Новости науки

[LiO]

picture.jpg
Схема РКТИ. Буквой p отмечены устройства,
измеряющие параметры пучка (пикапы),
k - корректирующие их (кикеры).

Физики обогнали сигналом движущийся
со скоростью света пучок частиц

Цитата: Сотрудники Релятивистского коллайдера тяжелых ионов (RHIC, Relativistic Heavy Ion Collider) разработали метод, который позволяет корректирующему сигналу обогнать пучок частиц, мчащийся практически со скоростью света, сообщает Брукхевенская национальная лаборатория США. РКТИ - один из самых мощных современных коллайдеров - предназначен для моделирования первых секунд существования Вселенной. Сталкивая мчащиеся с огромными скоростями частицы, физики частично воспроизводят процессы, происходившие непосредственно после Большого взрыва. Ученые надеются, что подобные исследования помогут решить фундаментальные теоретические проблемы современной физики. В одном из экспериментов РКТИ по двум отдельным огромным кольцам длиной около четырех километров в противоположных направлениях мчатся два пучка ионов - ядер атомов золота. Скорость движения пучков составляет до 99,995 процента от скорости света. Пучки состоят из отдельных групп - сгустков, состоящих из миллиардов ионов каждый. Цель эксперимента - столкновение пучков (кольца имеют шесть специальных пересечений), приводящее к возникновению крошечного кусочка раскаленной плотной материи, воспроизводящей условия ранней Вселенной. В ходе движения ионы в пучке постепенно нагреваются, расстояние между ними увеличивается, и сгустки становятся менее плотными. В этом случае уменьшается количество сталкивающихся частиц, а с ним - объем полезной информации. Для борьбы с этим используется так называемое стохастическое охлаждение, которое, однако, никогда еще не применялось в ускорителях, где частицы движутся сгустками (как в РКТИ), а не непрерывным потоком. Идея стохастического охлаждения проста: специальное устройство (пикап) измеряет, насколько положение частиц в пучке отличается от идеального, и передает информацию об этом корректирующему устройству (кикеру), находящемуся впереди по курсу движения пучка. Кикер при необходимости воздействует на пучок электрическим полем, получая более плотные и холодные сгустки частиц. В случае РКТИ проблема в том, что сигнал от пикапа к кикеру должен обогнать пучок, движущийся почти на предельной скорости. В РКТИ для этого используется две хитрости. В одном случае микроволновой сигнал отправляется более коротким путем по хорде - отрезку, соединяющему две точки окружности. Пучок движется по более длинному пути, поэтому сигнал обгоняет его. В другом случае сигнал передается по оптоволокну в другую сторону - навстречу пучку, чтобы кикер охладил его на следующем круге. В РКТИ пока что протестировано только продольное стохастическое охлаждение - сжатие сгустка вдоль направления его движения (длинный сгусток становится короче) - в одном из колец. Количество столкновений ионов уже увеличилось на 20 процентов. Расчеты позволяют надеяться, что введение продольного и поперечного (при котором "толстый" сгусток становится тоньше) охлаждения в обоих кольцах увеличит количество столкновений на 500 процентов. Полностью систему стохастического охлаждения физики планируют ввести в строй к 2011 году. Обойдется примерно в семь миллионов долларов. Альтернативная система - электронное охлаждение - обошлась бы в 95 миллионов долларов.

http://www.lenta.ru/news/2008/02/06/rhic/

[LiO]

picture.jpg
Круглый червь C. elegans. Фото с сайта space.gc.ca

Генетикам удалось увеличить продолжительность
жизни червя в десять раз

Цитата: Группа ученых из университета Арканзаса показала, что мутация в гене который схож с геном человека, участвующим в образовании инсулина и инсулиноподобного фактора роста (IGF-1), увеличивает жизненный цикл нематоды. Ученым удалось продлить жизнь червя до десяти раз. Работа опубликована в журнале Aging Cell . Нематода, она же C. elegans, - круглый червь длиной около одного миллиметра. Это одно из самых распространенных лабораторных животных, благодаря которому было сделано множество открытий. Закономерности, установленные для C. elegans, часто работают и в более высокоразвитых организмах. Ученые под руководством Роберта Шмуклера Райса показали, что черви, несущие мутацию в гене, кодирующем один из важных компонентов сигнального пути, в котором у человека з адействованы инсулин и инсулиноподобный фактор роста, живут существенно дольше своих "нормальных" сородичей. Кроме того, они более устойчивы к некоторым внешним воздействиям, например, к окислительному стрессу. Правда, мутанты более чувствительны к высоким температурам. Средняя продолжительность жизни нематоды составляет две-три недели. Мутантные черви оставались живыми в течение шести месяцев, а некоторые доживали до девяти месяцев. Они развивались чуть медленнее, чем черви, не несущие мутации, но в течение всей жизни их подвижность и пищевые пристрастия сохранялись на нормальном уровне. В последние 15 лет ученые нашли более 80 мутаций, которые увеличивали продолжительность жизни C. elegans. Однако до сих пор удавалось продлить жизнь червя максимум в четыре раза. Чтобы достичь такого эффекта, помимо введения мутаций необходимо было изменять рацион питания нематоды, а точнее, сокращать количество потребляемой пищи. При попытках воспроизвести эксперименты на мышах удавалось увеличить срок их жизни в 1,7 раза. В этом случае также было необходимо сокращать мышам количество калорий. Мутация, обнаруженная группой Райса, оказывает самый сильный эффект на увеличение продолжительности жизни и не требует изменения диеты. В дальнейшем Райс планирует повторить свой успех на мышах. Если опыт будет удачным, в перспективе можно попытаться использовать это открытие для лечения людей. Однако Райс уточняет, что скорого увеличения продолжительности жизни человека до 800 лет ждать не стоит. "У червей короткий жизненный цикл, и их достаточно просто "заставить" жить дольше", говорит он. Инсулин снижает количество глюкозы в крови, усиливая ее усвоение клетками, а IGF-1 стимулирует рост. Опыты показали, что нарушение работы генов, отвечающих за выработку инсулина, может привести к диабету. Вмешательство в процессы, затрагивающие синтез IGF-1, вызывает у млекопитающих изменения, схожие с теми, что группа Райса наблюдала у C. elegans. Мыши, у которых частично отсутствовали рецепторы IGF-1, живут дольше обычных и при этом остаются здоровыми. По словам Райса, у людей долгожители часто имеют те или иные дефекты, затрагивающие IGF-1.

http://www.lenta.ru/news/2008/02/07/longlife/

[Agent 007]

