Гленн Мерфи

Какая громкая бывает отрыжка? Недетские вопросы

Мама и папа — это подарок вам, старики

Спасибо: Деборе Блоксэм, Дэймону Макколлин-Муру и Гэби Морган — за то, что ободряли и заставляли меня писать, а потом редактировали мой опус; Франу Бэйту, Эмили Скотт-Диринг, доктору Питеру Моррису, Дагу Милларду, Дэну Альберту, Элис Николлс, Кэти Мэггс, Эндрю Нейхэму, Тилли Блит, Бену Расселлу и всем сотрудникам Музея наук и Национального музея железных дорог — за потраченное на меня время и дельные советы; доктору Дэйву Риэю из Эдинбургского университета; Нине Дэвис и профессору Элуну Уильямсу из Королевского ветеринарного колледжа; членам Общества специалистов по научной коммуникации Северной Каролины — за сердечный прием; семействам Уиттсов, Мерфов, Гроссов и Соаресов, особенно Бену, Эрику и Майло. Мы живем в огромном и прекрасном мире — так почему не заняться его исследованием.

Предисловие

Это книга ответов на вопросы. На ваши вопросы. А их, поверьте, мне всегда задают предостаточно.

Не так давно я написал другую книгу, тоже составленную из вопросов, которые часто остаются без ответа. Может быть, вы ее читали. Если нет, то ничто не мешает вам прямо сегодня заскочить в ближайший книжный магазин, чтобы ее купить. Простите за намек, не смог удержаться.

В общем, книга «про сопли» родилась из вопросов, которые задавали посетители Музея наук,[1] от мала до велика.

Разумеется, я не мог за один присест ответить на все вопросы. Но многим людям та маленькая книжечка понравилась. Поэтому мы решили, что стоит написать еще одну. Вот эту.

Однако на сей раз мне хотелось, чтобы вопросов было больше. Правда, я прекрасно осознавал, что далеко не каждый может приехать в Лондон и посетить Музей наук только для того, чтобы задать вопрос. И тогда мой приятель Дэниел предложил отличную идею.

«А почему бы нам не создать веб-страничку? — предложил он. — Тогда и дети, и взрослые из всех уголков страны (и даже мира) смогут прочитать на ней отрывки из твоей книги и оставить собственные вопросы, имеющие отношение к науке».

Сказано — сделано. И вопросы посыпались как из рога изобилия. Сотнями. Среди них, конечно, попадались и те, на которые я уже ответил в первой книжке. И вполне естественно, что, после того как я попросил читателей присылать новые вопросы для продолжения, нашлось немало желающих, которые спрашивали меня о самых разных вещах. О том, как работают наши мозги и части тела. О самых больших, самых маленьких и самых быстрых вещах на свете, о том, на что будут похожи самолеты, поезда и автомобили в будущем. Многие высказывали тревогу по поводу климата и того, что будет с ним дальше. И, конечно же, было много таких, кто подумал: «Класс! Этот Гленн сможет выполнить за меня домашнее задание!». Кое-кто даже не постеснялся выразить свои намерения напрямую:

Вам пришел новый вопрос:

Имя: Кларк

Вопрос: Гленн, мне задали самостоятельную работу о Вселенной и черных дырах, напиши ее для меня. Заранее большое спасибо, надеюсь получить за нее «отлично». Просто скинь мне ее на мыло, чтобы можно было распечатать. За картинки ставят дополнительные плюсы, так что добавь несколько штук. Спасибо.

Всем желающим получить на халяву домашнюю работу я отвечаю сразу: «ВЫ ЧТО, В КОНЕЦ ОБОРЗЕЛИ, ЧТО ЛИ? ПИШИТЕ САМИ!!»

Всем остальным, кто прислал мне вопросы (пусть даже они не вошли в книгу), огромное спасибо. И эту книгу я посвящаю вам. Надеюсь, она вам понравится.

А теперь давайте займемся делом…

Наука про нас

Многие привычные вещи, будь то солнечные ожоги, дыхание, организм человека, вызывают у нас желание узнать, как мы устроены и благодаря чему живем на этом свете. Конечно, в школе мы изучаем анатомию и получаем общее представление о том, где находятся почки, чем занимаются легкие, и много других полезных сведений. Но что мы знаем о гусиной коже, икоте и сенной лихорадке? Почему наши глаза защищены веками, а ноздри нет?

И как называется та штука, что болтается в задней части нёба у самого горла?[2]

Эта глава в самом буквальном смысле полностью посвящена вам. И должен сказать, ребята, что вопросов о себе у вас накопилось немало.

Насколько громкой может быть отрыжка?

Сила самой громкой документально зафиксированной отрыжки составила примерно 105 децибел. Это громче, чем рев мотоцикла или бензопилы, и достаточно громко, чтобы оглушить стоящего рядом человека. Но не пытайтесь ставить подобные рекорды дома, потому что это опасно!

— Громче мотоцикла? Ничего себе!

Невероятно, но факт. Мировой рекорд громкости отрыжки составляет 104,9 децибела (дБ)[3]. Кстати, замер производился с расстояния 2,5 м! Средний мотоцикл разгоняется с ревом примерно в 90 дБ, на целых 28 дБ тише!

— И кто же этот уникум?

Тридцатичетырехлетний англичанин Пол Ханн. Он побил предыдущий рекорд в июле 2004 года, и с тех пор превысить его достижение не удалось пока никому.

— Но как может отрыжка быть такой громкой?

Так же как все остальные звуки, отрыжка вызывается давлением воздушных волн. Чтобы создать звук, нужно заставить какой-нибудь предмет — например, колокол или гитарную струну — вибрировать с большой скоростью. Для этого нужно ударить по нему, дернуть или чем-нибудь по нему провести. Вибрирующий предмет сжимает окружающие его молекулы воздуха и создает волны, которые проходят через воздух. Когда они достигают наших ушей, их давление заставляет вибрировать барабанные перепонки. Вибрации усиливаются с помощью набора расположенных внутри уха маленьких косточек и передаются крошечным волоскам в ушной улитке (длинной тонкой трубочке, наполненной жидкостью и выстланной изнутри волосками, которая находится во внутреннем ухе и свернута в спираль, похожую на раковину улитки). Тут вибрации преобразуются в нервные импульсы, которые наш мозг воспринимает как звучание колокола, гитарной струны или чего-нибудь еще.

— А при отрыжке?

В случае с отрыжкой вибрирующим предметом является мясистый клапан, который называется кардиальной складкой и отделяет желудок от пищевода. Когда вы проглатываете воздух (либо случайно, во время еды, либо намеренно, когда хотите спровоцировать отрыжку), он попадает в желудок и оказывается там, как в ловушке. По мере того как желудок наполняется пищей, жидкостью и газом, давление внутри него растет и воздух прорывается через клапан, заставляя его вибрировать и создавать гулкий утробный звук удовлетворения «БРРРРРРРРРРРРРРППППП». Конечно, если отрыжку нужно вызвать намеренно, мы можем заставить желудок сжаться, сокращая мышцы желудка и диафрагмы (плоской мышечной перегородки между желудком и легкими). Именно это позволило мистеру Ханну сделать свою отрыжку такой оглушительной. Миллионы детей во всем мире используют такой же прием, когда хотят показать окружающим, что они сыты. Просто у него это получается лучше всех. Кстати, перед установкой рекорда он еще проглотил очень много газировки.

— А в чем здесь роль газировки?

Газированные напитки пузырятся, потому что в них под большим давлением закачивают углекислый газ. И когда мы пьем газировку, то вместе с ней проглатываем газ. Он накапливается в нашем желудке, и… дальше происходит то, что вы уже знаете.

— Не опасно ли вызывать отрыжку таким способом?

Вообще-то, пить столько газировки не очень полезно для здоровья, и привычка специально проглатывать воздух ни к чему хорошему не приведет. Но вовсе не это делает опасной такую громкую отрыжку, как у мистера Ханна. Опасность возникает после того, как отрыжка вырывается из тела.

— Но если отрыжка — это всего лишь воздух и звук, то какой вред она может кому-то причинить?

