Все не доказанные наукой вещи. Непознанное: явления, которые не может объяснить наука

Несмотря на то, что многие факты и теории, вокруг которых до сих пор ведутся споры в народе, давно не вызывают сомнений у ученых (например, теория эволюции или польза вакцин), это не означает, что научные преставления о Вселенной можно назвать исчерпывающими. На IFL Science вышла статья о пока неразрешимых загадках науки, а T&P публикуют ее перевод.

Почему материи больше, чем антиматерии?

В современном понимании практической физики материя и антиматерия идентичны, но противоположны. Когда они встречаются, они должны уничтожить друг друга и ничего не оставить после себя. И большая часть подобных взаимоуничтожений уже случилась в зарождающейся Вселенной. Тем не менее в ней осталось достаточно материи, чтобы создать миллиарды и миллиарды галактик, звезд, планет и многого другого. Это объясняется мезонами, составными (неэлементарными) частицами с малым периодом полураспада, состоящими из кварков и антикварков. B-мезоны распадаются медленнее, чем анти-B-мезоны, благодаря этому выживает достаточное количество B-мезонов для создания всей существующей во Вселенной материи. Кроме того, B-, D- и K-мезоны могут колебаться и становиться античастицами и обратно составными частицами. Исследования показали, что мезоны с большей вероятностью принимают нормальное состояние, хотя это может быть просто потому, что нормальных частиц больше по количеству, чем античастиц.

Где весь литий?

Раньше, когда температура во Вселенной была восхитительно высокой, изотопы водорода, гелия и лития образовывались в изобилии. Водорода и гелия до сих пор невероятно много и они составляют большую часть массы Вселенной, но число изотопов лития-7, которые мы сейчас можем наблюдать, составляют лишь треть от прошлого количества. Существует множество разнообразных объяснений, почему так случилось - включая гипотезы с участием гипотетических бозонов, известных как аксионы. Другие полагают, что литий был поглощен ядрами звезд, которые наши телескопы и инструменты не могут обнаружить. В любом случае сейчас нет адекватного объяснения тому, куда из Вселенной делся весь литий.

Почему мы спим?

Хоть мы и знаем, что процессы, происходящие в человеческом теле, регулируются биологическими часами, которые заставляют нас бодрствовать и спать, нам неизвестно, почему так происходит. Сон - это то время, когда наше тело восстанавливает ткани и производит другие процессы регенерации. И мы проводим примерно треть жизни во сне. Некоторым другим организмам вообще не требуется сон, так почему он нам так необходим? Есть несколько различных версий того, почему так происходит, но ни одна из них не является полноценным ответом на вопрос. По одной из теорий, тем животным, которые спят, удалось развить способность прятаться от хищников, в то время как другим необходимо постоянно быть начеку, и поэтому они регенерируют и отдыхают без сна. Сейчас большая часть сомнологических исследований посвящена тому, почему сон важен и как он влияет на умственные способности.

Что такое гравитация?

Многие знают, что лунная гравитация вызывает приливы и отливы, земная гравитация удерживает нас на поверхности нашей планеты, солнечная гравитация заставляет саму Землю удерживаться на орбите. Но как объяснить этот феномен? Эта могучая сила создана материей, и более массивные объекты могут притягивать меньшие объекты. Пока ученые разбираются в том, как работает сила гравитации, они даже не уверены в том, существует ли она вообще. Является ли гравитация следствием существования частиц гравитации? Почему в атомах столько пустого места - то есть почему ядро и электроны находятся на довольно большом расстоянии друг от друга? Почему сила, удерживающая атомы вместе, отличается от силы гравитации? На эти вопросы мы не можем ответить на современном уровне развития науки.

«Ну, и где они в таком случае?»

Размеры обозримой Вселенной в диаметре достигают 92 миллиардов световых лет. Она заполнена миллиардами галактик со звездами и планетами, и единственной очевидно обитаемой планетой сейчас считается именно Земля. Статистически шанс того, что наша планета - единственная во Вселенной, где есть жизнь, крайне мал. Тогда какого черта с нами до сих пор никто не связался?

Это называется парадоксом Ферми (по имени итальянского физика Энрико Ферми, создателя первого в мире ядерного реактора. - Прим. T&P). Были предложены десятки объяснений того, почему мы до сих пор не знакомы с внеземной жизнью, причем некоторые из них даже похожи на правду. Так, мы можем сутками рассуждать о различных пропущенных сигналах, о том, что инопланетяне уже среди нас, а мы этого не знаем, или что они не могут с нами связаться. Ну или есть более грустный вариант - Земля действительно единственная обитаемая планета.

Из чего сделана темная материя?

Около 80% массы всей Вселенной составляет темная материя. Это такая специфическая штука, которая не испускает свет вообще. Хотя первые теории о темной материи появились примерно 60 лет назад, до сих пор нет ни одного прямого доказательства ее существования. Некоторые ученые полагают, что темная материя состоит из гипотетических слабовзаимодействующих массивных частиц - вимпов, (WIMP, Weakly Interacting Massive Particle), которые, по сути, могут быть тяжелее протонов в 100 раз, но не взаимодействуют с барионным веществом, под которое заточены наши детекторы. Другие же считают, что в состав темной материи входят такие частицы, как аксион, нейтралино и фотино.

Как появилась жизнь?