Экспериментальные белки помогают узнать о климате древнейших эпох

Цитата: Американские ученые предложили оригинальную методику реконструкции климата Земли в древнейшие эпохи. Они просчитали наиболее вероятное строение одного из классов белков у предковых форм бактерий и синтезировали эти белки в лаборатории. Оказалось, что воскрешенные белки древних времен имеют довольно высокую температуру плавления. Известно, что температура плавления данного класса белков хорошо согласуется с оптимальной температурой роста бактерий. Таким образом, синтезированные белки показали температуру, к которой были приспособлены древние бактерии, — около 60°С. Такой она, по-видимому, была 3,5 млрд лет назад и постепенно снижалась в течение последующих 3 млрд лет. Ученые из Фонда прикладной молекулярной эволюции и факультета биохимии и молекулярной биологии Флоридского университета (оба Гэйнсвилл, США) и Компании ДНК-2.0 (Менло-Парк, США) провели многоступенчатое исследование, в результате которого удалось реконструировать температуру земной поверхности в архейские и протерозойские времена, то есть 3,5–0,5 млрд лет назад. Те далекие эпохи не оставили нам практически никаких свидетельств, потому ученым приходится пользоваться косвенными уликами, моделями и логически непротиворечивыми реконструкциями. Как правило, о климате таких отдаленных эпох судят по изотопному составу углерода, кислорода, кремния, серы и других элементов. Эти данные всегда допускают неоднозначное толкование. Иногда предположения о протерозойских температурах базируются на присутствии тех или иных бактерий, но эти данные еще менее надежны и всегда вызывают массу возражений. Поэтому использование методов, эксплуатирующих любые другие блоки информации, не могут не вызывать интереса у желающих понять прошлое нашей планеты. И вот американские специалисты предложили новый путь — восстановить белки древнейших бактерий и проверить, к каким температурам эти белки лучше всего приспособлены, благо современная молекулярная биология уже способна выполнить такие удивительные маневры, как конструирование белков. Тогда диапазон температур, в которых реконструированные белки будут устойчивы, как раз и покажет температурные условия, к которым были приспособлены бактерии. В качестве температурных белков-индикаторов решено было восстановить особые ферменты, участвующие в последовательном присоединении аминокислот на матричную РНК (мРНК) во время синтеза белковой молекулы (то есть в основной стадии трансляции — элонгации). Эти белки-удлинители называются факторами элонгации (elongation factors). Они должны всегда присутствовать в клетке в большом количестве, пока клетка жива, и всегда должны быть наилучшим образом приспособлены к окружающей среде, иначе белки в клетке будут медленно синтезироваться. Авторы статьи остановили свой выбор на одном из трех факторов элонгации, присутствующих у прокариот, — EF-Tu (elongation factor thermo-unstable). И вот, исходя из строения этих белков-удлинителей и, соответственно, кодирующих их генов у современных бактерий разных классов — архей, протеобактерий, цианобактерий, а также хлороплаcтов и митохондрий и т. д. — были реконструированы наиболее вероятные предковые гены ферментов-удлинителей. Предковые гены должны иметь наибольшее число общих участков последовательностей нуклеотидов, чтобы из этой общей последовательности затем можно было отпочковывать так или иначе измененные участки генов. Это стандартная статистическая задача сейчас легко решается: банки данных с расшифрованными генными последовательностями, в том числе и белков-удлинителей, находятся в открытом доступе. Для реконструкций были взяты две альтернативные схемы эволюции бактерий, так что генные последовательности предковых белков получились немного разные. Затем эти гипотетические белки получили в лаборатории: собрали кодирующие их гены, внедрили их в клетки Escherichia coli, и бактерия вынужденно синтезировала необходимые ученым белки. После чего ученые уже могли спокойно изучать термостойкость этих воскрешенных белков. Выяснилось, что чем раньше разошлись эволюционные ветви бактерий, то есть чем раньше жил общий предок бактерий, тем более термостойкий был предковый белок-удлинитель. И напротив, наиболее поздно разошедшиеся бактерии имели общего предка, у которых белки были приспособлены к относительно низким температурам. То есть белки-удлинители дают общий тренд снижения температур, к которым были приспособлены древние бактерии, — примерно от 70–62°С в раннеархейские времена (3,5 млрд лет назад) до 37–35°С в докембрийскую эпоху (550 млн лет назад). Это означает, что на заре земной жизни бактерии жили примерно в таких же условиях, какие сейчас существуют в горячих источниках, если к этому прибавить ультрафиолет и отнять кислород. Использование альтернативных схем бактериальной эволюции, хоть и дает несколько различные предковые белки, но мало отражается на температурных свойствах этих предковых белков, а значит, почти не меняет конечный результат восстановления температуры поверхности Земли. Так, по восстановленным белкам получилось, что цианобактерии возникли в температурных условиях около 63°С, а современные цианобактериальные маты в горячих источниках приспособлены к температурам около 65°С. Естественно, важно и то, что полученный температурный тренд совпал с теми расчетами, которые дают реконструкции температур по изотопам кислорода и кремния. Совпадение результатов, полученных различными методами и на основе различных данных, всегда обнадеживает специалистов — это, пожалуй, единственный критерий правдоподобия реконструкций. Других способов доказать реалистичность наших представлений о давно исчезнувшем прошлом пока нет. Теперь осталось придумать, как же при таких высоких температурах происходили великие оледенения. Оледенения хорошо согласуются с существованием умеренных температур на протяжении всей земной истории и служат важным аргументом для сторонников «умеренной» температурной концепции. Ясно, что представленные в публикации в Nature результаты повлекут за собой новый виток дискуссии об условиях становления жизни на Земле. yellowstone_thermal_600.jpg В горячих источниках могут жить и цианобактерии, и пурпурные, и серные бактерии — их многообразие и создает удивительную палитру этих необычных водоемов. Возможно, именно такие горячие водоемы населяли первые жители нашей планеты. (На снимке — один из горячих источников Йеллоустонского национального парка.) Фото с сайта www.mrfs.net

http://elementy.ru/news/430674

[LiO]

picture.jpg
Последовательность "синий-красный-красный-синий-красный-
красный-синий-красный-красный" приведет
в желтую вершину из любой другой вершины.
Изображение Wikimedia Commons, созданное
пользователем Quuxplusone.


Бывший российский математик доказал
"недоступную" теорему

Цитата: 63-летний израильский математик Авраам Трахтман (Avraham Trahtman), эмигрировавший в начале девяностых из России, доказал теорему, которая оставалась без доказательства 38 лет, сообщает газета The Jerusalem Post. Доказательство будет опубликовано в Israel Journal of Mathematics. В настоящее время Трахтман работает в университете Бар-Илана, занимается алгеброй, конечными автоматами, формальными языками. Несколько лет после иммиграции Трахтман, однако, не мог устроиться по специальности, подрабатывал сторожем. Теорема о раскраске дорог (Road colouring theorem/problem) была сформулирована израильскими математиками в 1970 году. Упрощенное наглядное представление теоремы может выглядеть следующим образом: путешественник оказывается в лабиринте, ему нужно добраться до определенного места. От каждого перекрестка можно пойти по k дорогам, причем каждая дорога окрашена в один из k возможных цветов. Голос с неба может подсказать путешественнику последовательность цветов, которая укажет ему, по каким дорогам идти, чтобы достичь цели. Но голос с неба не знает, на каком перекрестке стоит путешественник, откуда он пойдет. Для некоторых типов лабиринтов возможна такая последовательность цветов, которая приведет путешественника к цели независимо от того, на каком перекрестке он стоит. Задача состоит в том, чтобы определить, для каких типов лабиринтов это возможно. На иллюстрации приведен пример такого лабиринта: граф из восьми вершин, из каждой выходит по два ребра (в каждую также входит по два ребра, но идти можно только по исходящим, против стрелочки двигаться нельзя). Ребра окрашены в красный и синий цвет. Если путешественнику надо прийти в желтую вершину, голос с неба должен сказать ему "синий-красный-красный-синий-красный-красный-синий-красный-красный". Где бы ни стоял путешественник, пройдя по этой последовательности, он обязательно окажется в желтой вершине. Читатель может попробовать сам найти последовательность, гарантированно выводящую на зеленую вершину. Формально теорема, доказанная Трахтманом, звучит следующим образом: каждый конечный сильно связный граф, все длины циклов которого взаимно просты и все вершины которого имеют одинаковое число исходящих ребер, имеет синхронизирующую раскраску. Теорема может применяться в теории графов, а также в теории конечных автоматов.

http://www.lenta.ru/news/2008/02/09/road/

[LiO]

picture.jpg
"Запись", сделанная с помощью новой системы.
Интенсивность зависит от времени облучения белков


Ученые научились использовать белки
для записи информации

Цитата: Ученые из института научных и промышленных исследований в Осаке разработали методику записи информации с помощью белков, содержащих флуоресцентную группу. Работа опубликована в журнале ACS' Langmuir. В качестве носителей информации ученые использовали химически синтезированные белки, закрепленные на твердой подложке. Информацию записывали с помощью коротковолнового излучения, которое изменяет структуру белков. Стеклянную подложку с равномерно нанесенными белками облучали через трафарет. Таким образом, изменялась структура только тех белков, на которые попадало излучение. Белки, закрытые трафаретом, не изменялись. Чтобы "прочитать" записанную информацию, ученые наносили на подложку с белками определенное вещество, которое образует прочные связи с их флуоресцентными группами. Белки, которые были закрыты трафаретом и сохранили свою флуоресцентную группу, связывали это вещество. А белки, потерявшие флуоресцентную группу под воздействием излучения, - нет. Белки, связавшие "проявитель", можно увидеть в свете определенной длины волны. На иллюстрации вверху страницы приведена картинка из работы японских ученых. С помощью новой системы они записали и проявили аббревиатуру своего института. Чтобы очистить носитель от информации необходимо просто облучить всю подложку коротковолновым светом, который "отсоединит" флуоресцентные группы ото всех белков. Простая химическая реакция присоединения флуоресцентных групп сделает носитель пригодным для новой записи. Ученые определили, что полная запись информации в хорошем качестве проходит за одну минуту. Новая методика позволяет записывать информацию с высоким разрешением, благодаря малому размеру молекулы белка и практически одинаковому количеству фотонов, которые требуются для разрыва одной связи между белком и флуоресцентной группой. Системы белков, закрепленных на твердой подложке, широко используются в молекулярной биологии и медицине. Они используются для создания биосенсоров, диагностических наборов и биочипов. Работа японских ученых показывает, что сфера использования таких систем существенно шире, и что в перспективе возможно их широкое внедрение в технологические процессы.

http://www.lenta.ru/news/2008/02/12/memory/

[LiO]

picture.jpg

Известному ученому Сергею Капице исполняется 80 лет

Цитата: 14 февраля выдающемуся ученому и телеведущему Сергею Капице исполняется 80 лет. Сегодня в Москве проходит чествование юбиляра. На официальной церемонии присутствуют министр образования и науки России Андрей Фурсенко, экс-президент СССР Михаил Горбачев, лауреат Нобелевской премии по физике Жорес Алферов. Прямую трансляцию праздничного мероприятия ведет телеканал "Вести". Сергей Петрович Капица родился 14 февраля 1928 года в Кембридже. Он - сын выдающегося ученого Петра Капицы, брат известного ученого Андрея Капицы, внук академика Алексея Крылова и внучатый племянник известного французского биохимика В. Н. Анри (Крылова). Сергей Капица в 1949 году окончил Московский авиационный институт. В 1961 году стал доктором физико-математических наук. В настоящее время является главным научным сотрудником Института физических проблем имени П.Л. Капицы. Профессор Капица - автор четырех книг, десятков статей, 14 изобретений и одного открытия. Сергей Капица является лауреатом премии Калинги, вручаемой ЮНЕСКО выдающимся популяризаторам науки, а также Государственной премии и премии РАН за популяризацию науки. Когда простых людей просят вспомнить имя известного им ученого, многие называют Сергея Петровича Капицу. Само имя ведущего передачи "Очевидное - невероятное" ассоциируется с наукой. Он обладает уникальным талантом превращать рассказ о сложнейшем мире современной науки в увлекательное путешествие, которое длится более 30 лет. Сергей Капица - почетный вице-президент РАЕН, президент Евразийского физического общества, член Европейской академии наук, член Президентского совета по культуре и искусству, член Римского клуба, Манчестерского литературного и философского общества. Он лауреат премии РАН за популяризацию науки, лауреат Государственной премии СССР за организацию телепередачи "Очевидное – невероятное" и многолетний ее ведущий. Известный ученый много лет занимается подводным плаваньем с аквалангом и имеет удостоверение дайвера под номером 0002.