Если отрыжка получится достаточно громкой, то при определенной частоте вибрации звук может оказаться очень мощным и опасным. Вы когда-нибудь слышали про оперных певцов, способных своим голосом разбивать стеклянные стаканы? Это достоверный факт. Им нужно только взять нужную ноту и пропеть ее достаточно громко, чтобы стакан завибрировал и разлетелся на мелкие кусочки. Между прочим, американские военные занимаются разработкой специального «звукового» оружия, в котором вместо пуль используются давление воздушных волн и звук. Экспериментальный пистолет «Vortex Ring» при выстреле создает движущееся кольцо вибрирующего воздуха, способное свалить на землю 75-килограммовый манекен человека с расстояния 10 м.

— Значит, с помощью достаточно громкой отрыжки можно будет разбить кому-то очки, не так л и? Или сбить с ног толпу хулиганов? Вот было бы здорово!

Навряд ли это получится. Даже самый выдающийся мастер отрыжки, вроде мистера Ханна, не способен создать такое давление воздуха, чтобы сбить кого-то с ног. К тому же у его отрыжки слишком низкая частота звука, чтобы разбивать стекла. Но все же он может издать достаточно громкий звук (от 105 до 118 дБ), чтобы оглушить вас или даже вызвать серьезное повреждение слуха.

— Неужели?

В самом деле. Восемьдесят пять децибел вполне хватает для временного повреждения слуха. Строители, которые работают с пневматическими дрелями (у них уровень шума составляет около 120 дБ), используют защитные наушники. Если бы вы издали звук громкостью в 165 дБ, это было бы равносильно выстрелу из ружья рядом с вашей головой. Такая отрыжка сделает глухими не только окружающих, но и вас самих!

— Жаль, ведь тогда вся затея потеряет смысл.

Это почему?

— Прикиньте сами. Я научусь делать отрыжку с громкостью ружейного выстрела, но после первого раза никто этого не сможет услышать. Даже я сам.

Мм… да… это была бы настоящая трагедия.

Научные факты: шумные вещи

Громкость звуковых волн зависит от давления воздуха и измеряется в децибелах (дБ). На шкале измерения децибел нулевая точка соответствует самому слабому звуку, который воспринимается большинством людей. Вот какова громкость некоторых обычных (и необычных) звуков:

дБ — Звук

0 — шорох листвы

20 — шепот

40 — недолгий ливень

75 — стиральная машина

90 — мотоцикл

110 — бензопила, рок-концерт

115 — одна из отрыжек Пола Ханна (на близком расстоянии)

130 — реактивный самолет (с расстояния 30 м)

165 — выстрел из дробовика

Почему мы икаем, и как остановить икоту?

Икота — штука забавная. Мы знаем, что это такое, знаем, до какого отчаяния она может нас довести, и даже знаем множество способов, как от нее избавиться. Но мы не можем сказать с уверенностью, откуда она берется и зачем нужна нашему организму.

— Ну а все же, что такое икота?

Икота (по латыни singultus) — это внезапное непроизвольное сокращение диафрагмы и закрытие голосовых складок, приводящее к изданию характерного звука. Известно больше сотни причин икоты, но самой распространенной является раздражение желудка или пищевода — трубки, по которой пища продвигается к желудку. Звук «ик» возникает, когда поток воздуха перекрывается резким захлопыванием голосовой щели — чем-то вроде мясистой крышки или люка, который разделяет в горле пищевой и дыхательный проходы.

— Но почему икоту называют икотой, а не сингултусом или как-нибудь еще?

Хороший вопрос. Дело в том, что слово «икота» — это типичный пример ономатопеи, или звукоподражания, когда слова напоминают звуки, которые они обозначают.

Названия икоты в разных языках отличаются, но звук «ик», похоже, универсален, и поэтому англичан одолевает hiccup, французов — hoquet, а японцев — hyakkari. Вот только немецкое Schluckauf больше похоже на бульканье воды в горле (Schluck по-немецки означает глоток). Тем не менее очень приятно сознавать, что икотой страдают все, как ее ни назови.

— Но если икота бывает у всех, значит, она зачем-то нужна?

Нужно признаться, что полной уверенности на этот счет у нас пока нет. По мнению некоторых ученых, икота никак не влияет на наш организм и не выполняет никаких функций (кроме того, что придает нам глупый вид). Считается, что она является признаком неправильной работы нервов, контролирующих дыхательные мышцы и голосовую щель, что случается, когда нервы слишком раздражены или повреждены.

— Выходит, что икота не приносит никакой пользы?

Может, да, а может, нет. К тому же, совершенно бесполезная для нас икота в свое время могла хорошо послужить животным. По одной из версий, икота возникла в ходе эволюции как способ помочь нашим четвероногим предкам проглотить пищу, которая застряла в горле. И если у людей пища опускается в желудок под действием силы тяжести, то четвероногим животным приходится проталкивать ее изо рта по горизонтали. Это значит, что крупные куски пищи легко могут застревать у них в горле. Некоторые ученые полагают, что своим весом они давят на расположенный в горле нерв, который запускает механизм икоты. В такой ситуации резкий вдох создает позади пищи вакуум, и это помогает всосать кусок в пищевод. Так, в частности, можно объяснить, почему икоте так сильно подвержены собаки. Они всегда едят торопливо и заглатывают пищу большими кусками, которые приходится проталкивать с помощью икоты.

— Вроде логично. Но почему тогда икота не прекращается сразу, как только человек заканчивает есть?

Бывает, что и прекращается. В большинстве случаев ее удается снять (или она проходит сама собой) за несколько минут. Но икота может продолжаться неделями или даже годами. Врачи различают несколько ее видов, в зависимости от того, сколько она длится. Банальная икота проходит в течение часа. Продолжительная икота может продолжаться до сорока восьми часов, но обычно не причиняет никакого вреда (хотя очень донимает). Устойчивая икота может длиться дольше двух суток и чаще всего вызывается лекарствами, но иногда может появляться самопроизвольно. Например, в январе 2007 года американская девочка-подросток Дженнифер Ми икала в течение пяти недель подряд неизвестно по какой причине. Если икота длится больше двух месяцев, ее называют неукротимой или дьявольской и считают признаком серьезного заболевания.

— Два месяца? Какой кошмар! Но неужели икота может длиться еще дольше?

Мировой рекорд составляет 68 лет и принадлежит Чарльзу Осборну (тоже из США), который икал, не переставая, с 1922 по 1990 год. Бедняга мучился икотой практически всю жизнь.

— Такое даже представить страшно. А теперь расскажите, как избавиться от икоты. Я слышал, что если встать на голову и выпить стакан воды… нет, погодите — лучше съесть свежий перчик чили, правильно?

Количество «верных» способов избавления от банальной икоты исчисляется сотнями. В одних предлагается что-нибудь съесть или выпить, в других — задержать дыхание. Можно также определенным образом выпить стакан воды или попросить кого-нибудь из друзей вас отвлечь. Многие подобные рекомендации бесполезны, а эффективными чаще всего оказываются те, которые просто помогают восстановить контроль над дыханием. Поэтому, в сущности, все равно, что вы съедите или как выпьете воду. Весь фокус в том, чтобы изменить ритм дыхания. Самые лучшие результаты дает задержка дыхания, так как это позволяет напрямую контролировать дыхательные мышцы.

— А если попросить друга меня напугать?

Этот прием обычно срабатывает, если икота носит психосоматический характер, когда человек сам вызывает судорожные сокращения дыхательных мышц, не понимая, что делает. Другими словами, вы вызываете икоту своим воображением. Такое состояние не всегда легко распознать, но если кто-то сумеет отвлечь вас на достаточно долгое время, икота может прекратиться. Конечно, ни одно из этих средств не избавит вас от устойчивой или неукротимой икоты, связанной с приемом лекарств или повреждением нервов, и поэтому лечить их часто приходится лекарственными препаратами. Кстати, некоторые исследователи сообщают об успешном лечении икоты с помощью иглоукалывания, облучения или даже ректального массажа.[4]

— Что?! Ну уж нетушки, лучше я поикаю!

Воля ваша. Смотрите сами.

10 самых забавных способов избавления от окоты (которые могут помочь или не помогут)

1. Набрать полную грудь воздуха и не выпускать его, пока икота не пройдет.

2. Съесть столовую ложку горчицы.

3. Съесть свежий перчик чили.

4. Погрузить лицо в ледяную воду.

5. Встать на голову.

6. Потереть мочку уха.

7. Побежать. Остановиться, когда прекратится икота.

8. Снять левый носок и подышать через него в течение минуты.

9. Сказать себе 50 раз: «Я не икаю».

10. Ничего не делать. Просто подождать следующего спазма. Повторять до тех пор, пока он не наступит.

