Разные разности

Иллюстрация Петра Перевезенцева

Пятнадцатого января 2022 года произошло сильное извержение подводного вулкана Хунга-Тонга–Хунга-Хаапай на архипелаге Тонга в южной части Тихого океана. Взрыв был одним из самых мощных из когда-либо наблюдавшихся. Он вызвал разрушительные цунами, которые оставили тысячи людей без крова. В атмосферу был выброшен высоченный столб пепла и воды. Но вот насколько он был высок?
За вулканом Тонга наблюдают три геостационарных метеорологических спутника. Во время самого извержения спутники делали снимки каждые 10 минут. Благодаря этим аэрофотоснимкам с разных точек, исследователям из Оксфордского университета удалось измерить высоту шлейфа.

Они применили так называемый эффект параллакса, с помощью которого в свое время было определено среднее расстояние от Земли до Солнца, расстояние до Луны.

Чтобы понять, как это работает, закройте один глаз, вытяните руку перед собой и поднимите большой палец. Посмотрите на него, зафиксируйте его положение относительно фона. А теперь закройте этот глаз и откройте другой. Будет казаться, что ваш большой палец слегка сместился на фоне. Измеряя это видимое изменение положения и комбинируя его с известным расстоянием между вашими глазами, вы можете рассчитать расстояние до большого пальца.

Это происходит потому, что наши глаза расположены на некотором расстоянии друг от друга, так что прямые линии, проведенные от пальца к глазам, образуют угол. Если продолжить эти прямые до фона, они укажут два разных положения пальца. Чем ближе палец к глазам, тем больше этот угол и тем больше кажущееся смещение.

Результаты показали, что шлейф достиг высоты 57 км. Это значительно выше, чем у предыдущих рекордсменов. Шлейф вулкана Пинатубо, проснувшегося на Филиппинах в 1991 году, дотянулся до 40 км в высоту. А извержение вулкана Эль-Чичон в Мексике в 1982 году дало шлейф высотой 31 км.

Итак, исследователи впервые столкнулись с вулканом, который своим извержением и выброшенной породой пробил не только тропосферу, нижний слой атмосферы, но и всю стратосферу и проник в мезосферу, которая начинается примерно в 50 км над поверхностью Земли.

Надо сказать, что еще 10 лет назад точно определить высоту вулканического шлейфа было невозможно, потому что не было такого хорошего спутникового покрытия. Оксфордские исследователи теперь намерены создать автоматизированную систему для вычисления высот вулканических шлейфов с использованием метода параллакса.

А какая, в сущности, разница, на какую высоту протянулся вулканический шлейф? Зачем преодолевать такие сложности, чтобы ее измерить?

Интерес не праздный и не случайный. Мощное извержение вулкана Кракатау, случившееся в 1883 года, выбросило в атмосферу более 20 км³ породы. Огромное количество диоксида серы попало в стратосферу и разнеслось по всей планете. Можно сказать — накрыло ее.

И в результате через год температура на Земле снизилась в среднем на 1,2 градуса. Почему? Потому что и мелкодисперсные частицы, и капельки воды, в которых растворились сернистые соединения, так называемые сульфатные аэрозоли, рассеивают и поглощают солнечные лучи.

Аналогичный эффект дало извержение вулкана Пинатубо на Филиппинах в 1991 году. Тогда среднегодовые температуры во всем мире снизились и держались на низкой отметке два года.

Определенно, извержения вулканов положительно влияют на охлаждение планеты. Это инструмент, которым пользуется природа, чтобы регулировать климат на Земле.

Но высоту шлейфа и состав важно знать еще и потому, что мелкодисперсные частицы могут оседать на поверхностях двигателей самолетов, плавиться и выводить их из строя.

Так что изучать вулканы и их шлейфы, их высоту и состав — крайне важно. Глядишь, и человек обучится у природы и сможет сам охлаждать планету.

Иллюстрация Петра Перевезенцева

Когда собирается толпа людей, тесно прижатых друг к другу, кажется, что сам воздух электризуется. Но, похоже, так оно и есть, ведь одежды людей трутся друг о друга, и возникает статическое электричество.

А кстати, заряжаются ли таким образом муравьи, которые живут в тесноте и постоянно трутся друг о друга? Или пчелы в рое или в полете, когда с невероятной частотой машут крыльями и трутся тушками о воздух и пыль? Ответ — да.

На самом деле, тут для статического электричества раздолье. Потому что покровы и муравья, и пчелы, а они, кстати, биологические родственники, состоят из твердых хитиновых оболочек и конструкций. Хитин и хитозан, эти природные полимеры, очень жесткие и не проводят электрический ток, то есть изоляторы. Они входят в состав панциря краба, например.

Так вот этого хитина и хитозана у муравьев и пчел полно. А еще куча всяких волосков на поверхности. Так что электризуются они прекрасно. Но почему я ни разу не видела, чтобы между ними проскакивала хоть какая-нибудь искорка? Наверное, потому, что они электризуются примерно одинаково. То есть между ними разность потенциалов маленькая.