http://www.vesti.ru/doc.html?id=163351&cid=7

[Agent 007]

21 февраля 2008 года — полное лунное затмение

Цитата: Лунное затмение, которое произойдет 21 февраля 2008 года, будет полным. Его смогут наблюдать жители Европейской части России, а также Западной Сибири и Казахстана (частные фазы). Частное затмение начнется в 04:43 и закончится в 08:09 по московскому времени, полная фаза продлится 50 минут — с 06:01 по 06:51 по московскому времени. Следующее полное лунное затмение жители нашей страны смогут увидеть только 21 декабря 2010 года. Жители Земли могут наблюдать затмения в среднем каждые полгода. Само понятие солнечного и лунного затмения связано с движением Луны по орбите вокруг Земли. Если Луна оказывается между Солнцем и Землей, то может произойти солнечное затмение, а если между Луной и Солнцем окажется Земля, то произойдет лунное затмение. В первом случае Луна отбрасывает полутень и тень на поверхность Земли, а при лунном затмении Земля покрывает ночное светило своей полутенью и тенью. Если бы орбита Луны лежала в плоскости орбиты Земли, то затмения происходили бы каждые две недели: каждое новолуние происходило бы солнечное затмение, а каждое полнолуние — лунное. Но плоскость орбиты Луны наклонена к плоскости орбиты Земли под углом немногим более 5 градусов. Это приводит к тому, что затмения наступают только когда Луна в новолунии или в полнолунии находится близ узлов лунной орбиты (точек пересечения орбиты Луны с плоскостью земной орбиты). Подобные периоды наступают раз в полгода, этим и определяется периодичность затмений. Затмения бывают полными (когда наблюдаемое светило затмевается полностью) или частными (когда Солнце или Луна видны затмившимися лишь на некоторую свою часть). В отличие от полных солнечных затмений, которые видны в очень узкой полосе на поверхности Земли, полные или частные лунные затмения видны со всего ночного полушария нашей планеты. Очередное лунное затмение, которое произойдет 21 февраля 2008 года, будет полным. Его смогут наблюдать жители Европейской части нашей страны, а также Западной Сибири и Казахстана (частные фазы). Похожее лунное затмение россияне и жители стран СНГ могли лицезреть год назад (в ночь с 3-го на 4 марта 2007 года). Последнее же полное лунное затмение, предшествующее описываемому здесь, произошло 28 августа 2007 года (полгода назад), но наблюдать его могли только жители восточной части страны. Теперь условия наблюдений этого замечательного явления вновь благоприятны для любителей астрономии, проживающих к западу от Урала. Следующее лунное затмение ожидает нас 16 августа 2008 года и будет благоприятным для наблюдений со всей территории страны, за исключением самых восточных районов. Но это затмение будет уже не полным, а частным, хотя и с большой фазой (0,81), а очередное полное затмение жители нашей страны увидят лишь 21 декабря 2010 года. Поэтому, если вы хотите насладиться видом зрелищного небесного явления, то пронаблюдайте февральское полное лунное затмение (если, конечно, позволит погода), так как следующего придется ждать два с половиной года. Все лунные затмения до декабря 2010 года будут частными или полутеневыми, когда Луна не заходит в тень Земли, погружаясь лишь в ее полутень. Затмение 21 февраля 2008 года является повторением через сарос (цикл повторений затмений, равный 6585 дней, или 18 лет 11 дней) полного лунного затмения от 9 февраля 1990 года, которое было видимо почти на всей территории России и стран СНГ. Начнется нынешнее затмение в 0 часов 35 минут по всемирному времени, когда левый край лунного диска коснется земной полутени. В Москве в этот момент часы будут показывать 3 часа 35 минут, поскольку разница времени в столице со временем в Гринвиче, который определяет всемирное время, составляет +3 часа. Полутеневое затмение практически не видно для невооруженного глаза, и лишь когда Луна приближается к краю тени, отбрасываемой Землей в пространство, становится заметным потемнение левого края. Поэтому не стоит ожидать в указанное выше время каких-либо изменений в облике Луны. Она всё так же величаво будет освещать местность, и ничто не покажет, что уже идет лунное затмение. Частное затмение начнется в 4 часа 43 минуты по московскому времени, и со всего ночного полушария Земли можно будет наблюдать постепенное «исчезновение» Луны с неба. По мере погружения ночного светила в земную тень ущербная часть станет медленно увеличиваться, охватывая всё большую и большую видимую поверхность лунного диска. Граница между освещенной частью и погруженной в тень выглядит довольно расплывчато, что объясняется наличием атмосферы у Земли. Проходя через плотные слои атмосферы, солнечный свет рассеивается, и резкость границы земной тени теряется. Догадки о причинах этого эффекта принадлежат еще древнегреческим ученым. В Москве к началу частного затмения Луна будет находиться на высоте 24 градуса над западным горизонтом. Далее ночное светило будет терять высоту, но увеличивать фазу затмения, и в момент полного погружения в земную тень в 6 часов 01 минуту угловое расстояние от затмившегося лунного диска до горизонта составит не более 13 градусов. В других городах, расположенных севернее или южнее столицы, высота над горизонтом будет, соответственно, ниже или выше. Середина полного (и всего) затмения наступит в 6 часов 26 минут 05 секунд по московскому времени. Это будет момент максимальной фазы (Ф = 1,11), то есть максимального погружения в земную тень. Полная фаза продлится 50 минут, и в 6 часов 51 минуту появится первый лучик от освещенного Солнцем левого края лунного лимба. Высота над горизонтом при этом составит 6 градусов. Москвичи успеют пронаблюдать выход Луны из тени почти полностью, хотя к этому времени рассвет уже вступит в свои права, а естественный спутник Земли коснется горизонта. Окончание частного затмения произойдет в 8 часов 09 минут по московскому времени, когда ночное светило уже скроется за горизонтом. Тем не менее жители городов, расположенных западнее Москвы, смогут пронаблюдать и окончание затмения, так как чем дальше к западу, тем позже будет происходить заход Луны. Моменты же наступления фаз затмения, как было сказано выше, одинаковы при наблюдении из любого пункта на ночной стороне Земли. Это означает, что в любом городе, из которого можно будет наблюдать лунное затмение, чтобы успеть к его началу, нужно выйти на улицу не позднее 4 часов 43 минут по московскому времени. Погружаясь в земную тень, Луна станет скрывать от взоров наблюдателей объекты на своей поверхности (см. карту Луны). Невооруженным глазом будет видно, как наступающая тень накрывает Океан Бурь (самое большое темное образование). Ближе к середине частной фазы под «крыло» тени попадет Море Дождей и кратер Коперник, затем Залив Центральный. По мере приближения к полной фазе в тени окажутся Моря Ясности, Спокойствия, Плодородия и Кризисов. Во время полного затмения следует обратить внимание на окраску лунного диска, потому что она зависит от состояния атмосферы и некоторых других факторов, в частности вулканической активности. Цвет затмившейся Луны в различные годы бывает от светло-желтого до красно-коричневого. Кроме этого, и яркость ее значительно разнится от затмения к затмению. Но именно этот факт позволяет получать ценные научные данные об атмосфере нашей планеты. Для оценки вида полного лунного затмения используется шкала Данжона (Danjon scale), которая содержит пятибалльную оценку (от 0 до 4 или от 1 до 5 баллов, по разным источникам): 0 баллов — очень темное затмение. Луна почти невидима, особенно в середине полной фазы. 1 балл — темное затмение, цвет луны серый или коричневатый. Детали различимы с трудом. 2 балла — затмение темно-красного или ржавого цвета. Центральная часть тени очень темная, а ее внешний край сравнительно яркий. 3 балла — кирпично-красное затмение. Тень обычно имеет яркий или желтый ободок. 4 балла — очень яркое медно-красное или оранжевое затмение. Тень имеет синеватый, очень яркий ободок. Проводить оценку рекомендуется невооруженным глазом, а также при помощи телескопа или бинокля ближе к максимуму затмения. Полезны оценки и при других фазах затмения и не только полных, но и частных. Зарисовки, записи, а особенно фотоматериал весьма пригодится при дальнейшей обработке результатов наблюдений. Несмотря на то, что во время полного затмения Луна видна на небе в виде темного расплывчатого диска, в телескоп на поверхности спутника Земли можно разглядеть многие объекты, которые видно при обычных наблюдениях (на освещенной Солнцем части). Видно их будет, конечно, не так, как при ясной Луне, но полезно проследить за изменением их яркости по мере увеличения или уменьшения фазы затмения. Если же можно было бы перенестись во время наблюдений на какой-либо из рассматриваемых кратеров, то на небе Луны можно было бы наблюдать солнечное затмение, в котором в качестве затмевающего Солнце небесного тела выступает Земля. Имеющая видимый диаметр почти 2 градуса, она видна с Луны как темный диск, окруженный светлым ободком — земной атмосферой. lunar_eclipse_03.03.2007_700.jpg Полное лунное затмение 3-4 марта 2007 года. (Снимок Ивана Мхитарова и Влада Оноприенко из Кубанского астрономического клуба) lunar_eclipse_geometry_450.jpg Схематическое изображение наступления лунного затмения (Penumbra — земная полутень, Umbra — земная тень). © Fred Espenak, рис. с сайта sunearth.gsfc.nasa.gov/eclipse moon_phases_04.03.2007_1120.jpg Ход первой половины полного лунного затмения 3-4 марта 2007 года. (Комбинированный снимок Романа Махненко из Кубанского астрономического клуба)

http://elementy.ru/news/430677

[LiO]