Почему мы дышим, и почему для дыхания нужны легкие?

Мы дышим, чтобы получать из воздуха кислород, который помогает клеткам нашего тела превращать еду в энергию, и чтобы избавляться от углекислого газа — побочного продукта, который образуется в процессе этого превращения. Легкие помогают нам закачивать эти газы внутрь тела и выводить из него.

— Проще говоря, мы дышим, чтобы наши клетки могли питаться, правильно?

Не совсем, но близко к истине. Точнее было бы сказать «мы дышим, чтобы наши клетки могли дышать, и едим, чтобы наши клетки могли есть».

— Что? Клетки тоже дышат? Тогда я совсем ничего не понимаю…

Ладно, попробуем разобраться. Прежде всего, нам надо осознать, что каждая клетка является крошечным живым организмом. Самые маленькие живые существа — бактерии — это просто самостоятельные клетки, которые плавают повсюду и поедают все, что могут съесть. Они поглощают сахар или другие питательные вещества из окружающего воздуха или жидкости и превращают эту «еду» в энергию, которую можно использовать, чтобы расти, размножаться и заниматься поисками новой еды.

— Пока вроде бы все ясно.

Отлично. В процессе эволюции некоторые из этих бактерий превратились в более крупные существа — рыб, лягушек, ящериц, обезьян и людей. Такие бактерии называются аэробными, а это значит…

— …что они носят тренировочные костюмы и много занимаются физическими упражнениями?

Нет, аэробика тут ни при чем. Это значит, что им нужно вдыхать (или поглощать) кислород, чтобы превращать еду в энергию.

— Да, конечно. Само собой. Я в том смысле, что таких маленьких тренировочных костюмов все равно никто не шьет.

Тут вы, пожалуй, правы. Однако не будем отвлекаться. Дело в том, что всем этим бактериям и клеткам крупных животных, в которых они превратились, нужно поглощать кислород по одной и той же причине — чтобы обеспечивать топливом механизмы переработки пищи и производить пригодную к использованию энергию.

— Но почему им так сильно нужен кислород? Неужели они не могут делать это без него?

В принципе, могут, во всяком случае, в течение какого-то времени. Но основным источником энергии для аэробных бактерий и клеток является цепная реакция, в которой используется кислород, и поэтому они не способны долго прожить без него. В результате этой реакции из кислорода и питательных веществ получается энергия и двуокись углерода (CO_2), именуемая в просторечии углекислым газом. Энергия хранится и транспортируется в специальных молекулах, а двуокись углерода нужно удалять из клеток, потому что при избытке она превращается в кислоту. Можно сказать, что аэробные бактерии как бы «вдыхают» кислород и «выдыхают» углекислый газ. Эти бактерии развивались, сцеплялись друг с другом и образовывали скопления, из которых со временем сформировались клетки, ткани и органы крупных животных. Но каждой клетке для производства энергии по-прежнему требуются питательные вещества и кислород. Вот почему животным приходится кушать и дышать, чтобы снабжать клетки всем необходимым.

— Хорошо, с этим вроде разобрались. Но почему крупным животным для дыхания нужны легкие?

Потому что чем больше животное, тем больше клеток в его теле и тем дальше от воздуха находятся его внутренности. Очень мелкие животные способны поглощать кислород через кожу и распределять его по тканям организма. Но большинству живых существ, чьи размеры больше, чем у плоского червя, приходится использовать воздуховодные трубочки, чтобы доставлять воздух во внутренние части тела (так устроены насекомые и пауки). Еще более крупным, сложным или активным животным требуется что-то вроде газообменного воздушного насоса. Его роль как раз и выполняют легкие.

— Но ведь не у всех животных есть легкие. Вот у рыб же их нет, правильно?

Правильно, у рыб легких нет. Но зато у них есть жабры. Рыбы заглатывают воду и используют жабры, чтобы поглощать растворенный в ней кислород. Затем жабры насыщают воду углекислым газом и выталкивают наружу. Вот что происходит, когда рыба шевелит жабрами.

— А почему мы не можем просто глотать кислород и выпускать углекислый газ?

Ну, тогда бы нам пришлось все время делать глотательные движения — через каждые несколько секунд, днем и ночью. И люди были бы похожи на больших, шагающих рыб. Не слишком приятная перспектива, и, кроме того, нам было бы трудно разговаривать. В любом случае ничего бы не получилось, потому что проглоченный воздух попадал бы в желудок, у которого и без того хватает забот с перевариванием пищи. К тому же он слишком мал, чтобы заниматься обменом вдыхаемых и выдыхаемых газов.

— Но какое значение имеет размер?

Большая площадь поверхности нужна для того, чтобы газ из вдыхаемого воздуха достаточно быстро попадал в кровь, которая разносит его по клеткам тела. Именно для этой цели как нельзя лучше подходят легкие. Это не простые мешки для воздуха. Они похожи на гигантские губки, которые впитывают воздух и быстро осуществляют газообмен с помощью тысяч крошечных пузырьков, которые называются альвеолами.

— То есть у меня легкие набиты итальянскими пельменями?

Нет. Итальянские пельмени называются «равиоли».

— Вот, блин, перепутал.

Альвеолы — это скопления похожих на ягоды пузырьков, расположенные глубоко внутри легких на концах разветвлений воздуховодных трубок. Они помогают увеличить площадь поверхности легких до такой степени, что если развернуть их в один плоский лист, то им можно было бы накрыть около 75 квадратных метров — целый теннисный корт. Когда вы делаете вдох, расположенные вокруг легких мышцы помогают им всосать воздух в альвеолы. Изнутри альвеолы покрыты крошечными кровеносными сосудами, через которые кислород попадает в кровь и разносится системой кровообращения по всему телу. Углекислый газ движется в обратном направлении — кровь выносит его из клеток органов и тканей внутрь альвеол, готовых вытолкнуть его в атмосферу при следующем выдохе. Такая схема позволяет клеткам получать необходимый кислород, при условии, что вы будете дышать воздухом и не станете портить ваше чувствительное дыхательное оборудование вредными газами или сигаретным дымом.

— До меня дошло. Мы не должны вдыхать сигаретный дым, чтобы клетки тела могли заниматься аэробикой.

Что-то вроде того.

Научные факты: легкие и все такое прочее

Самые большие легкие у голубого кита, который, возможно, является самым крупным животным из всех, когда-либо живших на Земле. Достигающий 30 м длины и 135 тонн веса, голубой кит превосходит размерами даже самого большого из известных ученым динозавров. Легкие голубого кита вмещают до двух тысяч литров воздуха — по сравнению с четырьмя литрами у среднего человека.

Морские слоны и кашалоты способны задерживать дыхание в течение двух часов! Мировой рекорд для человека составляет 15 минут 2 секунды. Его установил немецкий дайвер Том Сиетас в августе 2007 года.

Легкие — это самый крупный орган в теле человека (не считая кожи, которую тоже можно считать органом или тканью). Легкие среднего мужчины весят около 1 кг, в то время как средний вес легких у женщин составляет 930 г. Однако это никак не связано с тем, что мальчики обычно производят больше шума…

Почему наши глаза защищены веками, а уши нет?

Потому что веки на глазах помогают нам — или, точнее, помогали нашим животным предшественникам — выживать, в то время как защитные приспособления для ушей не смогли бы существенно повлиять на вероятность выживания.

— Но как могут веки помочь нам выжить? То есть я хочу спросить, почему они для нас так важны?

А почему для вас важна каждая часть вашего тела? Вот, например, руки — какая от них польза?

— Это все знают, мы можем их использовать, чтобы поднимать предметы и что-нибудь делать. Пользоваться инструментами и все прочее.

Правильно. И как это могло помочь нашим далеким предкам выжить?

— Они могли строить укрытия. И добывать еду. И разводить огонь, чтобы ее приготовить.

Совершенно верно. Но как много подобных действий они могли бы производить, если бы потеряли способность видеть?

— Ээ… не знаю. Наверное, они могли бы делать практически все то же самое, только это было бы гораздо труднее. Но мы говорим о веках, а не о глазах. Ведь видеть можно и без век, разве нет?

Да, можно. Но если вы наземное животное, то недолго.

— Почему?

Подумайте сами. Для чего на самом деле нужны веки?

— Для того чтобы в глаза не попадала разная гадость?

Например?

— Пыль. Грязь. Шампунь.