Пошла и почитала про электрические способности пчел. Потрясающе! Они могут заряжаться отрицательно, и тогда им легко летать, потому что электрическое поле Земли поднимает их. А могут заряжаться положительно, и тогда электрическое поле прижимает их к Земле. А могут быть диполем, когда спинка положительная, а пузико — отрицательное.

Заодно выяснила, что статическое электричество — это только один из способов хапнуть себе электрический заряд. Причем — небольшой заряд, потому что электризация трением сильна, если трутся разнородные вещества, при трении однородных электризация слабее. Есть и другие способы. Например, пчелы умеют сажать на себя заряженные ионы из воздуха, которые образуются под воздействием космических лучей. И даже известен электрический заряд, который несет на себе пчела — несколько пикокулонов.

А зачем им заряды? Чтобы, например, экранировать свое гнездо, рой, улей от внешних факторов. В общем, сложнейшее инженерное создание эта пчела.

И тут ученые из Бристольского университета задались вопросом — могут ли вот эти крошечные заряды, которые пчелы носят на себе, всерьез влиять на атмосферное электричество?

Ученые проводили эксперимент на полевой станции Бристольского университета, где есть несколько ульев с медоносными пчелами. Исследователи располагали около ульев датчик, определяющий электрическое поле вокруг себя, и смотрели, как менялась разность потенциалов между поверхностью Земли и точкой над ней, то есть датчиком, когда к нему приближался рой пчел той или иной плотности.

Оказалось, чем плотнее рой, тем сильнее влияние. Типичный рой повышал напряженность в среднем на 100 вольт на метр. И это совсем не мало, потому что напряженность электрического поля Земли при нормальной погоде составляет от 100 до 300 В/м, при грозе — до тысячи.

Итак, чем больше и плотнее рои насекомых, тем заметнее их вклад в атмосферное электричество. А каким может быть максимальный эффект такого рода? Исследователи изучили с этой точки зрения роение пустынной саранчи. И были шокированы результатами.

Оказалось, что рой пустынной саранчи способен повысить плотность заряда так же, как и электрическая буря. То есть летящая туча саранчи, площадь которой может достигать тысячи квадратных километров, это своего рода грозовая туча — электрического заряда внутри нее до черта.

Так что рой саранчи вполне сопоставим с метеорологическим явлением. Впрочем, те, кто видел стаю саранчи, согласятся с этим и без всякого исследования. А вот мотыльки и бабочки не создают ощутимого заряда, потому что не собираются в плотные рои и стаи.

Ученые убедились, что биогенный фактор в формировании атмосферного электричества присутствует. И это не только пчелы и саранча, но и множество других летающих насекомых, которые могут подниматься над землей на несколько километров и нести на себе электрические заряды — от пикокулонов до нанокулонов.

И сдается мне, что тут участвуют не только пчелы, саранча и другие насекомые, но и микробы, и птицы, летающие стаями. Вот вам еще одно подтверждение того, что все в этом мире, живое и неживое, замешано в единый коктейль, все связано со всем и влияет друг на друга. И даже такая мелочь пузатая, как саранча, может тягаться с грозовой тучей, изрыгающей молнии. Все же велика Природа, мать наша!

Иллюстрация Петра Перевезенцева

Не знаю, как вы, а я очень боюсь природных стихий — землетрясения, наводнения, цунами. Потому что человек не может их ни остановить, ни предотвратить, хоть и пытается. Допустим, от вулкана можно убежать, он стоит на месте, хотя его раскаленная лава и течет, но все же медленно. Можно и от цунами рвануть в гору, если есть гора и ты знаешь о цунами хотя бы за 15 минут до его прихода.

От лесного пожара, которых сегодня на планете очень много, тоже можно убежать. Что и делают люди и звери. А вот что делать растениям? Они привязаны к месту, бегать не умеют. Поэтому нет у них никакой иной судьбы, как погибнуть в огне. Но, оказывается, не все так линейно.

На месте погибших растений появятся новые. Семена взойдут, корни пустят новые побеги. Проснутся семена, годами пролежавшие в почве в состоянии покоя, и пойдут в рост. Но это уже будут другие растения. Это будут растения, прошедшие огонь и получившие опыт, который помог им стать лучше.

Команда исследователей из Университета Миссури изучала, как почва после лесного пожара, насыщенная дымом, изменяет жизнь растений. И оказалось, что влияние благотворное. Растение лучше и активнее растет, как будто включает на полную катушку все резервы. На самом деле, деревенские жители это знают — наблюдали.

Чтобы внимательно изучить этот феномен, исследователи провели модельные эксперименты в лаборатории. Они имитировали почву после пожара, добавляя в обычную почву пищевую добавку «Жидкий дым». Эта жидкость содержит конденсат дыма от сгорания древесины, растворенный в воде. Экспериментальным растением был подсолнух.

Исследование было серьезным и довольно сложным, потому что ученые использовали радиоизотопы и рентгенографию, чтобы проследить транспорт сахаров по всему растению и понять, как он изменился. Именно от этого зависят рост и развитие. А сахара — это продукт фотосинтеза.

И вот результаты. У подсолнухов, выращенных на почве, обработанной «Жидким дымом», появляются третичные корни, то есть корней становится больше, а листья — более крупные, более толстые и более зеленые. Количество цветков на каждом растении увеличилось более чем вдвое.