Ученые высчитали, что у нас должно быть
очень много братьев по разуму

Цитата: 19.02.2008 Вчера в США авторитетный астроном Майкл Майер объявил, что в нашей Галактике существует огромное количество звезд, подобных нашему Солнцу, вокруг которых вращаются планеты, чрезвычайно похожие на Землю. Всего в нашей Галактике 100 миллиардов светил, и, по словам Майера, получается, что у 10 - 30 миллиардов из них имеются землеподобные планеты. «У них есть все признаки формирования не газовых гигантов, а скалистых планет в условиях, аналогичных тем, что привели к рождению Земли», - говорит ученый. Майер несколько лет с помощью космического телескопа Spitzer изучал молодые звезды и вокруг многих из них обнаружил дисковидные облака космической пыли. Считается, что эта пыль - побочный эффект разрушения обломков скал и их слияния при образовании новых планет. «Представляете, 10 миллиардов планет, абсолютно похожих на нашу Землю», - восклицает астроном. Далее, по логике, должен следовать вывод, который ни один серьезный ученый пока не решается произнести вслух. На одной, нескольких или даже на всех должна существовать жизнь. Где-то неразумная, а где-то и вполне успешные цивилизации, оставившие землян в развитии далеко позади. Надежда на новые телескопы - Очень хотелось бы верить Майеру, - заявил «КП» Сергей ЯЗЕВ, старший научный сотрудник Института солнечно-земной физики СО РАН. Он весьма авторитетный ученый. Но все же миллиарды планет, подобных Земле, - пока гипотеза. Люди еще не научились разглядывать в космосе столь маленькие объекты, как планеты, похожие на нашу. Сейчас обнаружено более 250 планет и чужих светил, но все они в сотни раз массивнее Земли. Впрочем, в ближайшие годы ситуация изменится. Сейчас завершается сооружение сразу нескольких космических телескопов, которые смогут «нащупать» в Галактике и более маленькие космические тела. Очень вероятно, что лет через пять мы найдем на небе планету - «близняшку» нашей Земли. Инопланетян найдут к 2025 году? Через пять лет найдем планету, а вскоре и услышим братьев по разуму. Так заявил другой американский астроном - Сет Шостак - директор частного Института по поиску внеземного разума. Прошлой осенью в США открылась новая астрономическая обсерватория, главной задачей которой стал как раз поиск инопланетян. Уже сейчас 42 радиотелескопа, а когда обсерваторию достроят, их будет 350, прослушивают небо, пытаясь уловить подозрительные радиосигналы, идущие от других звезд. Шостак уверен, что к 2025 году специалисты обсерватории обнаружат как минимум одну звезду, вокруг которой вращается планета, населенная разумными существами. Ну а если теория доктора Майера окажется верной, таких звезд окажется гораздо больше.

http://rostov.kp.ru/daily/24051/103747/

[Rise]

picture.jpg

Ученые измерили поля вокруг термоядерной таблетки

Цитата: Американские ученые впервые измерили поля, возникающие вокруг водородной таблетки во время термоядерного синтеза. Были обнаружены магнитное и электрическое поля с неожиданными параметрами, сообщает журнал Science. При термоядерном синтезе из ядер более легких элементов образуется ядро более тяжелого, при этом его масса оказывается чуть-чуть меньше общей массы исходных ядер. Разница масс переходит в энергию по формуле E=mc2. Термоядерный синтез считается перспективным источником энергии - практически неисчерпаемым. Один из методов запуска термоядерной реакции - бомбардировка крошечных таблеток из тяжелых изотопов водорода (дейтерия и трития) лазером. Температура газа достигает 100 миллионов градусов, плотность - килограмма на кубический сантиметр, при таких условиях начинается синтез ядер. До сих ученым не удавалось составить точную "карту" электромагнитных полей, возникающих около таблетки. Группа исследователей из Массачусетсского технологического института и Рочестерского университета применила для измерения этих полей протонную радиографию - обстрел таблетки высокоскоростными протонами. Источником протонов служит вторая, вспомогательная таблетка, которая состоит из дейтерия и гелия-3. При запуске реакции в ней образуется гелий-4 и свободный протон. Сначала запускалась реакция в первой таблетке, затем, пока она не кончилась (то есть в течение трех наносекунд) - во второй. Протоны, вылетающие из второй таблетки и пролетающие мимо первой, имеют электрический заряд, поэтому отклоняются под влиянием полей таблетки. Зная энергию протонов, можно рассчитать их ожидаемую траекторию и, измерив отклонение от нее, получить информацию об этих полях. Результаты показали, что при запуске реакции возникают сложные магнитные поля со многими радиальными компонентами, индукция которых достигает 60 тесла (для сравнения: индукция магнитного поля Земли - порядка 10-5 тесла). Кроме того, были обнаружены электрические поля напряженностью около гигавольта на метр (для сравнения: напряженность электрического поля непосредственно под ЛЭП - около 10 киловольт на метр). Почему и как именно возникают эти поля, пока не вполне понятно Исследователи полагают, что они могут влиять на распределение частиц, плазмы и энергии и, в частности, на симметричность протекания синтеза в таблетке. Между тем, научиться добиваться симметричности синтеза - одна из задач на пути к контролируемому термоядерному синтезу.

http://www.lenta.ru/news/2008/02/29/fusion/

[Agent 007]

За образование облаков отвечают микробы

Цитата: clouds_nimbostratus_600.jpg Образование первичных кристаллов льда в облаках и последующие снегопады связаны с присутствием в атмосфере живых микроорганизмов. На снимке — слоисто-дождевые облака (Nimbostratus, Ns), которые летом приносят нам дождь, а зимой снег. Фото с сайта commons.wikimedia.org Американские и французские ученые оценили, какую роль играют живые объекты в образовании кристалликов льда в облаках. Образование таких кристалликов (ядер замерзания) — начальная ступень в сложном процессе выпадения снежных осадков. Выяснилось, что ядрами замерзания становились в основном (на 25-100%) ДНК-содержащие объекты, которые разрушались при нагревании и под действием растворяющих ферментов. Бактериальное сообщество тропосферы еще совершенно не изучено, но полученные результаты говорят о том, что его влиянии на климат нашей планеты явно недооценено. Какими только существами человек не наделял небеса: сначала там жили боги разных национальностей, вместе с ними там летали влюбленные, включая и «Lucy in the sky», затем небо опустело, отданное на откуп законам физики, химии и самолетам, в какой-то момент за небо взялись биологи. И атмосфера постепенно заселилась микробами. Примерно 150 лет назад Пастер начал изучать микроорганизмы, летающие в воздухе. С помощью специального приспособления типа велосипедного насоса он брал пробы воздуха высоко в горах и вокруг парижских помоек с тем, чтобы понять, сколько и каких микробов находится в воздушной среде. Ясно, что по числу и разнообразию микробов парижские помойки держали лидерство. После пастеровских экспериментов воздух рассматривался как среда, через которую могут переноситься болезнетворные микробы. В 80-е годы XX века ученые собрали данные о составе аэрозолей в воздухе. Оказалось, что в атмосфере содержится огромное количество биологических частиц, в том числе и живых клеток: водорослей, бактерий, одноклеточных животных, спор грибов, пыльцы. Эти живые клетки могут перемещаться на колоссальные расстояния, не теряя своей жизнеспособности. Возникло представление об аэропланктоне, который, подобно планктону морскому, существует во взвешенном состоянии в трехмерной среде, пассивно следуя течениям. Считалось, что аэропланктон — это полностью привнесенный элемент атмосферы, местом его рождения являются суша или море, а полет над родными стихиями — случайный (для морских и почвенных микроорганизмов) или эпизодический (для пыльцы и спор) момент жизненного цикла. Но в начале текущего века было сделано поразительное открытие. Некоторые бактерии, находясь в облаках, продолжают активную жизнедеятельность, синтез белков, деление. Таким образом, аэропланктон приобрел черты самостоятельности, по крайней мере часть его могла использовать атмосферу как постоянное местообитание или как место длительного пребывания. А коль скоро аэропланктон — постоянный компонент атмосферы, то стоило задуматься о той роли, которую он играет в своем окружении и как он его изменяет. Параллельно с исследованием аэропланктона было показано, что бактерии принципиально могут служить центрами образования кристалликов льда и дождевых капель в облаках. Образование облаков и последующее выпадение осадков начинается с нуклеации , то есть образования первичных капель или кристаллов; затем за счет конденсации и коагуляции капли увеличиваются и выпадают в виде дождя или снега. Ядрами нуклеации могут стать гидрофильные твердые или жидкие частицы размером от нескольких десятых микрометра до нескольких микрометров. А в качестве ядер замерзания, то есть нуклеации льда, выступают частицы того же размера, но их природа и механизм образования первичных кристаллов неизвестны. Опытным путем установлено, что некоторые бактерии являются превосходными ядрами замерзания, присутствие их в атмосфере ускоряет процесс образования облаков. Активным агентом нуклеации, как выяснилось, работают белки клеточной стенки. Таким образом, присутствие в составе аэропланктона бактерий может ускорить образование облаков. Итак, бактерии оказываются ускорителями образования облаков, но, возможно, всё это любопытные, но экзотические явления, в буквальном смысле не делающие погоды. Чтобы понять, насколько велик вклад микроорганизмов в процесс образования облаков, ученые задались целью оценить, сколько содержится бактерий в общей массе частиц-нуклеаторов. По одним оценкам, около 25% всех нуклеаторов составляют биологические объекты (содержащие белки), по другим оценкам — около 74%. Количество их не зависит от времени года и широты места. Примерно 20% от общего числа биологических аэрозольных частиц распространены всесветно. Они есть повсюду, даже над Антарктидой. В новом исследовании показано, что образование ядер замерзания еще теснее связано с присутствием в атмосфере микроорганизмов. Это исследование провели специалисты из Университета штата Луизиана (Батон-Руж, США), Университета штата Монтана (Бозман, США) и Национального исследовательского института агрономии (Монфаве, Франция). Ученые изучили пробы снега, взятые после снегопадов в различных районах мира: в Южной Франции (Альпы и Пиренеи), в США (штат Монтана), в Антарктиде (остров Росса) и на канадской территории Юкон (ледник Витон). Пробы снега расплавили, выделили все твердые частицы и далее провели изящный эксперимент. Размешали частицы в меньшем объеме воды и, чтобы продемонстрировать пригодность данных частиц в качестве ядер замерзания, заморозили при температуре минус 2–9°C. Потом пробы снова расплавили, часть обработали лизоцимом — ферментом, разрушающим оболочку бактериальных клеток, другую часть нагрели до температуры 95°C. А оставшуюся часть оставили без изменений в качестве контроля. Оказалось, что нагревание снижает способность образовывать кристаллы льда: кристаллообразование замедлялось на 69–100% (при нагревании инактивировалось 69–100% ядер нуклеации). Из обработанных лизоцимом вновь замерзали только около четверти пробирок. Контрольные образцы не изменили своей способности к повторному замерзанию. Ученые предполагают, что тем активным агентом, который терял рабочую форму при нагревании, был белок клеточных стенок. При этом опыты с лизоцимом показали, что клеточная стенка должна быть еще и неповрежденной, только тогда белки были в состоянии исполнять свою «метеорологическую» функцию. Удивительно, насколько высокой оказалась доля белков и живых микроорганизмов среди всех частиц, вызывающих кристаллизацию воды, — она составила не менее 69%. А мы при этом даже не знаем, каково постоянное микронаселение облаков и как устроены эти обширнейшие экосистемы. И тем более пока не готовы включить этот внушительный компонент в модели климата планеты.