Правильно. Но ни одна из этих вещей сама по себе не несет серьезной угрозы. Настоящую опасность представляют бактерии, которые на них путешествуют (я имею в виду частицы пыли и грязи, а не шампунь). Попадая в глаза, они могут вызвать инфекции, которые — особенно в ту пору, когда еще не было антисептиков и антибиотиков, — могли сделать человека или животное слепым. Веки являются частью системы (вместе со слезными железами и слезными протоками), которой природа снабдила многих наземных животных. Эта система не только выполняет функцию щита, но и следит за тем, чтобы глаза всегда были влажными и чистыми, действуя примерно так же, как омыватели и дворники ветровых стекол автомобилей. В состав слез входят специальные белки, которые эффективно разрушают бактерии. Без этой системы омывания глазных яблок у большинства животных глаза быстро становились бы слишком сухими и уязвимыми для инфекций, приводящих к слепоте.

— Значит, веки есть у всех животных?

Нет, не у всех. Они есть у большинства млекопитающих, птиц, рептилий и амфибий, но рыбы обходятся без них, потому что в воде им не нужно постоянно поддерживать влажность глаз. У животных, которые жили на земле, но впоследствии вернулись в воду (таких как тюлени и выдры), веки обычно есть, но у некоторых китов их нет. Веки исчезли у них уже очень давно, вместе с необходимостью предохранять глаза от присутствующих в воздухе бактерий. Правда, у дельфинов веки сохранились до сих пор. Возможно, причина в том, что они очень быстро плавают, и веки нужны им, чтобы защищать глаза от столкновений с инородными предметами.

— Хорошо, теперь понятно, почему защита для глаз очень важна. Но разве защита для ушей не была бы такой же полезной?

Возможно. Но не настолько полезной, чтобы без нее животные с незащищенными ушами вымерли, и на земле остались бы только те, у которых уши защищены. Другими словами, защитные системы для ушей появятся только в том случае, если они помогут животным выживать или воспроизводить потомство намного эффективнее, чем это делают животные, лишенные такой защиты. В этом заключается суть процесса эволюции.

— И на свете совсем нет животных с защищенными ушами?

Есть, но у них уши не прикрываются чем-то вроде век, а закрываются. Например, у выхухоли нет наружных ушных раковин, но, перед тем как нырнуть, эти зверьки закрывают маленькие отверстия, ведущие к внутреннему уху. Гиппопотамы и морские львы тоже закрывают уши, когда уходят под воду. У них есть наружные ушные раковины, которые способны плотно прилегать к голове, чтобы не пропустить воду в уши. Кроме того, они способны закрывать ноздри — так я заранее отвечаю тем, кто собирался спросить о веках для носа.

— Круто! Значит, в будущем у нас могут появиться веки для ушей и носа?

Вполне возможно. Но помните, что эволюция не происходит по желанию. Эволюция — это процесс естественного отбора мутаций, которые появляются у разных форм жизни случайно и постоянно. Но в подавляющем большинстве случаев они либо бесполезны, либо вредны. Полезные мутации случаются крайне редко. Но именно они позволяют организмам эволюционировать. Если мутация окажется достаточно полезной, она будет унаследована потомками мутанта, и со временем станет новой чертой вида (поскольку рано или поздно мутантный ген будет передан большинству или всем представителям вида). И чтобы у нас появились веки для ушей и носа, потребуется несколько условий: а) люди-мутанты с веками для ушей и носа (или хотя бы с их зачатками) и б) какое-то изменение в окружающей среде, которое постепенно убьет всех людей, не имеющих век для ушей и носа, или не позволит им заводить детей. В придачу ко всему, этот процесс будет проходить очень долго (потому что механизм эволюции работает очень медленно) и завершится через сотни, тысячи или миллионы лет, а не через несколько дней или месяцев.

— А что если в результате глобального потепления океаны затопят землю, и всем нам придется жить на лодках и питаться только морскими животными? К тому же нам не из чего будет делать удочки. Тогда мы будем вынуждены все время нырять за моллюсками и всякими прочими морепродуктами. Это поможет ускорить процесс?

Думаю, что способность закрывать уши и нос при погружении под воду поможет уравновешивать давление, но…

— Отлично. А что насчет плавников и рыбьих хвостов? И еще жабр, чтобы мы могли дышать под водой?

Пожалуй, я предоставлю вам право додумать эту мысль самостоятельно.

— Значит… сначала воздух станет таким ядовитым, что мы не сможем дышать. Нет, погодите… Но ведь зимой поверхность океанов покроется льдом, и мы не сможем всплывать, чтобы набирать в легкие воздух, и…

Почему одни люди не ощущают неприятный запах, а другие его чувствуют?

Потому что у одних людей чувствительность носа в целом развита лучше, чем у других.

— А чем это объясняется?

Тем, что не всех людей природа наделяет одинаковым обонянием.

— Вы имеете в виду, что у одних людей носы больше, чем у других?

Дело в том, что величина носа не имеет к остроте обоняния почти никакого отношения. Скорее, все зависит от количества обонятельных рецепторов в носу и еще от того, насколько точно эти детекторы запахов настроены на конкретные ароматы. Когда эти особые белки, именуемые хеморецепторами, улавливают присутствие в воздухе определенных химических веществ, они посылают в мозг соответствующие сигналы. Каждый рецептор распознает наличие в воздухе химических молекул только одного вида. Когда такая молекула попадает в нос и прикрепляется к своему рецептору, она запускает механизм подачи нервного сигнала, поступающего в центр обоняния головного мозга. Мозг расшифровывает сигналы, поступающие от множества различных рецепторов, и классифицирует результат как запах «травы», «шоколада», «дыма» или чего-то еще. Острота обоняния и способность различать схожие запахи зависят от количества рецепторов каждого вида. У одного человека их может быть намного больше, чем у другого, и этим объясняется значительная разница в чувствительности людей к запахам.

— Получается, что если я не чувствую какой-то запах, значит у меня обоняние развито хуже, чем у окружающих?

Не обязательно. На способность различать запахи могут влиять и другие факторы. Например, простуженный организм выделяет слизь, которая забивает внутренние проходы в носу и мешает содержащему запахи воздуху легко добираться до хеморецепторов. Вот почему человек с насморком почти не воспринимает запахи.

Но в некоторых случаях, даже если человек здоров, он может не почувствовать запах. Выражаясь точнее, его нос уловит запах, но может решить не обращать на него внимания.

— И почему он так поступит?

Потому что так устроен нос и другие органы чувств человеческого тела. Физические чувства — включая зрение, слух, обоняние, вкус и осязание — развивались для того, чтобы уделять первоочередное внимание изменениям в окружающей обстановке или среде, а не тем вещам, которые остаются неизменными. Поэтому, если мы непрерывно или регулярно испытываем одно и то же ощущение — постоянный звук, запах или прикосновение, — то наши системы восприятия могут иногда «отключить» это ощущение, как «фоновый шум». Вот почему, когда мы в первый раз надеваем на палец кольцо, то чувствуем его вес и давление. Но через какое-то время мозг отключает это непрерывное ощущение, и мы перестаем замечать присутствие кольца. То же самое происходит со звуками и запахами. Мы будем слышать постоянное гудение нового холодильника на кухне в течение часа или около того, но через какое-то время перестанем его замечать, если только не заставим себя сделать это намеренно.

— …значит, если от меня постоянно будет исходить какой-то запах, то через некоторое время мне станет трудно его замечать?

Верно. Ваш нос с удовольствием станет воспринимать его как часть постоянно присущего вам запаха.

Почему пыльца вызывает сенную лихорадку?

Потому что организм некоторых людей панически боится пыльцы и слишком сильно на нее реагирует. Он считает безобидную пыльцу опасным чужеземным захватчиком и отчаянно пытается отразить нападение, изливая потоки слез и слизи из глаз и носа.

— Но почему от нее страдают лишь отдельные люди?

Потому что далеко не все (точнее, организм не каждого человека) так реагируют на пыльцу. Только у людей с повышенной чувствительностью к ней возникает реакция, которая вызывает симптомы сенной лихорадки. У них в буквальном смысле появляется аллергия на пыльцу.

— И как это происходит? Может быть, они такими рождаются?

Да, у некоторых страдальцев это врожденная реакция. Недавно ученые обнаружили ген, который, возможно, играет активную роль в развитии сенной лихорадки и других аллергических реакций. Если человек унаследовал определенную разновидностью этого гена, то очень велика вероятность появления у него сенной лихорадки в зрелом возрасте. Этот ген помогает организму управлять иммунной системой, от которой зависит способность бороться с бактериями и вирусами, вызывающими болезни.