Откуда на Земле жизнь? Как это произошло? Сторонники теории «первичного бульона» верят, что плодородная Земля сама формировала все более сложные молекулы, в которых и появилась первая жизнь. Эти процессы происходили на дне океана, в вулканических кратерах, а также в почве и подо льдом. Другие теории придают большое значение световой и вулканической активности. Кроме того, сейчас ДНК считается господствующим базисом жизни на Земле, но также предполагается, что РНК могла быть одной из первых основных форм жизни. Еще один неразрешенный научный вопрос - существуют ли какие-либо еще нуклеиновые кислоты, помимо РНК и ДНК? Возникала ли жизнь лишь однажды или же она когда-то зародилась, затем была разрушена и потом снова возникла? Некоторые верят в панспермию - согласно этой теории, микроорганизмы (зародыши жизни) были принесены на Землю метеоритами и кометами. Даже если это правда, то откуда взялась жизнь на самом источнике панспермии - неизвестно.

Как работают тектонические плиты?

Это может оказаться для вас сюрпризом, но теория тектоники литосферных плит, передвигающих континенты и вызывающих землетрясения, извержения вулканов и даже формирующих горы, получила широкую известность не так давно (во второй половине ХХ века. - Прим. T&P). Хотя уже была выдвинута гипотеза, что полторы тысячи лет назад вместо шести континентов был только один, эту теорию мало поддерживали в 1960-х. Тогда господствовала теория спрединга морского дна. Согласно этой теории, огромные хребты, разделяющие земную кору под каждым океаном, обозначают границы между тектоническими плитами, постепенно передвигающимися в противоположных направлениях. При движении плит расплавленная масса из мантии поднимается, заполняя разлом в земной коре, а затем морское дно медленно продвигается в сторону континента. Но вскоре эта теория была отвергнута.

В любом случае ученые до сих пор не уверены, что вызывает эти сдвиги или как тектонические плиты были созданы. Есть множество теорий, но ни одна из них не отражает все аспекты этого их передвижения в полной мере.

Как мигрируют животные?

Многие животные и насекомые мигрируют на протяжении года, пытаясь избежать сезонной смены температуры и исчезновения жизненно необходимых ресурсов питания или в поисках соседей. Некоторые мигрируют на тысячи километров, так как же они находят путь обратно спустя год? Разные животные используют разные способы навигации. Например, некоторые способны чувствовать магнитное поле Земли и обладают своего рода внутренним компасом. Так или иначе, ученые до сих пор не понимают, как развиваются эти способности и почему животные точно знают, куда идти год за годом.

Что такое темная энергия?

Из всех научных тайн темная энергия, пожалуй, самая загадочная. В то время как темная материя составляет примерно 80% массы Вселенной, темная энергия - это гипотетическая форма энергии, которая, как верят ученые, составляет 70% всего содержимого Вселенной. Темная энергия - одна из причин расширения Вселенной, хотя с ней связано большое количество тайн, которые так и не удалось разгадать. Первая и самая главная - из чего вообще состоит темная энергия? Постоянна ли она или же в ней происходят какие-то флуктуации? Почему плотность темной энергии сопоставима с плотностью обычной материи? Можно ли согласовать данные о темной энергии с теорией гравитации Эйнштейна или эта теория должна быть пересмотрена?

Иконки: 1) iconsmind.com, 2) Karsten Barnett, 3) Mayene de La Cruz, 4) Luis Prado, 5) Alex WaZa, 6) Chris McDonnell, 7) Simon Child, 8) Daniele Catalanotto / ECAL, 9) Claire Jones, 10) Rohith M S.

Ученые в течение многих веков пытаются разгадать множество тайн природного мира, однако некоторые явления до сих пор ставят в тупик даже самые лучшие умы человечества.

Кажется, что эти феномены, начиная от странных вспышек в небе после землетрясений до камней, которые спонтанно двигаются по земле, не имеют определённого смысла или цели.

Вот 10 самых странных, загадочных и невероятных явлений, встречающихся в природе.

Сообщения о ярких вспышках при землетрясениях

Легкие вспышки, которые появляются в небе до и после землетрясения

Одним из самых загадочных явлений являются необъяснимые вспышки в небе, которые сопровождают землетрясения. Что их вызывает? Почему они существуют?

Итальянский физик Кристиано Феруга собрал все наблюдения за вспышками во время землетрясений, датирующиеся до 2000 до н.э. Долгое время ученые скептически относились к этому странному явлению.

Но все изменилось в 1966 году, когда появились первые свидетельства – фотографии землетрясения Мацусиро в Японии.

Сейчас таких фотографий великое множество, а вспышки на них настолько разных цветов и форм, что иногда сложно отличить подделку.

Среди теорий объясняющих это явление есть тепло, вызванное трением, газ радон и пьезоэлектрический эффект – электрический заряд, накапливающийся в кварцевых породах, когда двигаются тектонические плиты.

В 2003 году, физик НАСА д-р Фридеманн Фройнд (Friedemann Freund) провел лабораторный эксперимент и показал, что, возможно, вспышки вызваны электрической активностью в породах.

Ударная волна от землетрясения может изменить электрические свойства кремния и минералов, содержащих кислород, позволяя им передавать ток и излучать свечение. Однако некоторые считают, что теория может быть только одним из возможных объяснений.

Рисунки Наска

Огромные фигуры, нарисованные на песке в Перу древними людьми, но никто не знает почему

OLYMPUS DIGITAL CAMERA

Линии Наска, простирающиеся на 450 кв. км прибрежной пустыни, представляют собой огромные произведения искусства, оставленные на перуанских равнинах.

Среди них есть геометрические фигуры, а также рисунки животных, растений и редко фигур людей, которые можно увидеть с воздуха в виде огромных рисунков.

Считается, что их создал народ Наска в течение 1000-летнего периода между 500 г. До н.э. и 500 г. Н.э., но никто не знает зачем.