http://elementy.ru/news/430685

[Agent 007]

Доверчивость и благодарность — наследственные признаки

Цитата: altruism_&_darwin_300.jpg Альтруизм у пчел и других общественных животных озадачивал Дарвина, однако сегодня это явление уже имеет убедительные эволюционные объяснения, такие как теория родственного отбора и взаимного альтруизма. Но если альтруизм у пчел обусловлен, несомненно, генами, а не воспитанием, то в отношении человека до последнего времени многие предполагали обратное. Изображение с сайта www.nature.com Две группы исследователей из Швеции и США независимо друг от друга получили похожие результаты в ходе изучения поведения одно- и разнояйцовых близнецов в «играх на доверие». Оказалось, что склонность к альтруизму и кооперативному поведению подвержена индивидуальной изменчивости, причем имеющиеся различия как минимум на 10–20% определяются наследственностью (генами), а не воспитанием и жизненным опытом. Эволюция альтруизма и кооперативного поведения у общественных животных, включая человека, привлекает в последние десятилетия самое пристальное внимание ученых. На «Элементах» уже опубликовано более дюжины материалов на эту тему. Не в последнюю очередь интерес обусловлен той исключительной ролью, которую играл и продолжает играть альтруизм в эволюции человека (как биологической, так и социальной). Для объяснения эволюционного становления альтруизма и кооперации предложено несколько теоретических моделей, основанных на разных механизмах и принципах: 1) родственный отбор — помогая родственникам, помогаешь распространению собственных «альтруистических» генов; 2) реципрокный (взаимный) альтруизм — «ты мне, я тебе». Платя добром за добро и злом за зло, одновременно и собственные интересы соблюдаешь, и опять-таки способствуешь распространению «генов альтруизма»; 3) групповой отбор — группы «кооператоров» растут и размножаются, группы эгоистов и обманщиков погибают. Групповой отбор может работать только в том случае, если индивиду для успешного размножения необходимо быть членом успешной группы (многие авторы считают, что условия, необходимые для группового отбора, в природе встречаются редко). На пчелах, бактериях и других общественных организмах, не способных к социальной и культурной эволюции, изучать становление альтруизма несколько проще, поскольку сразу можно с достаточной долей уверенности предполагать, что разгадка кроется в генах, определяющих поведение, а не в воспитании, культуре, традициях и т. п. С приматами, особенно с человеком, сложнее: здесь помимо обычной биологической эволюции, основанной на отборе генов, необходимо учитывать еще и социальную / культурную эволюцию, основанную на отборе мемов (в данном случае речь идет о таких мемах, как морально-нравственные нормы, правила поведения в обществе и т. п.) Ясно, что способность к альтруистическому поведению в основе своей «заложена» в наших генах — ведь кооперация была необходима нашим предкам для выживания задолго до того, как они овладели речью и тем самым создали «питательную среду» для быстрого распространения и эволюции мемов. Ясно, что практически любой здоровый человек при соответствующем воспитании способен научиться вести себя более или менее «кооперативно» и «альтруистично». Значит, некий минимально необходимый генетический «базис» альтруизма есть у всех нас — соответствующие гены прочно зафиксировались в человеческой популяции. Однако до сих пор имеется очень мало экспериментальных данных, на основании которых можно судить о том, в какой фазе находится эволюция альтруизма в современном человечестве: то ли «генетический» этап давно закончился, и сегодня актуальными являются только социально-культурные аспекты этой эволюции, то ли эволюция альтруизма продолжается и на уровне генов. В первом случае следует ожидать, что наследственная изменчивость людей по поведенческим признакам, связанным с альтруизмом, взаимным доверием и т. п., очень мала или вовсе отсутствует, а столь очевидные всем нам различия по уровню доброты и порядочности объясняются исключительно внешними факторами: воспитанием, условиями жизни и разными случайными обстоятельствами. Во втором случае мы должны ожидать, что эти различия отчасти объясняются также и наследственными факторами, то есть генами. «Отчасти» — потому что роль внешних факторов в становлении человеческой личности слишком очевидна, чтобы кому-то пришло в голову ее отрицать. Вопрос ставится следующим образом: оказывают ли индивидуальные генетические различия хоть какое-то влияние на наблюдаемую вариабельность людей по степени кооперативности, альтруизма и взаимного доверия. В поисках ответа на этот вопрос две группы психологов и антропологов из Швеции и США независимо друг от друга провели почти идентичные исследования. В обоих случаях для оценки соотношения роли генов и воспитания сравнивалось поведение одно- и разнояйцовых близнецов, а для оценки степени альтруизма и кооперации использовалась классическая «игра на доверие» (см. ниже). Две группы ученых узнали о существовании конкурентов только тогда, когда все эксперименты были уже проведены и все данные собраны. Вместо того, чтобы писать наперегонки свои статьи и бороться за приоритет, ученые поступили так, как подобает специалистам, изучающим кооперативное поведение — они скооперировались и опубликовали совместную статью. Благо и результаты у них получились очень похожие. «Игра на доверие», которая в последнее время широко применяется в психологических исследованиях и считается весьма надежным тестом на кооперативность, состоит в следующем. В игре участвуют двое незнакомых людей. Игроки не видят друг друга и играют друг с другом только один раз, поэтому у них нет никаких оснований рассчитывать на благодарность или опасаться мести партнера. Тем самым полностью исключается элемент «реципрокности». Первому игроку («доверяющему») выдается некая сумма реальных денег. Игрок может оставить ее всю себе, а может какую-то часть (или всю сумму) пожертвовать в пользу второго игрока. Пожертвованная сумма утраивается экспериментаторами и вручается второму игроку («благодарящему»). После этого «благодарящий» может оставить себе все деньги, а может какую-то часть передать первому игроку. На этом игра заканчивается. С точки зрения классической теории игр, самая выгодная стратегия для обоих игроков — это оставить себе все полученные деньги. «Доверяющий», в принципе, мог бы рискнуть и пожертвовать часть денег «благодарящему», рассчитывая на его доброту. Но для благодарящего оптимальной стратегией в этом случае будет ничего не возвращать. Вернув часть денег, «благодарящий» только потерпит убыток, не получив ничего взамен. «Доверяющий», понимая это, должен сообразить, что рисковать нет никакого смысла. Но так обстоит дело только с точки зрения теории игр, которая учитывает прямые корыстные интересы игроков и пренебрегает более тонкими аспектами мотивации человеческого поведения. Многочисленные эксперименты показали, что реальные люди обычно и «доверяют», и «благодарят», причем порой весьма щедро. «Игра на доверие» зарекомендовала себя как хороший тест, позволяющий оценивать влияние различных факторов на «доверчивость» и «благодарность». Например, ранее было показано, что у людей повышается уровень окситоцина (одного из «гормонов удовольствия»), когда им оказывают доверие; выяснилось также, что искусственное увеличение уровня окситоцина ведет к росту «доверчивости». Шведы привлекли к участию в эксперименте 658 человек (71 пару разнояйцовых однополых и 258 пар однояйцовых близнецов), а американцы – 706 (75 пар разнояйцовых однополых и 278 пар однояйцовых). Методики немного различались. В Швеции каждый испытуемый играл в «игру на доверие» с представителем другой близнецовой пары, выигранные деньги получал спустя несколько дней, а «благодарящий» должен был заранее решить, как он отреагирует на ту или иную полученную от «доверяющего» сумму. В Америке испытуемые играли с посторонними людьми, не имеющими близнецов; деньги получали сразу, а «благодарящий» принимал решение лишь после того, как узнавал о решении «доверяющего». Тот факт, что, несмотря на эти различия, результаты получились сходными, подтверждает их надежность. Сравнение поведения одно- и разнояйцовых близнецов, а также неродственных людей в «игре на доверие» позволило ученым оценить степень влияния на «доверчивость» и «благодарность» следующих трех групп факторов: 1) Генетические факторы. У однояйцовых близнецов все гены полностью идентичны. У разнояйцовых близнецов, как у обычных братьев и сестер, абсолютно идентична в среднем лишь половина генома, а во второй половине могут быть различия по полиморфным локусам. Наконец, у неродственных людей различия могут быть во всех полиморфных локусах. 