— Значит, сенную лихорадку вызывает вирус?

Нет. Но люди, подверженные сенной лихорадке, реагируют на пыльцу, как на вирус.

Когда мы вдыхаем болезнетворные микробы, способные вызвать болезнь, система самозащиты нашего организма (иммунная система) организует борьбу с ними, которая проходит в несколько этапов. Прежде всего, иммунные клетки прикрепляются к нескольким микробам, пожирают их и оставляют на своей поверхности частицы жертв (их называют антигенами), чтобы их могли изучить другие клетки.

После чего эти иммунные клетки клонируют себя и производят тысячи белков, именуемых антителами. Антитела распознают антигены и помогают начать массированную контратаку, в результате которой уничтожаются все оставшиеся микробы того же вида.

И наконец, некоторые из антител (и клеток, которые их производят) берут на себя функцию охранников, всегда готовых отразить последующие нападения. Если мы снова вдохнем уже известные иммунной системе микробы, то эти клетки и антитела смогут еще быстрее дать им отпор и разделаться раньше, чем они успеют вызвать симптомы болезни. Вот почему, когда мы в первый раз сталкиваемся с инфекциями типа ветрянки или кори, симптомы болезни бывают довольно тяжелыми (высыпания на коже, высокая температура). Но после этого у нас появляется иммунитет, и в дальнейшем мы даже не замечаем, как наш организм успешно отбивает любые новые атаки.

— Но при чем здесь сенная лихорадка?

Что касается больных сенной лихорадкой, то их иммунная система реагирует на пыльцу так, словно это опасный микроб. Вместо того чтобы игнорировать попадающую в нос пыльцу как раздражающие (но безвредные) частицы грязи, эти клетки бросаются в отчаянную контратаку. Они выделяют особое вещество, гистамин, помогающее использовать систему кровообращения для доставки в район конфликта дополнительные отряды иммунных клеток. Гистамин заставляет кровеносные сосуды расширяться и ослаблять прочность стенок, чтобы иммунные клетки могли прорваться через них и добраться до якобы смертоносных частиц пыльцы. К сожалению, в результате таких действий глаза и нос краснеют, чешутся, слезятся и забиваются слизью.

Конечно, такое объяснение причин сенной лихорадки прекрасно подходит для тех, чьи иммунные клетки отличаются повышенной восприимчивостью к пыльце. Но из него нельзя понять, почему иммунные клетки становятся слишком чувствительными. Один-единственный испорченный ген не может служить удовлетворительным объяснением для всех страдающих сенной лихорадкой.

— Почему?

За последние сто лет количество людей, подверженных сенной лихорадке, во многих регионах мира увеличилось многократно, и один ген вряд ли может быть виновен во всех этих случаях — слишком уж их много. Исходя из того что люди (особенно дети), живущие в городах, страдают сенной лихорадкой намного чаще, чем жители сельских районов, некоторые ученые главную причину этого видят в загрязнении окружающей среды. Но попытки объяснить новые случаи плохим состоянием экологии уже не выглядят достаточно убедительными.

— А в чем слабость этой версии?

Помимо прочего, заболеваемость сенной лихорадкой быстрее всего растет не в самых загрязненных районах. Во многих городах чаще всего она появляется в тех семьях, где детей совсем немного — даже в богатых, чистых районах, вдали от заводов и оживленных магистралей. Это заставило ученых предположить, что причиной такой чувствительности к пыльце может быть что-то другое.

— Например?

По одной из версий сенная лихорадка развивается в тех случаях, когда на человека, который никогда раньше с ней не сталкивался, обрушивается слишком большое количество пыльцы. Сельским же жителям приходится вдыхать очень много пыльцы, и они подвергаются ее воздействию медленно и постепенно. Поэтому их иммунная система привыкает к пыльце и игнорирует ее. В городах дети дышат воздухом, в котором совсем нет пыльцы, и впервые знакомятся с ней лишь в сезон цветения деревьев. Иммунная система реагирует на появление незнакомых веществ как на массированное наступление микробов, в результате чего у иммунных клеток развивается и навсегда остается повышенная восприимчивость к пыльце.

— То есть я могу заболеть сенной лихорадкой, если на меня внезапно обрушится огромная туча пыльцы?

Вполне возможно. Похоже, что эта теория «внезапного нападения» объясняет некоторые другие загадочные явления. Например, почему в Японии до начала 1950-х годов сенной лихорадки почти не отмечалось, а сейчас ею страдает большинство детей и взрослых. Дело в том, что в Японии после Второй мировой войны посадили миллионы кедров, чтобы обеспечить страну древесиной для строительства и продажи, в результате чего миллионы японцев подверглись внезапному воздействию огромного количества неизвестной им раньше кедровой пыльцы. С тех пор количество кедровых деревьев не изменилось, но зато на дорогах неимоверно возросло количество машин. Это позволяет предположить, что причиной столь быстрого распространения сенной лихорадки среди японцев стало сочетание вызванного пыльцой шока и загрязнения окружающей среды выхлопными газами. Если к этому добавить поврежденный ген, то у нас может оказаться вполне достоверное объяснение стремительного распространения сенной лихорадки во всем мире.

— Можно ли избавиться от нее, если она уже прицепилась?

Для тех, кто уже подцепил сенную лихорадку, существует много хороших лекарств, которые блокируют действие гистамина и помогают остановить зуд и выделение жидкости из глаз и носа. Если у вас нет сенной лихорадки и вы живете в большом городе, то можно ослабить воздействие загрязнения и развить иммунитет к пыльце, стараясь как можно больше гулять по паркам и на природе. Даже если это не убережет вас от сенной лихорадки, такое времяпрепровождение принесет больше пользы здоровью, чем сидение в четырех стенах или прогулки вдоль автомагистралей. Кроме того, на свежем воздухе можно найти больше возможностей для умственного и физического развития, чем дома. Если не верите — сравните сами.

Сидя дома, можно стать экспертом в таких областях, как электронные видеоигры, музыка, а также во всем, что можно увидеть по телевизору или найти в интернете.

На свежем воздухе можно стать экспертом в таких областях, как футбол, теннис, волейбол, регби, крикет, хоккей, лакросс, альпинизм, туризм, бег, велоспорт, спелеология, лыжи, серфинг, коньки, кун-фу, карате, тайцзи, дайвинг, флора, фауна и прочее.

Точему от холода или испуга у нас появляется гусиная кожа?

Это реакция, оставленная нам в наследие эволюцией. Волосяной покров у наших животных предков был значительно гуще, чем у нас, и гусиная кожа помогала им:

а) сохранять тепло и

б) казаться более крупными и страшными.

— Какая связь между гусиной кожей и волосами на теле?

Самая прямая! Гусиная кожа — это реакция организма, позволяющая в буквальном смысле поднимать волосы дыбом. Научное название гусиной кожи пилоэрекция, что по-латыни означает «подъем волос» и полностью отражает суть происходящего. Под каждым волоском на теле расположена группа крошечных мышц. При соответствующей стимуляции они напрягаются, создавая под основанием волоска округлую вмятину, окруженную колечком приподнятой кожи. Это заставляет волос выпрямиться и встать вертикально. В зависимости от количества имеющихся у вас волос, волосяной фолликулы в этом месте может уже и не быть (или растущий из нее волосок слишком маленький или малозаметный). Но управляющие волосками мышцы все равно остаются под кожей, и поэтому в результате стимуляции они по-прежнему сокращаются, образуя на коже бугорки (или, точнее, приподнятые кратеры, похожие на миниатюрные вулканы).

— А почему их называют гусиной кожей?

Потому что на безволосой коже множество таких бугорков выглядят очень похожими на пупырчатую кожу гуся (как впрочем и любой другой птицы), ощипанного перед отправкой на кухню. В наши дни гусей едят не так часто, как прежде, но возникшая в давние времена ассоциация сохранилась в традиционном названии.

— Значит, гусиную кожу вполне можно было бы переименовать в цыплячью или страусиную?

Если вам так нравится больше, пожалуйста. Однако слово «цыплячья» слишком часто употребляется в устойчивом сочетании «цыплячья грудь», а все, что связано со страусами, должно иметь размеры в несколько раз больше обычных «гусиных».