А сами ткани подсолнуха стали жестче, потому что в них оказалось на треть больше лигнина, чем в контрольных растениях. И это хорошо для подсолнуха, он становится более устойчивым.

В общем, крепенькие выросли подсолнухи на почве с дымком. В чем же секрет дыма? Конечно — в веществах, которые входят в его состав. Катехол, резорцин, полифенольные соединения — именно они отвечают за этот необычный живительный эффект.

Ученые полагают, что и устойчивость к болезням и вредителям у подсолнухов на дымке заметно выше, например — к фитофторозу, стеблевой и корневой гнили. Но это они выяснят уже в следующих экспериментах.

А вообще, если вернуться к пожарам, то это природное явление. И от них есть польза, как от всего природного. Во-первых, они насыщают почву углеродом, тем самым улучшая ее. А во-вторых, выжигают всех чужаков и незваных гостей, заселивших земли и потеснивших их исконных обитателей.

Ну а в качестве бонуса за причиненные неудобства Природа с помощью дыма помогает растениям стать здоровее. Природа знает лучше — это один из основных законов экологии, который подтверждается всегда и везде.

Иллюстрация Петра Перевезенцева

Во времена моего советского детства в Москве едва ли не в каждом дворе были самодеятельные катки. Мужчины из соседних домов расчищали площадку, а потом, когда ударяли морозы, вытягивали из ближайшего окна первого этажа шланг, пускали по нему горячую воду и заливали каток.

Почему горячей? Да потому что быстрее и ровнее застывает. Так говорили все — как о само собой разумеющемся. Лед и правда был гладкий и схватывался быстро. Но почему же горячая вода замерзает быстрее холодной? Это же не логично?!

О том, что есть такой странный эффект быстрого замерзания горячей воды, ученые заговорили в середине 60-х годов. Этот эффект назвали именем танзанийского школьника Эрасто Мпембы, который его и открыл. История известная. Тринадцатилетний школьник вместе с одноклассниками на практикуме по кулинарии делал мороженое.

Он растворил сахар в горячем молоке и поставил в холодильник, забыв, что прежде надо было бы молоко остудить. Но оказалось, что его молоко замерзло быстрее, чем у его одноклассников, хотя они-то все сделали правильно.

Эрасто поделился своим открытием с учителем, но тот отшутился.  Однако Мпембе оказался твердым орешком, упорным. Именно таким место в науке. Он продолжил успешно экспериментировать с горячей и холодной водой.

И когда в школу приехал университетский профессор Дэнис Осборн, чтобы почитать старшеклассникам лекцию по физике, Мпембе задал ему тот же вопрос — почему горячая воды замерзает быстрее? Чем, надо сказать, поставил профессора в тупик.

Но профессор Осборн оказался настоящим ученым и немедленно проверил наблюдения школьника в собственном эксперименте. И несказанно удивился — наблюдаемое противоречило здравому смыслу.

Профессор Осборн оказался еще и приличным ученым, поскольку опубликовал научную статью про необычный эффект вместе со школьником, его открывателем. Так в науку вошел эффект Мпембе. Говорят, что о нем знали еще во времена Аристотеля и Декарта. Но поди — проверь!

Эффект — эффектом, однако наука должна отвечать на вопросы. В данном случае — почему горячая вода замерзает быстрее холодной? Существует много разных гипотез. Кто-то считает, что горячая вода быстрее охлаждается за счет ее испарения с поверхности, а этот процесс происходит с поглощением тепла. Да к тому же при испарении объем воды уменьшается, а меньший объем замерзает быстрее.

Кто-то полагает, что все дело в газах, всегда растворенных в воде, которые мешают воде замерзать. А вот в горячей воде их сильно меньше. А кто-то и вовсе уверен, что никакого эффекта Мпембе нет, а есть только некорректно поставленный эксперимент. В общем — объяснений много, но единого мнения нет.

И вот свежая гипотеза пришла недавно из Технологического университета Наньян в Сингапуре. Как выяснили китайские химики, секрет кроется в количестве энергии, запасенной в водородных связях между молекулами воды. Таким образом, оказывается, что в водородных связях горячей воды хранится больше энергии, а значит, ее высвобождается больше при охлаждении до минусовых температур. По этой причине застывание происходит быстрее.

Как вам такая версия? Мне, если честно, не очень. Но вообще, вода — самое необыкновенное, самое загадочное вещество на Земле, состоящее сплошь из аномалий. Так всегда говорил академик И.В. Петрянов-Соколов, создатель и бессменный главный редактор нашего журнала. Соответственно — и у льда много сюрпризов.

Вот, например, вода, превращаясь в лед, увеличивает свой объем примерно на 9%. Поэтому бутылку, заполненную водой под самое горлышко и положенную в морозилку, обязательно разорвет. Кстати, по этой же причине сливают воду из труб на летних дачах на зиму, иначе лед может разорвать и трубы.

Если вода при замерзании расширяется, то, значит, плотность льда меньше, чем у воды, и он должен быть легче воды. Так и есть. Природа придумала это не случайно. Зимой лед образуется на поверхности водоемов, поскольку он легче. Этот ледяной щит не дает воде на глубине охлаждаться и замерзать. Поэтому водные обитатели выживают в холода.