Несмотря на статус объекта Всемирного наследия, власти Перу с трудом защищают линии Наска от поселенцев. Тем временем археологи пытаются изучить линии, пока их не разрушили.

Текст: Артём Лучко

Наука появилась ради необходимости отвечать на вопросы людей. И вроде бы большая часть сложных явлений изучена вдоль и поперёк, а осталась «самая малость» - постичь природу тёмной материи, разобраться с проблемой квантовой гравитации, решить задачу размерности пространства/времени, понять, что такое тёмная энергия (и ещё несколько сотен подобных вопросов). Однако до сих пор остаются и более простые, казалось бы, явления, которые учёные не в силах объяснить до конца.

Что такое стекло?

Нобелевский лауреат Уоррен Андерсон однажды сказал: «Самая глубокая и интересная из неразрешённых проблем в теории твёрдого состояния кроется в природе стекла». И хотя стекло известно человечеству уже не первое тысячелетие, в чём причина его уникальных механических свойств, учёные до сих пор не понимают. Из школьных уроков мы помним, что стекло - это жидкость, но так ли это? Учёные точно не знают, какова природа перехода между жидкой или твёрдой и стекловидной фазами и какие физические процессы приводят к основным свойствам стекла.

Процесс формирования стекла не удаётся объяснить с помощью ни одного из нынешних инструментов физики твёрдого тела, многочастичной теории или теории жидкостей. Если описать вкратце, жидкое расплавленное стекло при охлаждении постепенно становится всё более вязким, пока не обретает жёсткость. В то время как при формировании кристаллических твёрдых тел, например графита, атомы в один момент образуют привычные периодические структуры.

Стекло ведёт себя так, что его пока невозможно описать равновесной статистической механикой

Наука появилась ради необходимости отвечать на вопросы людей.

И вроде бы большая часть сложных явлений изучена вдоль и поперёк, а осталась «самая малость» - постичь природу тёмной материи, разобраться с проблемой квантовой гравитации, решить задачу размерности пространства-времени, понять, что такое тёмная энергия (и ещё несколько сотен подобных вопросов).

Однако до сих пор остаются и более простые, казалось бы, явления, но которые учёные не в силах объяснить до конца.

Что такое стекло?

НОБЕЛЕВСКИЙ ЛАУРЕАТ УОРРЕН АНДЕРСОН ОДНАЖДЫ СКАЗАЛ: «Самая глубокая и интересная из неразрешённых проблем в теории твёрдого состояния кроется в природе стекла». И хотя стекло известно человечеству уже не первое тысячелетие, в чём причина его уникальных механических свойств, учёные до сих пор не понимают. Из школьных уроков мы помним, что стекло - это жидкость, но так ли это? Учёные точно не знают, какова природа перехода между жидкой или твёрдой и стекловидной фазами и какие физические процессы приводят к основным свойствам стекла.

Процесс формирования стекла не удаётся объяснить с помощью ни одного из нынешних инструментов физики твёрдого тела, многочастичной теории или теории жидкостей. Если описать вкратце, жидкое расплавленное стекло при охлаждении постепенно становится всё более вязким, пока не обретает жёсткость. В то время как при формировании кристаллических твёрдых тел, например, графита, атомы в один момент образуют привычные периодические структуры. Тарун Читра, исследователь молекулярной динамики, объясняет организацию молекул в разных веществах на примере танца:

Идеальное твёрдое тело - это как медленный танец, когда два партнёра вместе с другими парами движутся вокруг своей стартовой позиции на танцевальной площадке.

Идеальная жидкость - это как вечеринка знакомств, когда каждый старается потанцевать со всеми в комнате (это свойство называется эргодичность), при этом средний темп, с которым все танцуют, примерно одинаковый.

Cтекло же по этой аналогии похоже на танец, когда группа людей разделяется на меньшие подгруппы и каждая кружится в своём хороводе. Вы можете меняться партнёрами из своего круга, и этот танец происходит вечно.

Стекло ведёт себя так, что его пока невозможно описать равновесной статистической механикой. В частности, субэкспоненциальные автокорреляции и кросскорреляционная функция стекла могут быть получены путём бесконечного числа случайных процессов. До какого-то момента система «работает» более-менее понятно и предсказуемо, но, если наблюдать за ней достаточно долго, вы начинаете видеть, как некоторые особенности лучше описываются теорией вероятности и случайных процессов.

Почему велосипед не падает на бок?

КОНСТРУКЦИЯ ВЕЛОСИПЕДА ДОВОЛЬНО ПРОСТА, и, кажется, что давно понятно, как и почему двухколёсное средство сохраняет отличную устойчивость. Всегда считалось, что в сохранении баланса велосипеда важнейшую роль играют два механизма. Первый - автоматическое подруливание, или эффект кастора: если велосипед наклоняется в какую-то сторону, переднее колесо само поворачивается туда же, после чего центробежная сила возвращает колесо в начальное положение. Второй механизм связывают с гироскопическим моментом вращающихся колёс.

Американский инженер Энди Руина с коллегами взялся опровергнуть оба этих утверждения. Они сконструировали велосипед, похожий на самокат, у которого переднее колесо касается опоры перед точкой пересечения с нею оси передней вилки, что «отменяет» действие кастора. А кроме того, переднее и заднее колёса связаны с двумя другими, вращающимися в обратную сторону, и тем самым обнуляющими гироскопический эффект.

Тем не менее этот велосипед не так уж и быстро падает на бок. По сути, равновесие он держит не хуже обычного велосипеда и даже демонстрирует то же самое автоматическое подруливание. По результатам эксперимента авторы сделали вывод, что оба эффекта - и кастора, и гироскопа - играют важную роль в сохранении баланса едущего велосипеда, но оба не являются критически важными для него.