— Тогда, может быть, страусиной кожей стоит назвать то, что появляется при очень сильном охлаждении или испуге?

Может, вы и правы. Называйте так, как вам больше нравится.

— Но интересно, как поднявшиеся дыбом волосы помогают сохранять тепло? Ведь в таком положении они пропускают к коже больше холодного воздуха, не так ли?

Тут следует заметить, что схема сохранения тепла связана не столько с тем, как «удержать холод снаружи», сколько с тем, как «удержать тепло внутри». Ощущение холода возникает, когда тепло тела уходит через кожу в окружающий воздух с более низкой температурой. Если бы у вас на теле было много волос (как у наших первобытных предков или у возникших еще раньше человекообразных обезьян), то поднятый вверх густой волосяной ворс мог бы удерживать прилегающий к коже слой теплого воздуха. Это уменьшило бы потери тепла с поверхности кожи, и вам было бы теплее. Конечно, сейчас у большинства людей явно недостаточно волос для создания такого эффекта, и поэтому реакция подъема волос оказывается практически бесполезной. Вместо этого мы используем прилегающую к коже одежду, волокна которой помогают удерживать теплый воздух и замедлять потерю тепла.

— Значит, если бы мы не начали носить одежду, то до сих пор были бы целиком покрыты густой шерстью?

Ну, может быть, не целиком и не очень уж густой, но все же волос было бы намного больше. Наши предки начали шить и носить одежду лишь после того, как успели потерять значительную часть волосяного покрова. Возможно, потребность первых людей в густом покрове шерсти на всем теле уменьшилась тогда, как они научились разводить огонь и строить укрытия от холода. Кроме того, на земле есть много мест (таких как тропики и некоторые районы возле экватора), где круглый год температура остается довольно высокой. Жители этих регионов обычно носят меньше одежды и на теле у них намного меньше волос, чем у людей, живущих на севере Европы или Азии. Другими словами, одежда была далеко не единственной причиной постепенной потери волос на теле наших предков.

— Теперь понятно, что в свое время гусиная кожа помогала нам сохранять тепло… но почему она появляется в других случаях, например, в момент сильного испуга или возбуждения?

При том количестве волос, что у нас осталось, реакция их подъема потеряла свое значение, но нашим волосатым предкам она помогала выглядеть более крупными и грозными, чем на самом деле. Если вам доводилось видеть испуганного кота, значит, вы видели этот механизм в действии. Испуганные или удивленные неожиданным появлением другого животного кошки имеют обыкновение выгибать спину дугой, вытягиваться как можно больше в длину и вздыбливать торчком шерсть. В результате кошка кажется намного крупнее, чем в реальности, и это заставляет противника лишний раз подумать, прежде чем на нее наброситься. Аналогичную тактику используют многие покрытые шерстью животные, включая обезьян (горилл и шимпанзе), которые не слишком сильно отличаются от животных, ставших нашими прародителями. В наше время эта реакция уже не приносит людям никакой пользы. Но это не мешает гусиной коже появляться каждый раз, когда нас что-то пугает. Даже если это сцена из фильма ужасов.

— Но иногда гусиная кожа появляется, когда мы совсем не испуганы — просто возбуждены или нервничаем. Чем это объяснить?

Дело в том, что реакция подъема волос может быть вызвана двумя причинами. Когда вам холодно, нервная система фиксирует понижение температуры и посылает сигналы каждой волосяной фолликуле, приказывая расположенным под ней мышцам произвести рефлекторное сокращение. Но когда вы испуганы, возбуждены или эмоционально взвинчены, происходит нечто другое. Пара расположенных над почками желез вбрасывает в кровь гормон (биологически активное вещество) адреналин, который воздействует на организм, заставляя тело приготовиться к борьбе или бегству (вот почему эта реакция носит название «бей или беги»), В процесс подготовки входит ускорение ритма сердечных сокращений, увеличение притока крови к мышцам и активизация мышц, которые поднимают волосы и помогают нам казаться большими и грозными.

— Прикольно! Нужно срочно проверить это на практике. Я сейчас пойду и напугаю нашу кошку.

Но если вам захочется понаблюдать за своей собственной реакцией, то придется попросить кого-то напугать вас.

— Что вы имеете в…

ГАА!

— Аааааай!

Ха-ха.

— И совсем не смешно. Я чуть не… ой, подождите… у меня гусиная кожа!

Что и требовалось доказать.

Почему пряности обжигают язык, даже когда они совершенно холодные?

Потому что сенсорные белки, которые распознают воздействие тепла и холода на кожу и язык, могут приводиться в действие химическими веществами, содержащимися в пряностях.

— Погодите секундочку, мне непонятно. Объясните, что такое сенсорные белки.

Сенсорные, или рецепторные белки — это умные, биологические молекулы, которые изменяют форму под воздействием специфических химикатов или перепадов температуры. Они запускают цепную реакцию, которая воспринимается мозгом как сигнал обнаружения соответствующего химического вещества (или изменения температуры). Другими словами, эти молекулы выполняют функцию химических или температурных датчиков.

— Но как белкам удается все это осуществить? Мне казалось, что белки — это вещества, которые входят в состав пищи и помогают нам расти и становиться сильными и умными.

Так оно и есть. Но когда-нибудь вы пытались понять, как они это делают? И раз уж об этом зашла речь, то зачем нам вообще нужна пища?

— Чтобы получать энергию?

Это лишь одна из ее функций. Кроме того, она используется для создания биологических структур и механизмов в вашем теле. Различные виды продуктов необходимы для разных целей, и, чтобы оставаться здоровыми, вам нужно хорошо сбалансировать их в рационе питания. Пищевые молекулы разделяются на три основные группы: углеводы, жиры и белки. В группу углеводов входят сахара и крахмалы. (Крахмалов много в так называемых крахмалосодержащих продуктах, вроде картошки и макарон). Углеводы в основном используются в качестве источников энергии, необходимой для работы мозга, мышц и практически всех видов тканей в организме. Но помимо этого из них формируются каркасы структурных образований внутри клеток и между ними. Жиры используются клетками для строительства защитных стенок (их называют мембранами), из них формируется подкожный изоляционный слой, сохраняющий тепло организма, и амортизационный слой вокруг внутренних органов, предохраняющий их от повреждений. Кроме того, жиры служат резервным источником энергии; организм начинает сжигать их запасы после того, как уровень сахара в крови падает слишком низко. Короче говоря, углеводы и жиры играют исключительно важную роль как строительные материалы и топливо, но это относительно простые вещества и почти ни на что другое не годятся. Белки отличаются от них невероятным разнообразием форм и размеров, а также способностью формировать весьма сложные структуры, наделенные широким спектром функций. Именно белки выполняют в организме самые сложные работы.

— Например?

Одни из них создают новые вещества, соединяя разные молекулы. Другие разрушают вещества, поступающие с пищей. Гемоглобиновые белки переносят кислород из легких во все части тела. Белковые антитела нападают на бактерии и вирусы, окружая их со всех сторон или пробивая в них дыры. Транскрипционные белки считывают генетические коды нашей ДНК, а трансляционные — расшифровывают их, то есть руководят созданием каждой клетки нашего тела и контролируют все функции, которые они выполняют. Что касается сенсорных белков, то они улавливают изменения обстановки внутри нашего тела и вокруг него, предоставляя мозгу всю необходимую информацию. Сюда входит информация о температуре тела, кровяном давлении, составе крови, окружающем воздухе, об освещении, звуках, цветах, запахах, вкусе и о многом другом.

— Ишь ты! Такие маленькие и такие умные!

Что да, то да! Плюс к тому, некоторые семейства белков научились выполнять несколько функций сразу. Взять хотя бы сенсорные белки внутри нервных окончаний у нас под кожей. Одна часть этой семьи, именуемая TRP-каналами, используется для улавливания на коже резких изменений температуры, в частности, когда на нее попадает сухой лед или кипящая вода. Но помимо этого они используются органами зрения, обоняния и для других целей.

— Например для того, чтобы пробовать острые приправы?

Вообще-то они предназначены не для этого. Просто так получилось, что некоторые приправы способны их активировать. Или, выражаясь точнее, они реагируют на химические вещества (или компоненты), содержащиеся в листьях и семенах определенных растений. Каждый вид белков из группы TRP-каналов воспринимает определенный диапазон температур. Белки TRP-A1 улавливают температуру 10–15 °C, достаточно низкую, чтобы причинить боль. Белки другой группы (TRP-M8) воспринимают температуру в пределах 20–25 °C, а еще одной (TRP-V1) — от 40 до 45 °C. Но кроме того, эти белки реагируют на компоненты в составе растений, посылая в мозг сигналы, аналогичные тем, что свидетельствуют о нагреве или охлаждении. Другими словами, растительные вещества способны заставлять белки посылать в мозг ложные сигналы «горячо» и «холодно».