А вообще-то существует более двух десятков модификаций льда, аморфных и кристаллических. У самого обычного льда, который образуется в природе, — гексагональная структура. Молекулы воды при охлаждении выстраиваются в шестиугольники, которые соединяются и образуют ажурную структуру.

Но есть и другие виды льда, у которых структура совсем другая, а потому — и свойства другие. Есть лед с явно выраженными магнитными свойствами, есть лед, хорошо проводящий электрический ток. Разные модификации получаются в зависимости от условий кристаллизации — температуры и давления. Бытие определяет структуру.

Кстати, в том же 1963 году появился роман Курта Воннегута «Колыбель для кошки». Он был модный много лет, все его читали. Сюжет строится вокруг вещества, именуемого лед-9. Это искусственный материал, страшно опасный для жизни. Дело в том, что вода при контакте с ним, превращается в лед-9. Попади он в Мировой океан, планета превратится в ледышку. В конце концов, так все и происходит.

Среди модификаций льда, открытых учеными, есть и лед-9. Но ничего общего с воннегутовским он не имеет. Просто у него тетрагональная структура. А вот обычного льда на Земле много — около 30 млн км³. В основном он сосредоточен в полярных шапках, прежде всего — в Антарктиде. Здесь толщина льда достигает 4 км.

В общем, лед — уникальный природный материал, и было бы странно, если бы никто не захотел его использовать. В 1942 году, в разгар Второй мировой войны, англичанин Джеффри Натаниэль Пайк, журналист, разведчик и по совместительству изобретатель, предложил сделать плавучую авиабазу для самолетов, которые будут бомбить суда и подводные лодки немцев.

Причем сделать этот плавучий остров он предложил изо льда, армированного древесными опилками. Материал не тонул, был невероятно прочный, и изготавливать его было легко. Древесную пульпу смешивают с водой (15% и 85%), заливают в формы и замораживают. В общем — обычное литье. Получался материал, который легко поддавался обработке. И таял гораздо медленнее. Медленнее, чем айсберг. Его назвали «пайкрит» в честь изобретателя.

Лорд Луи Маунтбеттен, адмирал флота, навестил Уинстона Черчилля в его доме и представил ему новый материал прямо в ванной премьер-министра. Твердый монолитный брусок не тонул. Наблюдая за изумлением премьер-министра, лорд Маунтбеттен тут же предложил ему проект плавучей военной авиабазы «Аввакум».

Черчилль одобрил проект. Дело оставалось за малым — убедить американцев финансировать этот проект. Лорд Маунтбеттен поехал в США и на военном совете с союзниками положил на столь два куска льда — обычного и пайкрита. Потом достал револьвер и на глазах изумленной публики выстрелил в обычный лед. Тот разлетелся. Потом выстрелил в пайкрит. Пуля отскочила от прочного материала и зацепила ногу генерала Кинга. Все были в шоке. Но генерал был не в претензии, а в восхищении. Вопрос был решен.

В Канаде, на озере Патриция, совместными усилиями стали возводить прототип «Аввакума». Но вскоре возникли трудности, и прежде всего — с финансированием. Время было тяжелое, деньги требовались для другого. Проект «Аввакум» не состоялся, и модель плавучей авиабазы размером 18х9 м при высоте 6 м и весе больше 1000 тонн, осталась на приколе в этом озере. Она полностью растаяла только лишь через три года. При этом, замечу, что три года она стояла без всякого охлаждения.

Про лед как строительный материал не забыли. Ледяные скульптуры, ледяные бары, ледяные отели и много чего еще. Но это все так мелко на фоне «Аввакума» водоизмещением 1 млн 800 тысяч тонн, размером 600 х 90 м, высотой 60 м, толщиной днища и бортов 12 м, на котором могли уместиться 200 истребителей или 100 бомбардировщиков. Нет сегодня таких масштабных проектов, увы.

…на протяжении тысячелетий индейские племена на юго-западе США регулярно выжигали небольшие деревья и кустарники, создавая лоскутное одеяло из небольших целенаправленных ожогов, которое защищало от стихийных лесных пожаров (Science Advances)…

…у людей с более высоким уровнем витамина D в мозге лучше когнитивные функции (Alzheimer’s & Dementia)…

…волнистая рябь на поверхности сосулек связана с наличием примесей в воде, из которой сосулька образовалась (Physical Review E)…

…подавляющее большинство из тех, у кого диагностирована хроническая обструктивная болезнь легких, имеют отличное психическое здоровье (International Journal of Environmental Research and Public Health)…

…разработан первый общий метод пятистадийного синтеза множества вариантов 1,2,3,5- тетразинов — потенциальных фармпрепаратов и биологических зондов (The Journal of Organic Chemistry)…

…у людей, ставящих перед собой высокие цели, риск смертности от любых причин более чем вдвое меньше, чем у людей, которые этого не делают (Preventive Medicine)…

…впервые идентифицирована ДНК возрастом в два миллиона лет, найденная в ледниках Северной Гренландии, что на миллион лет старше предыдущего рекорда для ДНК, взятой из кости сибирского мамонта (Nature)…