Отчего же не падает велосипед, до конца так и неизвестно. По последним предположениям инженеров, ключевую роль в этом играет особое распределение нагрузки.

Как работает плацебо?

О плацебо, или веществах, которые не имеют явных лечебных свойств, но положительно воздействуют на организм, известно давно. В основе эффекта плацебо лежит психоэмоциональное воздействие. Но исследователи не раз доказывали, что плацебо, не имеющее активных веществ, может стимулировать реальные физиологические реакции, в том числе изменение частоты сердечных сокращений и артериального давления, а также химической активности в головном мозге. Плацебо также помогает избавиться от болей, депрессии, тревоги, усталости и даже некоторых симптомов болезни Паркинсона.

То, как наша психика может воздействовать на здоровье, до сих пор до конца не ясно, и учёные не могут раскрыть механизмы, лежащие в основе физиологических реакций на плацебо. Очевидно, что в эффекте сплетено много различных аспектов, при этом лекарства-пустышки не оказывают влияния на источник или причину заболевания. Опытным путём установлено, что реакция организма различается в зависимости от способа доставки плацебо (при приёме таблеток или инъекциях). Также плацебо дают только ожидаемый, то есть известный заранее, терапевтический эффект. И чем выше ожидания - тем сильнее эффект плацебо. Кроме того, известно, что его можно усилить при активном вербальном воздействии на пациента. Действию плацебо подвержены далеко не все. Чаще плацебо действует на экстравертов, людей с повышенным уровнем тревожности, мнительности, неуверенности в себе.

В октябре 2013 года было опубликовано исследование, демонстрирующее, что плацебо-эффект связан с повышением альфа-активности головного мозга. Альфа-волны возникают в расслабленном состоянии, которое похоже на лёгкий транс или медитацию, - то есть в наиболее внушаемом состоянии. Эффект плацебо оказывает значительное воздействие на нервную систему человека в области спинного мозга. Но пока подробно описать механизм его воздействия так никто и не смог.

Что значил wow-сигнал из далёкого космоса?

15 АВГУСТА 1977 ГОДА ПРОИЗОШЛО ОДНО ИЗ САМЫХ ЗАГАДОЧНЫХ СОБЫТИЙ В ИСТОРИИ ИЗУЧЕНИЯ КОСМОСА. Доктор Джерри Эйман во время работы на радиотелескопе «Большое ухо» в рамках проекта SETI зафиксировал сильный узкополосный космический радиосигнал. Его характеристики (полоса передачи, соотношение сигнала и шума) соответствовали ожидаемым от сигнала внеземного происхождения. Поражённый этим, Эйман обвёл соответствующие ему символы на распечатке и подписал на полях «Wow!». Эта подпись и дала название сигналу.

Сигнал исходил из области неба в созвездии Стрельца, примерно в 2.5 градусах к югу от звёздной группы Хи. Однако после долгих лет ожиданий повторения чего-то подобного ничего не произошло.

УЧЁНЫЕ УТВЕРЖДАЮТ, ЧТО ЕСЛИ СИГНАЛ И ИМЕЛ ВНЕЗЕМНОЕ ПРОИСХОЖДЕНИЕ, то существа, которые его отправили, должны принадлежать к очень и очень продвинутой цивилизации. Чтобы послать такой мощный сигнал, требуется как минимум 2,2-гигаваттный передатчик, который намного мощнее любого из земных (например, система HAARP на Аляске, одна из самых мощных в мире, предположительно способна передать сигнал до 3600 кВт).

В качестве одной из гипотез, объясняющих мощность сигнала, предполагается, что изначально слабый сигнал был значительно усилен благодаря действию гравитационной линзы; однако это по-прежнему не исключает возможности его искусственного происхождения. Другие исследователи предполагают возможность вращения источника излучения наподобие маяка, периодическое изменение частоты сигнала или его однократность. Существует также версия, что сигнал был отправлен с перемещающегося инопланетного звездолёта.

В 2012 году к 35-летию сигнала обсерватория Аресибо направила ответ из 10 000 закодированных твитов в направлении предполагаемого источника. Однако получил ли их кто-нибудь, неизвестно. До сих пор wow-сигнал остаётся одной из главных загадок для астрофизиков.

Как неживая материя становится живой?

В НАУЧНОМ МИРЕ СЕГОДНЯ ПРЕОБЛАДАЕТ КОНЦЕПЦИЯ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ЭВОЛЮЦИИ, согласно которой первая жизнь зародилась сама по себе из неорганических компонентов в результате физических и химических процессов. То, как из неживой материи происходит живая, описывает теория абиогенеза. Однако в ней существует масса проблем.

Известно, что основными компонентами живого вещества являются аминокислоты. Но вероятность случайного возникновения определённой аминокислотно-нуклеотидной последовательности соответствует вероятности того, что несколько тысяч букв из наборного типографского шрифта будут сброшены с крыши небоскрёба и сложатся в определённую страницу романа Достоевского. Абиогенез в его классическом виде предполагает, что такое «сбрасывание шрифта» происходило тысячи раз - то есть столько, сколько понадобилось, пока тот не сложился в требуемую последовательность. Однако по современным подсчётам на это ушло бы на много больше времени, чем существует вся Вселенная.