2) Общие внешние факторы — те условия воспитания, которые являются одинаковыми для близнецов, воспитываемых в одной семье. Ранее высказывалось предположение, что родители могут более «одинаково» воспитывать однояйцовых близнецов, чем разнояйцовых, усиливая тем самым сходство первых и различие вторых. Но это предположение не подтвердилось: было показано, что в тех случаях, когда родители по ошибке считают своих разнояйцовых детей однояйцовыми, это не приводит к увеличению сходства в поведении близнецов. 3) Различающиеся внешние факторы — в эту группу попадают все прочие условия воспитания, жизненный опыт, а заодно и всевозможные случайности и даже неточности и ошибки в проведении эксперимента. При обработке данных использовались сложные статистические методы, основанные на байесовском анализе (см.: теорема Байеса). Оказалось, что три группы факторов влияют на степень «доверчивости» в пропорции 0,20 : 0,12 : 0,68 у шведов и 0,10 : 0,08 : 0,82 у американцев; на степень «благодарности» — в пропорции 0,18 : 0,17 : 0,66 у шведов и 0,17 : 0,12 : 0,71 у американцев. Таким образом, самое большое влияние оказывают «различающиеся внешние факторы» в комплексе со всеми случайностями и ошибками; на втором месте — гены, на третьем — «общие внешние факторы». Применение дополнительных статистических процедур позволило показать, что ролью последних вообще можно пренебречь без особых потерь — модели, объясняющие наблюдаемую вариабельность только на основе генов и «различающихся факторов», справляются со своей задачей ненамного хуже, чем модели, учитывающие все три группы факторов. Однако если исключить из модели гены или различающиеся факторы, «качество» модели снижается очень резко. Таким образом, наблюдаемые различия по степени «доверчивости» и «благодарности» как минимум на 10–20% предопределены генетически. Это очень серьезный вывод, имеющий далеко идущие последствия. Значит, не все зависит от воспитания и опыта — кое-что осталось и на долю генов. Есть люди, от рождения более склонные доверять другим и вознаграждать за оказанное доверие, и есть недоверчивые от природы, не склонные тратить много ресурсов на выражения благодарности. Это означает также, что биологическая эволюция альтруизма в человечестве еще не закончена. В популяции сохранился полиморфизм по генам, определяющим большую или меньшую склонность к кооперативному поведению и взаимному доверию. По-видимому, в разных природных, социальных и экономических условиях естественный отбор благоприятствует то доверчивым кооператорам, то недоверчивым эгоистам, и переменчивость этих условий способствует сохранению полиморфизма. Есть и другой вариант объяснения, основанный не на переменчивости условий, а на частотно-зависимом «балансирующем» отборе. Чем больше кругом доверчивых альтруистов, тем выгоднее быть «недоверчивым», паразитируя на чужой доброте; но если паразитов становится много, их стратегия оказывается уже не столь выгодной, да и общество начинает воспринимать их как реальную угрозу и вырабатывать меры для обуздания эгоизма (см.: Альтруизм общественных насекомых поддерживается полицейскими методами, «Элементы», 08.11.2006). Может показаться, что 10–20% — это пустяк по сравнению с влиянием «различающихся внешних условий». Однако авторы отмечают, что полученные ими оценки влияния генов на «доверчивость» и «благодарность», скорее всего, являются сильно заниженными. Во-первых, в категорию «различающихся внешних факторов» попали все случайности и ошибки. На решение игрока могла повлиять какая-нибудь мелочь — случайно пришедшая в голову мысль, воспоминание, пролетевшая за окном муха и т. п. Если бы каждый испытуемый участвовал в нескольких играх с разными партнерами, результаты почти наверняка показали бы более значительную роль наследственности (а также и «общих внешних факторов»). Но в проведенных экспериментах каждый испытуемый участвовал только в одной игре с одним-единственным партнером. Во-вторых, использованные учеными статистические модели основывались на предположении об отсутствии ассортативного скрещивания по исследуемым признакам (ассортативное скрещивание — предпочтительное скрещивание генетически сходных особей). Иными словами, предполагалось, что люди с равной вероятностью вступают в брак как с «доверчивыми и благодарными», так и с «недоверчивыми и неблагодарными» партнерами, независимо от того, к какой категории относятся они сами. Если же на самом деле «кооператоры» предпочитают вступать в брак с другими «кооператорами», а эгоисты — с эгоистами, то различия между разнояйцовыми близнецами по «генам доверчивости» в действительности меньше, чем предполагалось в моделях (поскольку их родители более сходны между собой по этим генам). Это должно было привести к занижению полученных оценок роли наследственности (влияние генов частично было интерпретировано как влияние воспитания). Одним словом, весьма вероятно, что в действительности гены обуславливают более 20% имеющихся различий по степени «доверчивости и благодарности». Авторы отмечают, что специалистам в области гуманитарных наук может показаться неожиданным вывод о том, что генетические различия сильнее влияют на вариабельность кооперативного поведения, чем различия в «общих внешних факторах». Однако это вполне соответствует тем выводам, к которым пришли в последние годы специалисты по генетике поведения. В 2000 году Эрик Туркхеймер сформулировал «три закона генетики поведения» (PDF, 380 Кб), второй из которых гласит, что эффект воспитания в одной и той же семье обычно менее значителен, чем влияние генов. Все это выглядит довольно неутешительно для родителей: получается, что от воспитания в семье «кооперативные» качества ребенка зависят лишь в очень малой степени. Заметно большее влияние оказывают гены, еще большее — те внешние факторы и жизненный опыт, на которые семья повлиять не может. Практический вывод из этого очень простой. Если вы хотите, чтобы ваши дети были добрыми, лучше не стройте лишних иллюзий о «правильном воспитании», а выбирайте себе доброго брачного партнера — так будет надежнее.

http://elementy.ru/news/430688

[Rise]

picture.jpg

Астрономы впервые увидели солитон в космосе

Цитата: Астрономы впервые зафиксировали в космосе солитон - устойчивую уединенную волну, способную распространяться на большие расстояния без потери энергии, сообщает Европейское космическое агентство (ESA) со ссылкой на статью в Physical Review Letters. Считается, что солитоны были открыты в 1834 году, когда инженер Джон Скотт Рассел увидел, как на одном из шотландских каналов возникла большая одиночная волна, двигавшаяся по каналу с сохранением формы и скорости. Рассел преследовал волну верхом на протяжении нескольких километров, затем, когда высота ее уменьшилась, потерял ее в изгибах канала. Солитоны могут возникать в различных средах, в том числе и в электромагнитном поле. В частности, они используются в оптоволокне для быстрой передачи информации без потерь на большие расстояния. Анализ данных, которые собрала миссия ESA по исследованию магнитосферы Земли "Кластер" (Cluster) - четыре одинаковых спутника, движущиеся "пирамидой" - показал, что солитоны возникают и в космосе. Выяснилось, что 30 марта 2002 года в магнитопаузе (внешней границе магнитосферы), на расстоянии 50 тысяч километров от Земли, спутники зафиксировали солитон шириной 6-7 километров, который двигался к внутренней области магнитосферы со скоростью 8-9 километров в секунду. Солитон проделал достаточно длинный путь, затем исчез. Эмпирические данные хорошо согласуются с теоретическими описаниями солитонов. Такие солитоны изучать отчасти легче, чем наземные: наземные, как правило, сравнимы по размеру с инструментами, использующимися для измерения их параметров, поэтому сами измерения могут сильно влиять на изучаемое явление. Космический же солитон значительно превосходит спутники по размеру, поэтому их воздействие на него оказывается пренебрежимо малым.