…создана модель «сердечный приступ на чипе» — устройство, которое послужит испытательным стендом для разработки новых сердечных препаратов и персонализированных лекарств (Science Advances)…

…батарея Na-S — более энергоемкая и менее токсичная альтернатива литий-ионным батареям, которые дороги в производстве и переработке (Advanced Materials)…

…вирус SARS-CoV-2, вызывающий ковид, поражает кортикальные нейроны и, в частности, разрушает их синапсы, которые позволяют нейронам общаться друг с другом (PLOS Biology)…

…покрытые ржавчиной ирригационные трубы намекают на недостаток нитратов в грунтовых водах (ACS ES & T Water)…

…создан одноразовый биосенсор на бумаге, который позволяет надежно обнаруживать в мясе биогенный амин путресцин (1,4-диаминобутан) — признак гниения продукта (ACS Applied Bio Materials)…

…прототип тандемного солнечного элемента из двух слоев перовскита, каждый из которых настроен на различные части солнечного спектра, преобразует солнечный свет с рекордной эффективностью 27,4% (Nature)…

…сегодня шведские мужчины и женщины с более высокими доходами имеют больше детей (Population Studies - полный текст)…

…поддержание относительной влажности в помещении от 40 до 60% уменьшает случаи заражения Covid-19 и смертность от этого заболевания (Journal of the Royal Society Interface - полный текст)…

…археологи на раскопках Арма Вейрана в Лигурии (Италия) нашли доказательства использования детских колясок 10 000 лет назад (Journal of Archaeological Method and Theory - полный текст)…

…на долю процесса Хабера—Боша, который обычно используют для синтеза аммиака, приходится около 1% ежегодных глобальных выбросов углекислого газа (Angewandte Chemie International Edition - полный текст)…

…нет доказательств, что широко пропагандируемый в мире подход к обучению, «ориентированный на ученика», на самом деле эффективен (International Journal of Educational Development - полный текст)…

…сигареты, электронные сигареты и марихуана сильно влияют на электрическую активность, структуру и нервную регуляцию сердца (Heart Rhythm - полный текст)…

…неандертальцы из пещер Чагырская и Окладникова находятся в близком родстве с европейскими неандертальцами (Nature - полный текст)…

…каждый кубический миллиметр мозговой ткани содержит около 100 000 нейронов (Nature Biomedical Engineering)…

…бездействующая черная дыра в созвездии Змееносца примерно в 10 раз массивнее Солнца и расположена на расстоянии около 1600 световых лет от нас (Monthly Notices of the Royal Astronomical Society)…

…противовирусный препарат эдоксудин, открытый в 60-х годах и используемый против герпеса, ослабляет защитную поверхность бактерий Klebsiella и облегчает их уничтожение иммунными клетками (PLOS One - полный текст)…

…более 1 млрд подростков и молодых людей потенциально подвержены риску потери слуха из-за использования наушников и вкладышей, а также посещения громких музыкальных заведений (BMJ Global Health - полный текст)…

Иллюстрация Петра Перевезенцева

У Аркадия Райкина была гениальная миниатюра «Рационализатор». Актуальная, кстати. Помните про балерину?  «Вот балерина — крутится, крутится, аж в глазах рябит. Прицепить ее к динамо — пусть ток дает в недоразвитые районы».

Действительно, энергию можно извлекать из всего, как минимум — из того, что движется. Много проектов на эту тему обсуждалось. Помню, инноваторы размышляли о том, как бы преобразовать энергию толпы на улицах, которая все время движется, особенно в часы пик. И энергию машин, движущихся по шоссе.

Но вот, кажется, от размышлений и мечтаний специалисты перешли к делу. Швейцарские материаловеды придумали покрытие для пола, которое может преобразовывать шаги человека в электричество.

В самом явлении, которое называется пьезоэффект, ничего нового нет. Его открыли братья Кюри еще 140 лет. Так что мы давно уже знаем, что есть кристаллические материалы, например — кварц, которые при сжатии или растяжении производят электрический ток. Это явление давно работает в технике разного рода.

И вы, несомненно, используете его в повседневной жизни, если у вас есть пьезозжигалка, чтобы поджигать газ в плите на кухне. В зажигалке установлен кристалл кварца. Когда вы нажимаете на кнопку, молоточек ударяет по кристаллу, и на его гранях образуются электрические заряды. В сущности — у вас в руках миниатюрная электростанция.

Однако швейцарские исследователи использовали для покрытия пола древесину. Оказывается, и я об этом не знала, древесина обладает пьезоэлектрическими свойствами. Этот факт установили еще в пятидесятых годах. Но эффект слабенький, поэтому как пьезоэлектрик древесину никогда всерьез никто не рассматривал.

Швейцарские материаловеды решили усилить пьезоэлектрический эффект древесины. Для этого надо было увеличить сжимаемость материала. А что мешает древесине сжиматься? Лигнин. Его, например, в хвойных породах, очень много — половина по весу.

Вообще, если говорить о структуре древесины, то она похожа на железобетон. Волокна и кристаллиты целлюлозы — это арматура, прочный каркас, а сложное полимерное соединение лигнин — это бетон, залитый вокруг арматуры.