Содержащийся в перце чили алкалоид капсаицин заставляет белки TRP-V1 имитировать ощущение жжения, в то время как присутствующий в мяте ментол активирует белки TRP-M8, сигнализирующие о холоде. Этот эффект сильнее всего проявляется в чувствительных областях тела, где много нервных окончаний (и TRP-каналов), например на губах, языке и вокруг глаз. Вот почему перчик чили обжигает язык, а мята его холодит. Компоненты других растительных продуктов, таких как чеснок, хрен и горчица, тоже воздействуют на белки TRP, вызывая ложные ощущения «горячо» или «холодно».

— Но почему растения производят химические вещества, которые обжигают нам губы или морозят язык? Неужели они пытаются сделать нам больно?

Их цель не в том, чтобы причинить нам вред, а скорее в том, чтобы отбить у нас желание их съесть. Возможно, некоторые растения научились вырабатывать эти «острые» компоненты для того, чтобы их съедали не мелкие млекопитающие, а птицы. Похоже, что птицы нечувствительны к острой пище (вероятно, причина в том, что у них другой набор белков TRP), и поэтому растения используют что-то вроде химического оружия, которое отпугивает млекопитающих, но никак не влияет на птиц.

— Но почему растению хочется, чтобы его съела птица, а не млекопитающее?

Потому что для распространения семян некоторые растения используют животных, которые переносят их в своих желудках на дальние расстояния и, в конце концов — как бы это лучше выразиться — бросают в благодатную почву…

— Вы хотели сказать, выводят из организма с пометом?

Да — спасибо… на некотором удалении от материнского растения. В полете птицы преодолевают значительно большие расстояния, чем млекопитающие, которые передвигаются по земле, а следовательно, и дальше переносят семена. Естественно, растения не могли научиться этому сознательно. Это длительный процесс. Некоторые растения, начав вырабатывать «острые» компоненты, отпугивающие млекопитающих, стали распространяться дальше (и выживать успешнее) тех, которые этого не делали. Со временем растения, не умеющие производить «острые» компоненты, вымерли, освободив жизненное пространство для более находчивых. Так и появились на земле пряности.

— Но почему мы едим пряности, которые призваны нас отпугивать?

Отчасти потому, что блюда, приправленные небольшим количеством пряностей, вызывающих ощущения «жара» или «холода», доставляют нам особое удовольствие. Кроме того, регулярное добавление острых приправ в пищу ослабляет нашу чувствительность к ним. Со временем TRP-каналы привыкают к этим веществам и перестают на них реагировать. Заодно сенсорные белки TRP перестают реагировать на температуру, давление или боль. Вот почему люди, употребляющие много приправ, способны без труда переносить самые острые из них. Кстати, как раз по этой причине после очень острого карри или зубной пасты с очень сильным мятным привкусом во рту возникает ощущение онемения. Этот эффект может быть настолько сильным, что экстракты чили, чеснока и мяты стали включать в состав некоторых препаратов традиционной и натуральной медицины в качестве обезболивающих компонентов.

— То есть вы хотите сказать, что втирание чили или мяты в больное место поможет избавиться от боли? Нет уж, спасибо!

Не надо отвергать что-то с ходу, даже не попробовав. Например, ведерко шоколадного мороженого с мятой помогло мне вчера избавиться от боли в ушибленном пальце на ноге.

— Неужели вы решились подержать ушибленный палец в ведерке с мороженым?

Нет, я просто все съел. Но после этого мне стало намного лучше…

10 самых острых перцев

Жгучесть перца измеряется так называемыми единицами жгучести по шкале Сковилла. Познакомьтесь с оценками некоторых распространенных видов перца.

Сорт перца — Единица жгучести — Обычный эффект

Болгарский (зеленый или красный) — 0 — никакого

Сладкий итальянский- 0 — улыбка

Итальянский пепперончини — 500 — жуется с удовольствием

Мексиканский поблано — 1500 — слюнотечение

Халапеньо — 5 000 — потоотделение

Серрано — 23 000 — тяжелое дыхание

Кайенский — 50 000 — невыносимая жажда

Тайский (красный или зеленый) — 100 000 — высунутый наружу язык

Ямайский (Шотландская шапочка) — 250 000 — крик о помощи

Хабанеро — 300 000 — срочный вызов пожарной бригады

Почему под солнцем кожа темнеет, а волосы светлеют?

Потому что солнечный свет по-разному на них воздействует. Клетки кожи он повреждает, и поэтому она темнеет, чтобы защитить себя, а волос осветляет, препятствуя потемнению вновь отрастающих.

— Солнечный свет портит кожу? Мы что, по-вашему, вампиры, что ли? Мне всегда казалось, что солнечные ванны приносят пользу…

Совершенно верно. Но так же как и в случае с большинством других хороших вещей, слишком много солнца тоже вредно.

— Но ведь всем известно, что свет Солнца необходим нам для жизни, разве не так?

Это действительно так. Почти все живое на планете, включая нас с вами, зависит от солнечных лучей как главного источника энергии. Солнце согревает Землю, ее атмосферу и океаны, делая все вокруг достаточно теплым, чтобы животные, растения и микроорганизмы могли выживать. Растения и бактерии используют солнечный свет, чтобы расти и служить источником энергии для всех живых организмов, которым они служат пищей. И даже существа, чья жизнь проходит вдали от солнечного света — в бездонных океанских впадинах или глубоко под землей, — питаются тем, что не может существовать без получаемого от Солнца тепла и энергии. Для людей солнечный свет особенно важен, потому что он помогает организму вырабатывать витамин D, обеспечивает регулярность циклов сна[5] и даже делает нас счастливыми, запуская в мозге механизм секреции «гормонов счастья», именуемых эндорфинами.

— Вот это другой разговор. Значит, солнечный свет — штука хорошая. Он нам нужен.

Конечно, нужен. Но кроме него нам нужны такие вещи, как еда, вода и кислород. Кстати, они тоже могут причинить вред. Мало того, любой из этих компонентов может вас убить при его избытке.

— Что?! Не может этого быть!

Доказано наукой. Злоупотребление едой может привести к ожирению и повлечь за собой множество болезней. Переизбыток воды способен вызвать гипергидратацию — состояние, противоположное обезвоживанию, но такое же смертельно опасное. А чрезмерное количество кислорода может стать причиной смерти в результате отравления, потому что кислород в слишком высокой концентрации разрушает клетки нашего организма. (Тем, кто хочет понять, почему мы еще живы, сообщаю, что в воздухе, которым мы дышим, содержится всего 21 % кислорода. Большая часть приходится на долю азота, так что в нормальных условиях кислородное отравление нам не грозит). Если что-то полезно нам в небольших дозах, то это вовсе не значит, что чем больше мы будем получать данного компонента, тем лучше. Не зря говорится: «хорошего понемножку». Вот почему многим из нас в отношениях с солнечным светом лучше всего руководствоваться этой поговоркой.

— Так что же солнечный свет делает с нашей кожей?

Все зависит от типа кожи человека, от длительности воздействия на нее солнечных лучей, а также от того, пользуется он солнцезащитным кремом или нет. (Если только сама природа не сделала его счастливым обладателем темной кожи, хотя слишком долгое пребывание на солнце может причинить вред даже представителям черной расы). Ультрафиолетовое излучение в спектре солнечного света проникает в кожные клетки человека и разрушает внутри них молекулы ДНК.

— Какой ужас!

К счастью для нас, у клеток есть специальный механизм для ремонта ДНК, составленный из группы белков, которым удается вовремя заметить и исправить полученные повреждения.[6]

— Хоть за это спасибо!

Но если повреждения ДНК в клетках кожи окажутся слишком серьезными и произойдут очень быстро — в результате чрезмерного воздействия солнечного света, — то ремонтные белки окажутся бессильны. Поэтому ваши кожные клетки стараются стать темнее, вырабатывая специфический пигментный белок, меланин. Это частично защищает клетки, помогая предотвратить дальнейшее разрушение ДНК и предоставляя немного времени для исправления уже полученных повреждений.