http://www.lenta.ru/news/2008/03/10/soliton/

[Rise]

picture.jpg

Химики реализовали параллельные вычисления на молекулярном уровне

Цитата: Сотрудники Национального японского центра наук о материалах создали молекулярный "процессор", способный осуществлять параллельные вычисления и управлять наномашинами. Статья о разработке опубликована в досрочном онлайн-выпуске журнала Proceedings of the National Academy of Sciences. "Процессор" состоит из 17 идентичных молекул 2,3,5,6-тетраметил-1–4-бензохинона (дурохинона). Каждая молекула может принимать одно из четырех логических состояний. На физическом уровне состояния выражаются расположением алкильных групп молекулы. 16 молекул расположены по кругу (исполнительные блоки), 17-я (центральный блок управления) помещается в центр круга. Молекулы соединены водородными связями (вид сравнительно слабых химических связей). Изменяя состояние центрального блока при помощи сканирующего туннельного микроскопа (СТМ), можно одновременно изменять состояния всех исполнительных блоков (или, при необходимости, части из них). Таким образом, комплекс позволяет осуществлять параллельные вычисления. Исполнительные блоки теоретически способны хранить 416 бит информации, которые могут изменяться одновременно. Эксперименты показали, что комплекс может использоваться для управления наномашинами. Как сообщил BBC News один из соавторов Анирбан Бандиопадхяй (Anirban Bandyopadhyay), теоретически устройство в будущем может пригодиться для управления движением медицинских нанороботов.

http://www.lenta.ru/news/2008/03/11/chembrain/

[Rise]

picture.jpg

Ученые создали "рентгеновский" лазер

Цитата: Французские и японские ученые усовершенствовали лазер на свободных электронах, значительно уменьшив его размер и научившись создавать когерентное рентгеновское излучение с длиной волны до 32 нанометров, сообщает Physics World со ссылкой на статью в Nature Physics. В обычном лазере источником излучения являются электроны, колеблющиеся в атоме между различными энергетическими уровнями. В лазере на свободных электронах (free electron laser, FEL) источником излучения является пучок свободных электронов, проходящий сквозь ряд расположенных специальным образом магнитов (ондулятор), который заставляет их двигаться по синусоидальной траектории. Разгон электронов до околосветовых скоростей приводит к испусканию фотонов - так называемому синхротронному излучению. Лазер на свободных электронах (ЛСЭ) предоставляет большие возможности: в частности, можно порождать мощное излучение в широком диапазоне волн. В рентгеновском диапазоне, однако, трудно добиться, чтобы излучению была присуща временная когерентность. Когерентностью называют согласованное протекание во времени и пространстве нескольких волновых процессов, при котором разность фаз волн постоянна. Когерентными во времени являются волны, которые на протяжении своего периода проходят данную область в пространстве за одно и то же время. Когерентными в пространстве являются волны, совпадающие по фазе. Кроме того, для работы ЛСЭ требуется большой ондулятор, что неудобно по техническим причинам. Французско-японская группа решила эти проблемы, воздействуя на экспериментальный ЛСЭ, установленный в Японии, гармониками высшего порядка, порождаемыми при помощи инфракрасного луча титано-сапфирового лазера. В итоге излучение, которое порождает ЛСЭ, когерентно и во времени, и в пространстве. Воздействие также позволяет использовать четырехметровый ондулятор вместо девятиметрового. Новая технология позволяет получать когерентное излучение с маленькой длиной волны - до 32 нанометров. Такой рентген может использоваться для изучения функционирования белков внутри живой клетки.

http://www.lenta.ru/news/2008/03/13/fel/

[Rise]

picture.jpg

Физики нашли новое нарушение симметрии вещества и антивещества

Цитата: Физики обнаружили новое нарушение симметричности свойств частиц и античастиц, которое может позволить объяснить, почему в нашей Вселенной вещества значительно больше, чем антивещества, сообщает журнал Nature. Сотрудники коллаборации Belle, объединяющей более 50 научных учреждений по всему миру, исследовали распад B-мезонов (заряженного мезона B+ и нейтрального мезона B0) и их античастиц (соответственно B- и анти-B0). Оказалось, что нейтральный мезон распадается чаще своей античастицы, а заряженный – реже. Античастица – двойник другой частицы, имеющий ту же массу, но противоположный заряд (а также некоторые другие противоположные характеристики). Неэлементарные нейтральные частицы также могут иметь античастицы, если кварки, из которых состоят двойники, являются античастицами по отношению друг к другу. В современной Вселенной вещества значительно больше, чем антивещества. Между тем, непосредственно после Большого взрыва они существовали в равных количествах. Большая часть и вещества, и антивещества должна была бы аннигилировать, в результате чего Вселенная была бы заполнена электромагнитным излучением, а уцелевшего вещества было бы слишком мало для образования звезд и планет и тем более возникновения жизни. Физики предполагают, что какая-то несимметричность свойств вещества и антивещества – так называмое нарушение зарядовой и пространственной четности (CP-violation) – привела к тому, что антивещество было почти полностью уничтожено, а большая часть вещества сохранилась. Некоторые нарушения четности уже обнаружены, но они недостаточно велики, чтобы объяснить доминирование вещества во Вселенной, поэтому их поиск продолжается. Сотрудники Belle использовали расположенный в Японии ускоритель KEK для столкновения электронов с их античастицами – позитронами. Столкновение приводит к выбросу энергии и формированию B-мезонов четырех типов: нейтральных (B0) и их античастиц (анти-B0, часто обозначается B0 с чертой наверху, англ. B-bar); положительно заряженных (B+) и их античастиц (B-). Все B-мезоны нестабильны и довольно скоро распадаются на другие частицы (каоны и пионы). В 2004 году было обнаружено первое нарушение симметрии в B-мезонах: нейтральные B-мезоны распадались чаще, чем нейтральные анти-B-мезоны. Можно было бы ожидать подобной асимметричности и в поведении заряженных B-мезонов, то есть считать, что античастицы распадаются реже. Однако впоследствии появились основания полагать, что асимметричность действительно есть, но устроена она прямо противоположным образом: античастицы раcпадаются чаще. Накопив данные о 535 миллионах распадов B-мезонов и их античастиц, сотрудники Belle установили с гораздо более высокой, чем раньше, степенью достоверности, что нейтральные частицы распадаются на 10 процентов чаще, чем их античастицы, а заряженные частицы – на 7 процентов реже, чем их античастицы. Похожие результаты получила недавно коллаборация Babar (данные еще не опубликованы), которая работает с американским ускорителем SLAC в Стэнфорде. Противоположность асимметричностей плохо укладывается в рамки Стандартной модели – господствующей на данной момент теории.

http://www.lenta.ru/news/2008/03/20/antimatter/

[Rise]

picture.jpg

В фотоне уместилось рекордное количество информации

Цитата: Специалистам по квантовой коммуникации удалось передать с помощью одного фотона рекордное количество информации – 1,63 бита, сообщает журнал New Scientist со ссылкой на статью в Nature Physics. В классическом случае с одним фотоном можно передать один бит информации – фотон находится в одном из двух возможных состояний, определив, в каком именно, адресат получает один бит. Ученые давно стремятся увеличить "емкость" фотона, повысив пропускную способность канала и скорость передачи данных. Теоретически это возможно, но мешает несовершенство современных приборов. Один из используемых методов увеличения емкости – квантовое плотное кодирование – основан на способности пары фотонов находиться в запутанном состоянии. Свойства одного фотона изменяются одновременно со свойствами другого фотона, с которым он запутан, даже если они разнесены в пространстве. Схема квантового плотного кодирования приведена на иллюстрации: отправитель (Боб) и адресат (Алиса) получают по фотону, причем фотоны запутаны друг с другом. Боб приводит пару в одно из четырех возможных состояний (воздействуя лишь на свой фотон) и передает Алисе эту информацию (пересылая, опять же, лишь один фотон). Таким образом, измерив состояние пары, Алиса в идеальном случае могла бы получить два бита, хотя для их передачи использовался лишь один фотон. В реальности, однако, этого не происходит: современные оптические устройства не позволяют различить все четыре состояния запутанной пары фотонов, максимум – три. Таким образом, Алиса может получить максимум log23 – 1,585 бита информации. Хулио Баррейро (Julio Barreiro) и его коллегам из Университета Иллинойса в Урбана-Шампейн удалось улучшить этот результат, повысив способность детектора (Алисы) распознавать состояния. Группа Баррейро придала фотону орбитальный угловой момент, заставив его двигаться по спирали. Угловой момент сам не является носителем информации, но позволяет детектору лучше определить, в каком состоянии находится пара. Довести объем передаваемой информации до двух бит опять же пока не удалось, лучший практический результат – 1,63 бита, что, однако, уже является рекордом.

http://www.lenta.ru/news/2008/03/24/photon/

[LiO]

picture.jpg
Черно-белый снимок голубых струй, сделанный
с самолета, пролетающего над грозой.
Слева: от верхушек облаков поднимаются
голубые струи, справа виден фрагмент самолета.
Фото Геофизического института Университета Аляски и NASA.