Так вот этот бетон-лигнин материаловеды решили убрать, чтобы дать возможность кристаллитам целлюлозы свободно сжиматься под давлением. То есть увеличить амплитуду этих колебаний.

Исследователи нашли красивое решение — поручить работу по уничтожению лигнина грибам отдела базидомицетов.

Древесину резали на тонкие пластинки, сушили при температуре 100 градусов в течение суток, потом наносили на поверхность свежеприготовленную культуру грибов и оставляли во влажной атмосфере на несколько недель.

Лучше всего с задачей справлялись клетки гриба трутовика. Вы его точно знаете — он растет на деревьях в виде полукруглых, плоских, выступающих пластин.

За восемь недель эксперимента древесина потеряла почти половину веса, и в основном — за счет лигнина, который съели грибы. А вот целлюлозный каркас древесины оставался практически неизменным — это было хорошо видно на снимках сканирующей электронной микроскопии.

Как и предполагали материаловеды, лишенная лигнина древесина сжималась значительно лучше. И ее пьезоэлектрические свойства улучшились в 55 раз!

Представьте себе кубик древесины со стороной 15 миллиметров. Если взять девять таких кубиков и соединить их последовательно, то можно получить электроэнергию, достаточную для питания светодиода.

Из нового материала авторы предлагают сделать напольное покрытие для домов, которое будет производить электроэнергию под тяжестью шагов человека. Но, думаю, в доме, где люди ходят довольно редко, это вряд ли будет работать. Тут нужно помещение, где много людей и они постоянно двигаются — футбольное поле или дискотека. Так что Аркадий Райкин как в воду глядел.

Иллюстрация Петра Перевезенцева

Не знаю, как вас, а меня бесят голосовые помощники в банках. И не только в банках. Сейчас их повально устанавливают везде, где только можно. Толку от них никакого, потому что позвонивший в подавляющем большинстве случаев будет требовать разговора с живым оператором по причине невозможности объясниться с голосовым помощником.

И зачем, спрашивается, эти неквалифицированные роботы нужны в банках, где лежат наши деньги? Чтобы пожирать время клиентов и безумно их раздражать?

Мне говорят — да подождите, это же самообучающийся механизм. Ему надо тренироваться, чтобы стать лучше. Но позвольте, господа банкиры, почему вы решили, что у меня есть время и желание работать тренером вашего искусственного интеллекта (ИИ)? Хотите проводить эксперименты на людях? Тогда, как минимум, получите от них информированное согласие.

С этими голосовыми помощниками клиенты банков справились быстро. Только он отвечает по телефону, как мы начинаем повторять одно и то же слово — «оператор». И на третьей — пятой попытке поговорить ИИ сдается и соединяет с нормальным человеком.

Однако ИИ в виде голосового помощника — это мелочи. ИИ уже всерьез влез в процессы найма сотрудников на работу, а значит, он начинает влиять на судьбы людей и компаний. И это не есть хорошо. Во всяком случае, исследователи Кембриджского университета уверены, что утверждения, будто ИИ может повысить разнообразие на рабочем месте, — ложные и опасные.

Действительно, в последние годы появились разновидности ИИ, которые позволяют просеивать резюме и анализировать видеоинтервью потенциальных кандидатов на должности в компаниях.

Разработчики утверждают, что эта система совершенно лишена каких бы то ни было человеческих предубеждений при приеме на работу — в отношении пола и этнической принадлежности, например. Роботам вообще чужда человеческая предвзятость — они просто считывают словарный запас, речевые шаблоны и даже микровыражения лица, которые видны в видеоинтервью. На основании всего этого они отбирают кандидатов с правильным типом личности, соответствующем корпоративной культуре.

Но, как обычно, все оказалось куда сложнее. Исследователи из Кембриджа говорят, что использование ИИ для отбора кандидатов на самом деле увеличивает единообразие, а не разнообразие в рабочей силе, которого ждут работодатели.

Во-первых, технология откалибрована, чтобы искать «идеального кандидата», описанного работодателем в техническом задании. А во-вторых, поскольку алгоритмы оттачиваются с использованием данных уже работающих сотрудников, кандидаты, отобранные ИИ, скорее всего, окажутся сильно похожими на сотрудников компании. Так что никакого разнообразия не получится. А сила любой организации — именно в разнообразии ее работников.

И вообще — все это похоже на автоматизированную лженауку, которая определяет тип личности по форме черепа и чертам лица. Так считают исследователи из Кембриджа.

Чтобы развенчать этот опасный и лженаучный техносолюционизм, когда принятие решения отдано на откуп ИИ, исследователи вместе со студентами создали «Машину личности». Она демонстрирует, как произвольные изменения в выражении лица, одежде, освещении и фоне могут на видеозаписи давать радикально разные показания личности для считывающего их алгоритма.

Немного изменилось выражение лица или на него легла тень — и все, работы не видать. Потому что для алгоритма вы из приятного превратились в очень неприятного человека, из открытого и добросовестного — в закрытого и недобросовестного. И все из-за игры какой-то тени на лице.