При этом в лабораторных условиях все попытки создания искусственной живой клетки ни разу не увенчались успехом. Полный набор аминокислот и нуклеотидов и простейшую бактериальную клетку по-прежнему разделяет пропасть. Возможно, первые живые клетки очень сильно отличались от тех, что мы можем наблюдать сейчас. Также большое количество учёных поддерживают гипотезу о том, что первые живые клетки могли попасть на нашу планету благодаря метеоритам, кометам и другим внеземным объектам.

Почему люди делятся на левшей и правшей?

ЗА ПОСЛЕДНИЕ 100 ЛЕТ УЧЁНЫЕ ДОВОЛЬНО ХОРОШО ИЗУЧИЛИ ПРОБЛЕМУ, почему люди преимущественно используют одну руку и почему чаще это именно правая рука. Однако стандартного эмпирического тестирования правшей или левшей нет, так как учёные до конца не могут понять, какие механизмы участвуют в этом процессе.

Учёные расходятся во мнении, какой процент человечества является правшами, а какой левшами. В целом считается, что большинство (от 70 % до 95 %) - правши, меньшинство (от 5 % до 30 %) - левши, также существует неопределённое число людей с наблюдающейся полной симметрией. Доказано, что на леворукость и праворукость влияют гены, но точный «ген левши» пока не выявлен. Существует доказательство того, что на склонность к использованию правой или левой руки могут влиять социальные и культурные механизмы. Самый характерный пример этого, как учителя переучивали детей, заставляя при писании переключаться с левой руки на правую. При этом на данный момент более тоталитарные общества имеют меньше леворуких, чем более либеральные общества.

Портрет Поля Брока

Некоторые исследователи говорят о «патологической» леворукости, связанной с мозговыми травмами во время родов. В 1860-х годах французский хирург Поль Брока отметил взаимосвязь между активностью рук и полушариями мозга. Согласно его теории, половинки мозга соединены с половинками тела крест-накрест. Но на данный момент известно, что эти связи не являются такими простыми, как их описывал Брок. Исследования, проведённые в 1970-х годах, показали, что большинство левшей имеют одинаковую левополушарную активность, типичную для всех людей. При этом только часть левшей имеют различные отклонения от нормы.

Изучая проблемы леворукости и праворукости приматов, учёные установили, что большинство животных в отдельной популяции является либо левшами, либо правшами. При этом отдельные обезьяны часто развивают свои индивидуальные предпочтения.

В итоге у нас пока имеются только общие представление о причинах праворукости, и исследователям пока только предстоит детально разобраться во всех механизмах их формирования.

Почему мы спим?

МЫ СПИМ 36 % СВОЕЙ ЖИЗНИ, НО УЧЁНЫЕ ДО КОНЦА НЕ МОГУТ ОБЪЯСНИТЬ ЕГО ПРИРОДУ. Людям свойственен сон, поскольку это заложено в наших генах, но почему такое состояние появилось в процессе эволюции - загадка. Кроме теплокровных животных (млекопитающих и птиц), ни у кого из живых существ этих форм сна нет, и в чём заключаются преимущества сна - до сих пор непонятно.

УЧЁНЫЕ УЖЕ ВЫЯСНИЛИ, ЧТО ВО ВРЕМЯ СНА БЫСТРЕЕ РАСТУТ МЫШЦЫ, ЛУЧШЕ ЗАЖИВЛЯЮТСЯ РАНЫ, а также ускоряется синтез протеинов. Другими словами, сон помогает организму восполнить то, что он потерял во время бодрствования. Недавние исследования доказали, что во время сна наш мозг очищается от токсинов, и если человек мешает этому процессу (иными словами - не спит), у него могут начаться психические отклонения. Кроме того, во время отдыха в мозге ослабляются или разъединяются связи между клетками, таким образом у нас «освобождается место» для поступления новой информации. В мозге генерируются новые синапсы, поэтому недосыпание грозит снижением способности приобретать, обрабатывать и вспоминать информацию.

Во время сна мозг часто «проигрывает» некоторые эпизоды, которые случились с нами в течение дня, и, по мнению исследователей, этот процесс помогает укрепить нашу память. Хотя содержание сновидений определяется реальными впечатлениями, наше сознание во сне отличается от нашего сознания в период бодрствования. Во сне наше мироощущение оказывается гораздо более образным и эмоциональным. Мы видим различные картины, переживаем по их поводу, а осмыслить должным образом не можем. Учёные полагают, что синхронизирующие механизмы, господствующие в сонном мозге, в большей мере связаны с первой сигнальной системой и эмоциональной сферой. Но что же представляют собой сновидения, ответить однозначно пока нельзя.

Почему кошки мурлычут?

НИКТО НЕ ЗНАЕТ НАВЕРНЯКА, ПОЧЕМУ КОШКИ МУРЛЫЧУТ. Мурлыкание отличается от многих других звуков, издаваемых животными, тем, что вокализация происходит на протяжении всего дыхательного цикла (и на вдохе, и на выдохе). Когда-то считалось, что звук производился благодаря потоку крови, проходящему через нижнюю полую вену, но теперь большинство учёных согласны, что в процессе извлечения звука участвуют гортань, мышцы гортани и нейронный осциллятор.

Котята учатся мурлыкать, как только им исполняется пара дней. Ветеринары предполагают, что их мурлыканье означает что-то наподобие человеческих слов «мама», «я в порядке» или «я здесь». Эти звуки способствуют укреплению связей между котёнком и его матерью.

Но когда котёнок вырастает, он также продолжает мурлыкать, и многие исследователи убеждены, что во взрослом возрасте этот звук связан с удовольствием и радостью. Иногда же кошки мурлычут при получении травмы или при болезни. Доктор Элизабет фон Муггенталер предполагает, что мурлыканье и низкочастотные колебания, которые оно производит, являются «естественным механизмом самолечения» и укрепляют, заживляют раны и облегчают боль.

