Санкт-Петербург 9 Дунгуань career.huawei.ru/rri

HUAWEI

ИГРА

f

Андрей Константинов /Ч

Зима, холод и мрак, пандемия — да это просто идеальное время, чтобы скоротать вечер, а то и весь день, за настольной игрой с семьёй или друзьями! Но, конечно, у вас должна быть шляпа — в этом выпуске игротеки «Кота» мы признаём только игры со шляпой, а все прочие игнорируем. Предлагаем на выбор три такие игры, каждая из них интересна по-своему

Научные экивоки Для игры вам понадобятся кубик и часы, отмеряющие секунды. Один из игроков следит за временем, другой ведёт подсчёт очков. Начинает самый младший, дальше ход передаётся по часовой стрелке. Игрок тянет из шляпы бумажку, зачитывает слово, не показывая его, и бросает кубик. В зависимости от вы­ павшего числа игрок должен за минуту объяснить термин одним из шести способов:

1

Нужно произнести слово задом наперёд — начиная с последней буквы.

2

Нужно объяснить термин, не используя однокоренных слов*

3

Нужно объяснить термин, заменяя все одушевлённые сущ ест­ вительные словом «тварь», а неодушевлённые — словом «штука».

4 Нужно нарисовать термин. Говорить вообще нельзя.

5Нужно показать термин жестами, не указывая на предметы.

6

Число игроков: от 4 до 10 человек. Как подготовиться: хозяин дома нарезает карточки (разрезает любые чистые листы на маленькие прямо­ угольники). Участники садятся за стол и пишут на листочках научные тер­ мины — например, атом, личинка, тревожность, плацебо, диссертация. Только не забывайте про гуманитар­ ные науки! И не используйте совсем уж зубодробительные слова, извест­ ные только узким специалистам. Можно договориться и включить в игру имена собственные (допу­ стим, Менделеев) и устойчивые сло­ восочетания (таблица Менделеева). Чем больше терминов вы напишете, тем выше ваши шансы на победу! Написали слово — складывайте листочек пополам и кладите в шляпу. Если шляпа полна, можно начинать!

«Данетка». Нужно угад ать термин, задавая вопросы, на которые можно отвечать только «да» и «нет».

Игроки наперебой выкрикивают термины, стараясь угадать. Если кто-то за минуту справится, он, как и объяснявший, получит столько очков, сколько выпало на кубике. Есть одно исключение для шестёрки: если за минуту «данетку» разга­ дать не удалось, время продлевается ещё на минуту, но зага­ давший и угадавший в случае успеха получат не 6 очков, а 3. Если слово никто не угадал, ведущий зачитывает его в нази­ дание остальным. Играть можно, пока один из участников не наберёт 21 очко, а можно — пока не кончатся карточки.

Шляпа классическая Участники делятся на пары. Если это невозможно (число нечёт­ ное), пары и игрок, который следит за временем, всякий раз меняются, чтоб каждый успел сыграть с каждым. В этом случае подсчёт очков ведётся не для пар, а для конкретного участника. Один из игроков в паре должен за минуту объяснить другому как можно больше терминов из шляпы. Если слово не уга­ дано, карточка отправляется обратно в шляпу. Игра идёт до последней бумажки!

Шляпа, женатая на экивоках Всё как в классической шляпе, но только в первом туре. Когда все игроки по разу объяснили слово партнёру, начинается вто­ рой тур: теперь надо объяснить термин всего тремя словами. В третьем туре — двумя. В четвёртом надо рисовать, в пя­ том — показывать слова, а если останутся бумажки на шестой, вспомните про «штуку» и «тварь».

119

НАУЧНЫЙ АНЕКДОТ

Слушатели — из тех, кто знает про Гейзенберга, Гёделя и Хомского, — часто повторяют эту по­ следнюю фразу: «Да вы неправильно рассказы­ ваете анекдот! На самом деле они там говорят совсем другое». Но как рассказать его правильно? Давайте для начала вспомним его героев.