Надо признать, что эксперты ЕС считают, что организации, использующие ИИ при найме на работу, сильно рискуют. Но несмотря на это, все больше компаний внедряют эти технологии. В 2020 году исследователи из Кембриджа опросили 500 организаций в пяти странах. Оказалось, что каждая четвертая использует ИИ при найме на работу. И количество их неуклонно растет.

Но я уверена, что если мы знаем, как работает система, то сможем ее обмануть. И здесь нам в помощь «Машина личности», созданная в Кембридже. Она лежит в открытом доступе и показывает, как работают алгоритмы, нанимающие на работу.

А знание — сила. Голосовых помощников победили, и с роботами-кадровиками справимся. Это вам не кадровики советских времен, которые смотрели в глаза и видели тебя насквозь. Искусственному интеллекту до них — как до Луны.

Иллюстрация Петра Перевезенцева

Вот уже и листья упали с деревьев, того и гляди снег выпадет. А для травы как будто осени и не существует — продолжает расти на газонах в городах, сочная, зеленая и всепогодная.

А почему трава зеленая? Потому что в ней есть зеленый хлорофилл — скажете вы. И будете правы. А почему хлорофилл зеленый? Потому что таковы оптические свойства хлорофилла — магниевого комплекса тетрапирролов. Он поглощает любой видимый свет, кроме зеленого — его он отражает.

А почему лягушки зеленые? У них ведь нет хлорофилла? Правда — нет. Но в лягушачьих тканях есть биливердин — зеленый пигмент желчи. Он образуется при распаде гемоглобина. Это он окрашивает ваш заживающий синяк в зеленоватый цвет.

Интересно, что химические структуры биливердина и хлорофилла очень похожи, оба — порфириноподобные вещества. Поэтому и цвет у них одинаковый, ведь оптические свойства вещества определяются структурой его молекул.

А почему глаза зеленые? Тут совсем другая история, потому что в наших глазах нет никаких зеленых пигментов, как, впрочем, и голубых. Есть только меланин, коричневый пигмент. Чем его больше в радужной оболочке, тем темнее глаза.

В зеленых глазах меланина очень мало, зато во внешнем слое радужки распределен желтый или светло-коричневый пигмент липофусцин. Он взаимодействует с голубым светом, который образуется при прохождении дневного света через роговицу глаза, и получается зеленый.

Но откуда голубой свет в глазах? Это так называемое рэлеевское рассеяние, когда свет рассеивается на частицах, размеры которых много меньше длин волн солнечного спектра. А таких частиц в роговице много. В результате получается голубой цвет, который при взаимодействии с желтым липофусцином дает зеленый.

Кстати, по этой же причине у неба голубой цвет. Солнечный свет рассеивают молекулы газа и другие мелкие частицы в атмосфере. Причем более короткие — синие — длины волн рассеиваются сильнее, чем более длинные — красные. Поэтому небо синее в солнечную погоду.

Это явление названо рэлеевским рассеянием в честь британского физика лорда Рэлея. Потому что именно он 150 лет назад установил, как зависит интенсивность рассеяние света от длины волны.

Цвет глаз не раз становился объектом исследования ученых. Исследователи Стэнфордского университета давно выяснили, что у большинства малышей по мере их роста глаза темнеют.

Происходит это потому, что в радужной оболочке накапливается хорошо известный пигмент меланин. Он защищает от солнца. Поэтому темные глаза более устойчивы к воздействию солнечных лучей, чем светлые. И это объясняет, почему у южных народов, африканцев например, глаза по большей части карие — в них больше меланина.

Кстати, исследователи подсчитали, насколько распространен тот или иной цвет глаз среди людей. Оказалось, что чаще встречаются карие глаза, почти у двух третей населения планеты. Понятно, что больше всего кареглазых в Африке и Юго-Восточной Азии.

У каждого десятого в мире — голубые глаза, или оттенки синего. Больше всего голубоглазых в Скандинавии, Великобритании, много — в Европе. Например, в Германии такими глазами могут похвастаться 75% населения, а в Эстонии все 99%.

Зеленоглазых людей в мире насчитывается всего 2%. Причем 16% зеленоглазых — это люди кельтского или германского происхождения. Относительно много нас (у меня тоже зеленые глаза) в России, Исландии, Ирландии, Шотландии, Скандинавии, Турции, Бразилии. А вот в Европе мало.

Есть гипотеза, что в этом виновата инквизиция, которая за время своего господства в Европе в XV–XVII веках отправила на костер не одну тысячу зеленоглазых ведьм. Ведь зеленые глаза могут быть только у ведьм.

Я всегда думала, что зеленый цвет глаз — самый редкий. И это правда — применительно к России. Но если говорить о мире, то самый редкий цвет глаз — серый. Именно серый, не оттенки голубого. Сероглазых на Земле меньше одного процента. Зато людей со столь редким цветом глаз больше всего в России.

Раньше считали, что цвет глаз определяется двумя генами, по одному от каждого родителя. Однако на самом деле все гораздо сложнее. Сегодня ученые выяснили, что в процессе формирования цвета глаз участвуют 16 генов.