Голосовая особенность домашних кошек не уникальна. Другие виды семейства кошачьих, такие как рыси, гепарды и пумы, также мурлычут. Хотя некоторые большие кошки (львы, леопарды, ягуары, тигры, снежные барсы и дымчатые леопарды) не умеют этого делать.

15 загадочных явлений, которые наука не в состоянии объяснить

Несмотря на все достижения науки, в ней все же существует немало белых пятен. Журнал New Scientist опубликовал список загадочных явлений, объяснить которые ученые не в состоянии.

1. Эффект плацебо
Не пытайтесь повторить это дома! В течение нескольких дней вы причиняете кому-то боль по нескольку раз в день. Вы уменьшаете боль при помощи морфия, вплоть до последнего дня эксперимента, а потом заменяете морфий физиологическим раствором. И угадайте, что происходит? Физиологический раствор снимает боль.
Это - эффект плацебо: каким-то образом состав из ничего может оказать очень мощное воздействие. Врачи знают об эффекте плацебо уже давно. Но кроме того, что, по-видимому, он имеет биохимическую природу, мы не знаем ничего. Ясно одно: разум может влиять на биохимию организма.

2. Проблема горизонта
Наша Вселенная оказывается необъяснимо едина. Посмотрите на пространство от одного края видимой Вселенной до другого, и вы увидите, что на всем протяжении фон микроволнового излучения в космосе имеет одинаковую температуру. Это не кажется удивительным до тех пор, пока вы не вспомните, что эти два края находятся на расстоянии 28 миллиардов световых лет друг от друга, а нашей Вселенной всего лишь 14 миллиардов лет.
Ничто не может двигаться со скоростью, превышающей скорость света, поэтому невозможно, чтобы тепловое излучение смогло пропутешествовать между двумя горизонтами и уравновесить горячие и холодные зоны, образовавшиеся во время Большого взрыва, установив то тепловое равновесие, которое мы видим сейчас.
С научной точки зрения одинаковая температура фонового излучения является аномалией. Объяснить ее можно было бы признанием того, что скорость света не постоянна. Но даже в этом случае мы все равно бессильны перед вопросом: почему?

3. Ультра-энергетические космические лучи
Вот уже более десяти лет физики в Японии наблюдают космические лучи, которые не должны существовать. Космические лучи - это частицы, которые путешествуют во Вселенной со скоростью близкой к скорости света. Некоторые космические лучи приходят на Землю в результате насильственных событий, таких как взрыв сверхновой. Но мы ничего не знаем о происхождении высокоэнергетических частиц, наблюдаемых в природе. И даже это еще не настоящая тайна.
Когда частицы космических лучей перемещаются в пространстве, они теряют энергию при столкновении с фотонами низкого уровня энергии, например, из космического микроволнового фонового излучения. Однако в Токийском университете обнаружили космические лучи с очень высокой энергией. Теоретически они могли появиться только из нашей галактики, но найти источник этих космических лучей в нашей галактике астрономы не могут.

4. Феномен гомеопатии
Мадлен Эннис (Madeleine Ennis), фармаколог из Королевского университета Белфаста - настоящее бедствие для гомеопатии. Она выступила против заявлений гомеопатов о том, что химическое средство может быть разбавлено до такой степени, что образец не будет содержать практически ничего, кроме воды, и в то же время обладать исцеляющей силой. Эннис решила раз и навсегда доказать, что гомеопатия является просто болтовней.
В своей последней работе она описывает, как ее группа в четырех разных лабораториях исследовала воздействие ультра-разбавленных растворов гистамина на белые кровяные тельца, участвующие в воспалении. К удивлению ученых выяснилось, что гомеопатические растворы (разведенные до такой степени, что, по всей видимости, не содержали даже одной молекулы гистамина), работали так же, как и гистамин.
До этих экспериментов ни одно гомеопатическое средство никогда не срабатывало в клинических испытаниях. Но белфастское исследование свидетельствует о том, что все-таки что-то происходит. «Мы, - говорит Эннис, - не может объяснить наши находки и сообщаем о них для поощрения других к расследованию этого явления».
Если результаты окажутся реальными, считает она, то последствия могут быть весьма существенными: нам, возможно, придется переписывать физику и химию.

5. Темная материя
Возьмите наше самое лучшее знание о гравитации, примените его к вращению галактик, и вы сразу же обнаружите проблему: согласно нашему знанию, галактики должны распадаться. Галактическая материя вращается вокруг центральной точки, поскольку ее гравитационное притяжение создает центростремительные силы. Но для создания наблюдаемого вращения в галактиках не хватает массы.
Вера Рубин (Vera Rubin), астроном из отдела земного магнетизма института Карнеги в Вашингтоне, заметила эту аномалию в конце семидесятых годов прошлого века. Лучший ответ, которые смогли дать физики, заключался в предположении, что во Вселенной имеется больше вещества, чем мы можем наблюдать. Проблема заключалась в том, что никто не мог объяснить, чем является эта «темная материя».
Объяснить ее ученые не могут до сих пор, и это неприятный пробел в нашем понимании. Астрономические наблюдения свидетельствуют о том, что темная материя должна составлять примерно 90% от массы Вселенной, и все же мы поразительно невежественны в отношении того, что это за 90%.