^Андрей Константинов

Внутри и снаружи анекдота / V W W \ Заходят Вернер Гейзенберг, Курт Гёдель и Ноам Хомский в бар. Гейзенберг смотрит по сторонам и говорит: «Мы втроём в баре, да ещё и в таком составе! Похоже, мы в анекдоте. Меня беспокоит вопрос: смешной он или нет?» Гёдель на секунду задумывается и отвечает: «Пока мы внутри анекдота, мы не сможем сказать, смешной он или нет. Чтобы это понять, нужно взглянуть на него снаружи». Хомский смотрит на них и говорит: «Анекдот смешной, но вы неправильно его рассказываете».

120

Вернер Гейзенберг — физик с философским складом ума, один из создателей квантовой механики — теории, показавшей, что микро­ мир совсем не похож на наш мир. Он сформулировал принцип неопределённости для квантовых объектов: чем точнее определено положение частицы, тем менее точно известен её импульс, и наоборот. А значит, мы в принципе не можем узнать реальность во всех деталях. В нашем случае Гейзенберг понимает, что находится внутри особого мира — в анекдоте, который служит здесь аналогом квантового мира. Имеется и какая-никакая неопределённость— по поводу того, смешной ли анекдот. Курт Гёдель — математик, сформулировавший и доказавший теорему о неполноте, из кото­ рой следует, что в любой формальной системе останутся недоказанные утверждения, сформу­ лированные на языке этой системы, но недока­ зуемые в её рамках. Изнутри анекдота нельзя понять, что он смешной, — отличная метафора! Ноам Хомский (вообще-то Ноум Чомски, но та­ кова сложившаяся у нас традиция написания его имени) — лингвист, прославившийся теорией о том, что мы понимаем речь и говорим, пользу­ ясь врождёнными, генетически запрограммиро­ ванными синтаксическими структурами, встро­ енной в мозг «универсальной грамматикой», заставляющей, например, в любом высказывании выделять действие (сказуемое), субъекта дей­ ствия (подлежащее), его признаки и т. п. То есть Хомский описывал структуры, определяющие, что за чем надо рассказывать. Кому, как не ему, знать, правильно ли мы рассказываем анекдот! Можно, конечно, предлагать и свои варианты реплик этих трёх мудрецов, если вам кажется, что они могли бы выразить свои идеи в анекдоте по­ лучше. Допустим, Гейзенберг, писавший о необ­ ходимости наблюдателя для того, чтобы настала определённость, мог бы сказать: «Похоже, мы в анекдоте. Надо, чтобы кто-то его прочитал, а то непонятно, смешной он или нет». Хомский мог бы ответить: «Анекдот смешной, вот только чтоб его понять, надо быть профессором философии...»

75 ЛЕТ АТОМНОЙ ПРО/И ЫШ/1ЕННОСТИ О ПЕРЕЖ АЯ ВРЕ/ИЯ

ВСЕ ОБ ИСТОРИИ АТОМНОЙ ПРОМ ЫШ ЛЕННОСТИ НА ATOM 75.RU

НАУКА

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

НАЦИОНАЛЬНЫЕ ПРОЕКТЫ РОССИИ

НАУКА. ТЕРРИТОРИЯ ГЕРОЕВ

С о в р е м е н н ы е у ч е н ы е — и с т и н н ы е ге р о и н а ш е го врем ени. Они ср а ж а ю тся п р о ти в проблем п л а н е та р н о го м а с ш та б а — о п а с н ы х в и р усо в , э к о л о ги ч е ск и х к а та с тр о ф , к л и м а ти ч е ск и х и зм ен ен и й и не то л ько . Х о ч е ш ь у з н а ть б о л ьш е — р е ги стр и р у й ся на са й те п р о е к т а н а у к а .н а ц и о н а л ь н ы е п р о е к т ы .р ф . у ч а с тв у й в к о н к у р се и в ы и гр ы в а й ц ен н ы е при зы ! С т а н о в и с ь ге р о е м !

ЭКСПЕДИЦИЯ

Д а, н аука — это ув л е ка те л ь н о . Не вер и ш ь? М ы теб е это д окаж ем ! С к о р е й с к а н и р у й Q R -к о д и р е ги с тр и р у й с я на са й те ! Н ачн и в ы п о л н я ть за д а н и я уж е се й ч а с, копи б аллы и о б м е н и вай их на п о д ар ки П ом ни, са м ы е а к ти в н ы е п о л у ч а т ц ен н ы е призы !