Ученые объяснили происхождение сверхмолний и голубых струй

Цитата: Группа ученых предложила модель, объясняющую возникновение "молний наоборот": разрядов, бьющих из облака не в землю, а вверх, в ионосферу, сообщает журнал New Scientist со ссылкой на статью в Nature Geoscience. До сих пор не было известно, как именно возникают странные природные явления: сверхмолнии (гигантские молнии, gigantic jets) и молнии типа "голубая струя" (синий джет, blue jet). Как следует из названий, первый тип характерен размером и мощностью, второй – цветом, однако основное их замечательное свойство заключается в том, что оба типа молний бьют из облака не вниз, в землю, а вверх, в ионосферу. Коллектив ученых из Университета штата Пенсильвания и Технологического университета в Нью-Мехико впервые предложил модель, которая описывает образование как наземных молний, так и молний "снизу-вверх". Модель также учитывает образование загадочных "внезапных" (out of the blue) молний, способных бить "ниоткуда", возникая в нескольких километрах от грозы. По мнению исследователей, голубые струи возникают в результате электрического пробоя между зарядом верхней части грозового облака и экранирующим зарядом, притягиваемым к верхушке облака. Модель предсказывает, что они должны возникать через 5-10 секунд после того, как наземный или внутриоблачный разряд создаст резкий дисбаланс заряда в облаке. Сверхмолнии же образуются как обычный внутриоблачный разряд между зарядом средней и верхней частей грозового облака, который продолжает распространяться вверх от облака. Исследователи считают, что их модель может использоваться для предсказания того, какими типами молний будет сопровождаться гроза.

http://www.lenta.ru/news/2008/03/24/lightning/

[Agent 007]

Крысы усваивают правила поведения

Цитата: Английские психологи провели серию экспериментов и доказали, что крысы способны обобщить собственный жизненный опыт и вести себя в соответствии с выведенными из опыта правилами. Обычно модели поведения и обучения у животных предполагают непосредственные реакции на тот или иной стимул и выработку условных рефлексов. И только для человека и высших приматов свойственно выведение из опыта правил поведения для гипотетических обобщенных ситуаций. Оказывается, крысы тоже вырабатывают схемы поведения наряду с условными рефлексами. Психологи Робин Мёрфи (Robin Murphy) и Эстер Мондрагон (Esther Mondragón) из Университетского колледжа в Лондоне, а также Виктория Мёрфи (Victoria Murphy) из Оксфордского университета исследовали способность крыс к выработке общих схем поведения. Сама по себе эта задача родилась из более конкретных вопросов лингвистического свойства. Известно, что человек обучается языку, усваивая не только и не столько конкретные слова, сколько грамматические правила построения предложения. И уж потом нанизывает на усвоенные конструкции предложений слова и словосочетания. Такой принцип обучения — с помощью выведения правил из предшествующего опыта — свойственен человеку. Животным же (не считая высших приматов) и птицам не удается выучить человеческие грамматические правила. Потому ли, что животные не могут запоминать длинную череду звуковых сигналов, каковой с формальной точки зрения является речь? Или потому, что речь, по сути, является сводом общих правил, вывести которые животное не может? На первый из этих вопросов авторы исследования ответили еще четыре года назад. Они показали, что крысы вырабатывают условные рефлексы на триады разночастотных звуков или на триады световых мпульсов, так что дело тут не в неспособности животных реагировать на череду сигналов. Так что ученые занялись поиском ответа на второй вопрос. Но сформулировали они этот вопрос несколько шире: могут ли вообще млекопитающие выводить общие правила и схемы поведения вместо закрепленных нервной системой безусловных и условных рефлексов? Очевидно, что знать правило для решения однотипных задач предпочтительнее, чем выучить все задачи на данное правило. Человек и другие высшие приматы выводят правила поведения, ориентируясь на свой жизненный опыт: выведение общих правил — это необходимая составная часть их обучения. Считалось, что другие животные просто не способны к построению подобных абстрактных поведенческих схем. Но это мнение удалось опровергнуть несложными экспериментами на крысах. Крыс обучили реагировать на триады звуков A–B–A и B–A–B, составленные из двух тонов разной частоты: A = 3,2 кГц, B = 9 кГц (то есть 3,2–9–3,2 кГц и 9–3,2–9 кГц). Эти звуковые серии сопровождались пищевым подкреплением, а другие серии — A–A–B, или B–B–A, или A–B–B, или B–A–A — не подкреплялись. Крыса, у которой условный сигнал сформировался, услышав нужную триаду, бежала к кормушке, не дожидаясь, пока кормушку наполнят. Крыса, которая не реагировала на сигнал, к кормушке не бежала, пока корм там не появится. Поэтому мерилом реакции крыс на сигнал служило то время, которое крыса проводила, засунув нос в кормушку до появления там пищи. Ученые отметили, что две крысы так и не научились различать звуки и заранее бежать к кормушке, и этих двух исключили из экспериментальной группы (видно, и среди умных крыс встречаются олухи). Таким образом, экспериментальная группа обучилась различать две конкретные звуковые серии. Но что это — запоминание конкретных звуковых последовательностей или выработка правила «беги к кормушке, если средний звук отличается от крайних»? Чтобы понять это, экспериментальной группе крыс предъявили серии из звуков двух других частот: C = 12,5 кГц и D = 17,5 кГц — всего 6 триад. Из этих триад две 12,5–17,5–12,5 кГц и 17,5–12,5–17,5кГц соответствуют «правилу»: средний звук отличается от крайних (то есть C–D–C или D–C–D, что соответствует правилу точно так же, как A–B–A или B–A–B ) — и четыре триады не соответствуют. Крысы реагировали на новые звуки весьма осмысленно: правильные триады отличали от неправильных и бежали за пищей. Когда крысам снова включили звук с первоначальными частотами, то они снова оказались у кормушек, демонстрируя, что они эти частоты помнят и схема их поведения осталась в рабочем состоянии. Это означает, что крысы способны вывести обобщенную поведенческую схему и применять ее при встрече с незнакомыми стимулами. Из экспериментов, подобных этому, всё больше становится понятно, что абстрактное мышление — это не специфически человеческая черта: к абстрактному мышлению в той или иной мере способны и другие млекопитающие.

http://elementy.ru/news/430695

[Rise]

picture.jpg

Физики создали сверхизолятор

Цитата: Один из известных сверхпроводников – нитрид титана – при определенных условиях может менять свои свойства на противоположные: приобретать не бесконечно малое, а бесконечно большое сопротивление, становясь таким образом "сверхизолятором", сообщает журнал Nature. По мнению ведущего автора исследования Валерия Винокура из Аргоннской национальной лаборатории США, сверхизолятор, совершенно не проводящий ток, потенциально может использоваться, например, в батарейках – для удержания заряда. В сверхпроводниках ток может распространяться без сопротивления за счет того, что электроны объединяются в так называемые куперовские пары, совокупность которых ведет себя как единый квантовый объект. Если, однако, сверхпроводник расплющить в плоскую пленку зернистой структуры, то этот объект будет разъединен: куперовские пары образуют "лужицы", разделенные изолирующими участками – джозефсоновскими переходами. Сверхпроводник при этом сохранит свои свойства, так как куперовские пары могут преодолевать джозефсоновские переходы за счет квантового туннелирования. При температурах, очень близких к абсолютному нулю, джозефсоновские переходы могут переставать пропускать электроны, тем самым полностью блокируя течение тока. Винокур и его коллеги показали, что в сильном магнитном поле (индукция 0,9 тесла) пленка нитрида титана может достигать такого сверхизолирующего (антисверхпроводящего) состояния даже при высоких (сравнительно высоких, разумеется) температурах (70 микрокельвинов). Исследователи неслучайно называют сверхизолируюшее состояние антисверхпроводящим: по их мнению, эффект вызывается изменением некоторых свойств сверхпроводника на противоположные, таким образом, сделать сверхизолятор из материала, который не является сверхпроводником, невозможно. Эти выводы, однако, вызывают у других специалистов сомнение, отмечает журнал Physics World.

http://www.lenta.ru/news/2008/04/03/insulator/

[Rise]

picture.jpg

Физики научились лазером вызывать молнии

Цитата: Французские, швейцарские и немецкие физики смогли увеличить количество электрических разрядов в грозе, создавая при помощи мощного лазера плазменные шнуры в атмосфере. Статья с описанием эксперимента опубликована в журнале Optics Express. Жером Каспарян и его коллеги разместили на пике Саут-Бэлди (South Baldy Peak, буквально – Южный лысый пик) в штате Нью-Мехико, США, на высоте 3209 метров над уровнем моря лазерную установку Teramobile – мощный переносной лазер, созданный французско-немецкой коллаборацией специально для атмосферных исследований. В течение двух гроз, произошедших с интервалом в сутки, установка каждую десятую долю секунды "стреляла" в небо мощными лазерными импульсами очень небольшой длительности: около ста пятидесяти фемтосекунд (фемтосекунда – 10-15 секунды). Электрическая активность грозы регистрировалась датчиками лаборатории Ленгмюра (Langmuir Laboratory), расположенными на участке два на два километра вокруг лазера. Статистический анализ данных показал, что во время импульсов наблюдалось значимое увеличение количества электрических разрядов. Импульс создавал в атмосфере плазменный канал, способный проводить электричество, что и приводило к возникновению разряда. Наземные молнии создать не удалось, но, по мнению исследователей, это также возможно, если использовать более мощный лазер или научиться создавать плазменные шнуры более эффективно. Эксперимент показал, что создание молний с помощью лазера в принципе возможно. Теоретически такая идея обсуждается с 1970-х годов, однако недостаток мощности до сих пор не позволял получить убедительного ее подтверждения на практике. Искусственная генерация молний позволит лучше понять природу этого явления, которое достаточно сложно исследовать в природе из-за его кратковременности, повысить безопасность самолетов и ЛЭП. Сейчас для нее используются запуски маленьких ракет, к которым присоединена проволока. Этот метод, по мнению исследователей, имеет свои недостатки: количество ракет всегда ограничено, а от запуска ракеты до возникновения разряда (если он вообще возникает) проходит несколько секунд.

http://www.lenta.ru/news/2008/04/14/thunder/