6. Жизнь на Марсе
20 июля 1976 года. Гилберт Левин (Gilbert Levin) сидит на самом краешке своего кресла. На расстоянии миллионов километров от него, на Марсе, спускаемый космический аппарат «Викинг» взял образцы почвы. Аппаратура Левина смешала их с веществом, содержащим углерод-14. Ученые, участвующие в эксперименте, считают, что если в почве обнаружатся выбросы метана, содержащие углерод-14, то на Марсе должна быть жизнь.
Анализаторы «Викинга» дают положительный результат. Нечто поглощает питательные вещества, преобразовывает их, а затем выделяет газ, содержащий углерод-14. Но почему же нет праздника?
Потому что другой анализатор, предназначенный для определения органических молекул, являющихся необходимыми признаками жизни, ничего не нашел. Ученые состорожничали и объявили открытия «Викинга» ложноположительными. Но так ли это?
Результаты, переданные с последнего космического аппарата НАСА, показывают, что в прошлом поверхность Марса почти наверняка содержала воду и потому была благоприятна для жизни. Существуют и другие доказательства. «Каждый полет на Марс, - говорит Гилберт Левин, - предоставляет данные, подтверждающие мое заключение. Ни одно из них ему не противоречит».
Левин отстаивает свои взгляды уже не в одиночку. Джо Миллер (Joe Miller), микробиолог из Университета Южной Калифорнии в Лос-Анджелесе, проанализировал данные заново и считает, что выбросы демонстрируют признаки циркадного цикла. А это с высокой долей вероятности предполагает наличие жизни. Правы ли эти ученые - пока неизвестно.

7. Тетранейтроны
Четыре года назад были обнаружены шесть частиц, которые не должны были существовать. Их назвали тетранейтронами - четыре нейтрона, которые находятся в связи, игнорирующей законы физики.
Группа ученых из Кана под руководством Франсиско Мигеля Маркеса (Francisco Miguel Marquиs) выстреливала ядра бериллия в небольшую углеродную цель и анализировала их траектории с помощью детекторов. Ученые ожидали увидеть, что четыре разных нейтрона попадут в разные детекторы. Вместо этого они обнаружили только одну вспышку света в одном детекторе.
Энергия этой вспышки показала, что все четыре нейтрона попали в один и тот же детектор. Возможно, это просто совпадение, и четыре нейтрона случайно попали в одно и то же место в одно и то же время. Но это до смешного маловероятно.
Вместе с тем, такое поведение не маловероятно для тетранейтронов. Правда, некоторые могут возразить, что согласно стандартной модели физики элементарных частиц, тетранейтроны просто не могут существовать. Ведь по принципу Паули, в одной системе не существует даже двух протонов или нейтронов, которые могли бы обладать одинаковыми квантовыми свойствами. Удерживающая их вместе ядерная сила такова, что не может удержать даже два одиночных нейтрона, не говоря о четырех.
Маркес и его группа были настолько ошеломлены полученными результатами, что «похоронили» эти данные в научном труде, который гласил о некой вероятности открытия тетранейтронов в будущем. Ведь если начать менять законы физики, чтобы обосновать связь четырех нейтронов, возникнет хаос.
Признание существования тетранейтронов означало бы, что сочетание элементов, образовавшихся после Большого взрыва, не согласуется с тем, что мы сейчас наблюдаем. И, что еще хуже, сформированные элементы становятся слишком тяжелыми для космоса. «Вероятно, Вселенная сколлапсировала бы прежде, чем стала расширяться», - говорит Наталья Тимофеюк (Natalia Timofeyuk), теоретик из университета Суррей в Гилфорде, Великобритания.
Вместе с тем, имеются и другие доказательства, говорящие в пользу того, что материя может состоять из многочисленных нейтронов. Это - нейтронные звезды. Они содержат огромное количество связанных нейтронов, и это означает, что когда нейтроны собираются в массы, в действие вступают все еще необъяснимые для нас силы.

8. Аномалия Pioneer
В 1972 американцами был запущен космический аппарат Pioneer-10. На его борту находилось послание внеземным цивилизациям - табличка с изображениями мужчины, женщины и схемы расположения Земли в космосе. Год спустя вслед за ним отправился Pioneer-11. К настоящему времени оба аппарата уже должны были находиться в дальнем космосе. Однако необычным образом их траектории сильно отклонились от расчетных.
Что-то начало их тянуть (или толкать), в результате чего они начали двигаться с ускорением. Оно было крошечным - меньше нанометра в секунду, что эквивалентно одной десятимиллиардной доли гравитации на поверхности Земли. Но этого оказалось достаточно, чтобы сместить Pioneer-10 с его траектории на 400 000 километров.
С Pioneer-11 НАСА потеряла связь в 1995 году, но до того момента он отклонялся от траектории точно так же, как и его предшественник. Чем это было вызвано? Никто не знает.
Некоторые из возможных объяснений уже были отвергнуты, в том числе программные ошибки, солнечный ветер и утечки топлива. Если причиной явился некий гравитационный эффект, то мы об этом ничего не знаем. Физики находятся просто в растерянности.

9. Темная энергия
Это одна из самых известных и наиболее трудноразрешимых проблем физики. В 1998 году астрономы обнаружили, что Вселенная расширяется со все большей скоростью. До этого считалось, что после Большого взрыва расширение Вселенной замедляется.
Разумного объяснения этому открытию ученые до сих пор не нашли. Одно из предположений - за это явление ответственно некое свойство пустого пространства. Космологи назвали его темной энергией. Но все попытки идентифицировать ее потерпели неудачу.