Большинство из них имеют отношение к производству, доставке и хранению меланина. А различные оттенки радужной оболочки появляются из-за крошечных изменений в этих генах.

Говорят, что глаза — зеркало души. Впервые это сформулировал Марк Туллий Цицерон. А потом эту красивую метафору стали приписывать и Толстому, и Вересаеву, и наверняка — Бернарду Шоу, потому что какое высказывание ни возьмешь, оно точно его.

По поводу души не знаю, а вот что глаза — видимое нам продолжение мозга, его выход на поверхность тела — это точно. Поэтому, заглядывая в глаза, мы погружаемся в мозг собеседника. Вот почему по глазам мы можем прочитать настроение, чувства, намерения человека. И много чего еще.

И здесь логично предположить, что у людей с одинаковым цветом глаз должно быть что-то общее в характерных чертах личности, поскольку наша личность живет в нашем мозгу.

Психологи считают, что синеглазые люди настойчивы, сентиментальны, но надменны. Сероглазые умны, но бесчувственны, а зеленоглазые — нежны, но излишне принципиальны.

Что это? Лженаука какая-то? Конечно, любые выводы такого рода — я о чертах характера — надо делать на основе больших статистических исследований. И вряд ли они были сделаны. Но крупица рационального научного знания здесь все же есть.

Например, ученые обнаружили ген, который играет важную роль в пигментации радужки и — одновременно — в типе личности, потому что он участвует в развитии части лобной доли мозга, которая отвечает за сопереживание и самоконтроль.

Так что характер человека и цвет его глаз биологически взаимосвязаны. Хотя исследований в данной области все еще недостаточно, можно сказать, что утверждение «Глаза — зеркало души» все больше и больше приобретает статус научного.

Иллюстрация Петра Перевезенцева

У меня на кухне над обеденным столом висит зеркало. Когда дочь была маленькая, она всегда садилась напротив зеркала и все время смотрела в него, даже когда ела. Гости часто спрашивали: «Надюша, а почему ты все время смотришься в зеркало?» На что она отвечала: «Ну как же! Я же все время меняюсь!»

На самом деле, в этом мире все постоянно меняется — быстрее или медленнее. Вот, к примеру, вино. Сброженный виноградный сок, попавший в бутылки, продолжает жить, меняясь под действием внешних факторов.

Химики из Италии задались вопросом, а как влияет на белое вино длительное его хранение на полках магазинов? Что с ним происходит? Оказалось, что происходит много чего, и довольно быстро. И во многом это зависит от бутылки. Но по порядку.

Свежеприготовленное вино — еще молодое, ему нужно пожить, чтобы стать вкуснее и ароматнее. Вот почему его выдерживают долгое время. Но выдерживают в специальных хранилищах, где контролируют параметры окружающей среды. Здесь, под присмотром опытных виноделов, вино превращается в ценный напиток с удивительным букетом вкусов и ароматов.

Но когда вино попадает на полку магазина, условия его бытования почти не контролируют, и ценные нотки вкуса и аромата, полученные во время долгой выдержки, могут исчезнуть безвозвратно за несколько дней.

Например, это происходит, когда вино упаковывают в прозрачные бутылки. А зачем это делают? Здесь простой расчет на то, что покупателей привлечет красивый цвет напитка. Но прозрачное стекло — медвежья услуга вину. Свет губителен для него, потому что запускает фотохимические превращения летучих компонентов напитка.

Исследователи из Университета Тренто в Италии проанализировали, как именно хранение в прозрачных бутылках влияет на концентрацию летучих веществ, из которых складывается аромат белого вина. Одну из комнат в университете они превратили в супермаркет, то есть воссоздали условия торгового зала, и разместили на полках бутылки с белым вином, приготовленным из четырех сортов винограда. Причем вино было разлито в прозрачные и цветные бутылки.

С помощью хроматографии и спектрометрии ученые исследовали 512 образцов белого вина, чтобы понять, как изменяется во время хранения их состав.

Оказалось, что за 90 дней у вин в прозрачных бутылках сильно изменились вкус и аромат. Причем уже через 14 дней белое вино в прозрачных бутылках начинало сильно отличаться от такого же вина, но хранившегося в темноте или в цветных бутылках. Почему это происходит?

Да потому, что под действием света изменяются вещества, формирующие вкус и аромат. Например, одно из них — бета-дамасценон. Два его изомера придают вину аромат яблок, айвы или цветов в зависимости от концентрации. Так вот, выяснилось, что за 90 дней стояния на полке магазина в вине в прозрачной бутылке исчезло до 95% этого вещества.

Другой класс веществ — терпены — тоже не устоял под действием света. Концентрация гераниола за 90 дней уменьшилась в среднем на 63%, а линалоола — на 46%. Если же вино хранилось в цветных бутылках, то эти изменения происходили значительно медленнее.

Вывод здесь очевидный: если хранить вино в прозрачной бутылке и на свету, то это значит быстро свести на нет все усилия виноделов, создающих неповторимый аромат вина с помощью грамотной выдержки. Так что храните вино в темных бутылках и в темноте.

Впрочем, виноделы все это знали и без научных исследований — жизненный опыт открыл им эту мудрость. А теперь наука подтвердила. Пользуйтесь.