10. Десятая планета
Если вы отправитесь в путешествие к самому краю Солнечной системы, в холодную зону пространства за Плутоном, то увидите нечто странное. После прохождения пояса Койпера - области космоса, изобилующей ледяными скалами, - вы внезапно увидите пустое пространство.
Астрономы называют эту границу скалой Койпера, так как после нее плотность космического каменного пояса резко уменьшается. Что является причиной? Единственным ответом на это может быть наличие десятой планеты в нашей Солнечной системе. Причем, чтобы так очистить пространство от мусора, она должна быть такой же массивной как Земля или Марс.
Но, хоть расчеты и показывают, что такое тело могло стать причиной существования пояса Койпера, никто и никогда не видел эту легендарную десятую планету.

11. Космический сигнал WOW
Он продолжался 37 секунд и пришел из космоса. 15 августа 1977 года на распечатке радиотелескопа в штате Делавэр самописцы начертили: WOW. И двадцать восемь лет спустя никто не знает, что было причиной этого сигнала.
Импульсы пришли из созвездия Стрельца на частоте около 1420 МГц. Передачи в этом диапазоне запрещены международным соглашением. Природные источники излучения, такие как термические выбросы планет, охватывают гораздо более широкий диапазон частот. Что же явилось причиной излучения этих импульсов? Ответа до сих пор нет.
Ближайшая к нам звезда в этом направлении находится на расстоянии 220 световых лет. Если сигнал пришел оттуда, то это должно быть либо огромным астрономическим событием, либо развитой внеземной цивилизацией с удивительно мощным передатчиком.
Все последующие наблюдения на том же участке неба ни к чему не привели. Сигнала подобного WOW больше не зарегистрировано.

12. Такие непостоянные постоянные
В 1997 году астроном Джон Уэбб (John Webb) и его группа из университета Нового Южного Уэльса в Сиднее проанализировали свет, приходящий на Землю от далеких квазаров. В своем путешествии длительностью в 12 миллиардов лет свет проходит через межзвездные облака, состоящие из металлов, таких как железо, никель и хром. Исследователи обнаружили, что эти атомы поглощают фотоны света квазара, однако совсем не те, что ожидалось.
Единственное более-менее разумное объяснение этому явлению состоит в том, что физическая постоянная, называемая постоянной тонкой структуры, или альфой, имеет другую величину при прохождения света через облака.
Но это ересь! Альфа является чрезвычайно важной постоянной, определяющей, как свет взаимодействует с материей, и она не должна изменяться! Ее значение, среди прочего, зависит от заряда электрона, скорости света и постоянной Планка. Возможно ли, чтобы какие-то из этих параметров действительно изменились?!
Никто из физиков не хотел верить в правильность измерений. Уэбб и его группа в течение многих лет пытались найти ошибки в своих результатах. Но им до сих пор это не удалось.
Результаты Уэбба - не единственные, подтверждающие, что в нашем понимании альфы что-то не так. Недавний анализ единственно известного природного ядерного реактора, действовавшего почти 2 миллиарда лет тому назад там, где в настоящее время находится Окло в Габоне, также говорит о том, что во взаимодействии света с материей что-то изменилось.
Пропорция определенных радиоактивных изотопов, выработанных в таком реакторе, зависит от альфы, и поэтому анализ продуктов деления, сохранившихся в почве Окло, дает возможность определить значение постоянной во время их образования.
Используя этот метод, Стив Ламорей (Steve Lamoreaux) и его коллеги из Лос-Аламосской национальной лаборатории в Нью-Мексико предположили, что с момента действия в Окло альфа уменьшилась более чем на 4%. И это означает, что наши представления о постоянных может оказаться неверным.

13. Низкотемпературный ядерный синтез (НТС)
После шестнадцатилетнего отсутствия он вернулся. Хотя, на самом деле НТС никогда и не исчезал. Начиная с 1989 года, лаборатории ВМФ США провели более 200 экспериментов, призванных выяснить, могут ли ядерные реакции при комнатной температуре генерировать больше энергии, чем потреблять (считается, что это возможно только внутри звезд).
Управляемый ядерный синтез решил бы многие мировые энергетические проблемы. Неудивительно, что Министерство энергетики США так в нем заинтересовано. В декабре прошлого года после длительного рассмотрения всех доказательств, оно заявило, что открыто для предложений по новым НТС экспериментам.
Это довольно крутой поворот. Пятнадцать лет назад это же самое министерство заключило, что первоначальные результаты по НТС, полученные Мартином Флейшманом (Martin Fleischmann) и Стэнли Понсом (Stanley Pons) из университета штата Юта и торжественно представленные на пресс-конференции в 1989 году, невозможно подтвердить, и таким образом они, вероятно, являются ложными.
Основной принцип НТС заключается в том, что погружение электродов палладия в тяжелую воду (в которой кислород соединен с изотопом тяжелого водорода) может освободить большое количество энергии. Загвоздка состоит в том, что все общепризнанные научные теории считают, что ядерный синтез при комнатной температуре невозможен.

14. Если в группе только женщины

Согласно исследованиям Социологической Лаборатории Университета в Бирмингеме (Birmingham, UK), все дискуссии, на любые темы, если в составе группы состоят только женщины, не позднее, чем через два часа после начала обсуждения темы (в среднем, через 116 минут), переходят к теме по п.15.
Исследования проводились под руководством независимых модераторов, кроме Великобритании, в нескольких странах, имеющих филиалы Лаборатории: в Дакке (Бангладеш), в Киото (Япония), в Кейптауне (ЮАР).

15. Почему он не звонит?

Многочисленные исследования проблем семьи и брака в разных странах; теория коммуникаций между полами, начало которой было положено культовой книгой Отто Вейнингера (Otto Veyninger, "Пол и характер", 1902) - показали, что основным вопросом, который беспокоит женщин в современном мире, является: "Почему он не звонит?".