— Значит, загар — тоже полезен. Он помогает приостановить повреждение кожи солнцем, правильно?

К сожалению, нет. Загар свидетельствует не о здоровом состоянии кожи, а о повреждении. Легкий загар, который постепенно сходит, — это чудесно. Но если ваша кожа не является смуглой или темной от природы, то постоянный, темный загар (который люди порой стараются сохранить с помощью соляриев) служит признаком хронического, прогрессирующего повреждения кожи. Если вы, стараясь добиться такого загара, получите солнечный ожог, то в худшем случае со временем у вас может развиться рак кожи. А в лучшем случае сохранение неестественно темного загара ускорит процессы старения кожи: высыхание, потерю эластичности и образование морщин.

— А как насчет волос? Неужели и для них слишком много солнца тоже вредно?

Не очень, потому что солнечный свет воздействует на волосы не так, как на кожу, хотя в этом участвует тот же самый белок, меланин, который помогает вам загореть.

— Но почему тогда волосы под воздействием солнечного света не становятся темнее?

Дело в том, что со временем солнце заставляет некоторые (но не все) типы волос терять цвет или обесцвечиваться вплоть до корней.

— А подробнее можно?

Как вы знаете, волосы не вытягиваются в длину, а растут из корней. Они состоят из длинных нитей белка, кератина, которые производятся специальными клетками в коже головы (и на всей поверхности тела). Потом эти нити сплетаются в волокна, которые сначала напоминают мягкие, прозрачные веревки. В эти волокна добавляется пигментный белок, меланин, а затем выросшие миллиметры волос выталкиваются наружу. Когда на них попадает солнечный свет, кератин затвердевает.

— Но что происходит, когда солнечного света слишком много?

Чем больше интенсивность или продолжительность воздействия солнечного света, тем быстрее затвердевает кератин, и тем труднее меланину внедриться в волосяные волокна. Другими словами, чем больше солнца, тем меньше меланина в каждом волоске, и тем светлее становятся волосы. Вот почему выгоревшие на солнце волосы темнеют, когда мы снова начинаем получать «нормальное» количество солнечного света, — меланин успевает закрепляться в мягких, растущих от корней волокнах, и выцветшие участки волос удаляются от поверхности кожи. (То же самое происходит с химически обесцвеченными волосами. Если вы не будете регулярно обесцвечивать их корни, то растущие волосы будут иметь естественный цвет, не обращая внимания на свои светлые концы).

— Значит, солнечный свет не причиняет волосам вреда, а лишь немного изменяет их цвет?

Совершенно верно. Хотя даже через волосы вы все равно можете получить солнечный ожог кожи черепа. Вот почему тем, кто целыми днями трудится на солнце, есть смысл носить головной убор.

— Но если немного солнца полезно, а слишком много вредно… тогда как нам лучше всего поступить?

Бояться солнца не нужно, но к его воздействию следует подготовиться. Если у вас светлая кожа, то предотвратить солнечный ожог можно с помощью одежды и солнцезащитного крема. Но если вы станете проводить в одежде весь световой день, то лишите солнце возможности принести вам пользу (в частности, произвести в коже необходимое количество витамина D). Поэтому лучше всего открыть солнечным лучам вашу кожу, но при этом успеть одеться или спрятаться в тени раньше, чем вы начнете обгорать. Всего десяти минут на прямом солнечном свете вполне достаточно, чтобы поднять уровень витамина D. Сколько времени вам потребуется, чтобы сгореть, зависит от типа вашей кожи и от интенсивности солнечного света в том месте, где вы находитесь. К примеру, моя бледная, веснушчатая кожа на летнем солнце начинает обгорать примерно через тридцать минут. Если мне взбредет в голову пролежать на солнце целый час, я стану похож на вареного рака. У каждого конкретного человека ситуация может быть немного иной.

— Короче говоря, непродолжительные солнечные ванны — это хорошо, а медно-красный загар — плохо.

Прямо в точку. Жаль только, что я сам не узнал об этом немного раньше.

10 участков тела для получения самых болезненных солнечных ожогов (проверено Гленном на собственном печальном опыте)

1. Лицо

2. Спина

3. Плечи

4. Грудь

5. Живот

6. Бедра

7. Ступни

8. Под коленями

9. Подмышки

10. Греция (шутка)

Почему у родителей, которые никогда не были рыжими, может родиться рыжий ребенок?

Потому что родительские гены, определяющие цвет волос, наследуются детьми в различных комбинациях, в результате чего у ребенка цвет волос может оказаться каким-нибудь другим, даже рыжим.

— А причем тут гены?

Гены имеют отношение практически ко всему, что происходит в нашем организме. Некоторые черты, включая цвет глаз и волос, почти полностью зависят от генов. Другие характерные черты, такие как рост, вес и даже интеллект, частично контролируются генами, а частично тем, что вы сами творите со своим телом (например, как много едите, занимаетесь спортом и учитесь) в процессе роста и развития.

— Но почему? Что делает гены такими важными, и как они работают?

Это долгая история. Впрочем, попробую ее сократить. Итак, если совсем коротко…

В середине каждой клетки есть маленькое ядро, где располагается ДНК. Это такая штука, из которой строятся гены. ДНК состоит из сорока шести маленьких пакетов информации, именуемых хромосомами. В каждой из них содержатся тысячи генов, которые совместными усилиями разрабатывают проект создания и дальнейшей эксплуатации нашего тела. Поэтому хромосомы можно сравнить с многотомным комплектом инструкций типа «Сделай сам», а гены — с их страницами, на каждой из которых рассказано, как построить всего одну крошечную часть тела. Вот только текст на этих страницах закодирован, и прежде чем воспользоваться инструкциями, их нужно раскодировать, то есть перевести на понятный язык.

— Значит, в инструкциях рассказано, как можно создать руку, ногу, почки или что-то еще?

Не совсем так. Все начинается с более мелких деталей. В инструкциях описано, как построить белки — биологические молекулы, которые решают все самые сложные задачи в вашем теле.[7] Короче говоря, после расшифровки и сборки в нашем распоряжении оказывается невероятное количество разнообразных белков.

— И что дальше?

Все мы получаем один и тот же базовый комплект книг «Сделай сам» (или хромосом), но на свете нет двух человек, у которых эти книги были бы совершенно идентичными. Например, ваш комплект может отличаться от комплекта кого-то другого тем, что в одном из его томов недостает целой страницы, то есть вам не достанется какого-то гена и того белка, за строительство которого он отвечает. Или при копировании какой-то страницы в ваших комплектах будут допущены небольшие ошибки, что приведет к изменению инструкций, и тогда соответствующие ген и белок получатся у вас немного разными. Если такое произойдет, дело может кончиться тем, что у одного из вас глаза будут голубыми, а у другого — зелеными, или у одного волосы будут темными, а у другого — светлыми. Иными словами, контролируемые белками характеристики (или черты, такие как цвет волос или глаз) могут изменяться. Какими именно окажутся эти черты, будет зависеть от того, какие гены вы получите от своих родителей вместе с томами инструкций «Сделай сам». Теперь дошло?

— Надеюсь, что да. Но если ребенок родился рыжим, а его родители не были рыжими… тогда… от кого он получил ген рыжих волос?

От них обоих.

— То есть как? В это я уже совсем не въезжаю.

Дело в том, что пару интересных моментов я приберег на закуску. Прежде всего, не все сорок шесть книжек в унаследованном нами комплекте разные. Они скорее похожи на два одинаковых комплекта в двадцати трех томах. Один комплект достается нам от матери, а другой — от отца. В результате мы получаем каждые том и страницу в двух экземплярах. То есть в нашем распоряжении оказывается по паре копий каждого гена — и эти копии во всех парах могут слегка отличаться друг от друга. Предлагаю дальше называть одну версию гена «маминой», а другую «папиной».

— Ладно. И что с того?

А то, что две версии одного и того же гена могут вступить во взаимодействие, чтобы сформировать такую черту, как цвет волос. И в зависимости от того, какие версии будут унаследованы, они могут работать сообща или противодействовать друг другу. Иначе говоря, «мамина» и «папина» версии гена, отвечающего за цвет волос, могут скооперироваться, чтобы решить вопрос с цветом волос, или одна из них может подавить другую и принять решение самостоятельно.

— Точь-в-точь, как мои мама с папой.

На самом деле гены, конечно, не принимают никаких решений. Это обычно молекулы, и думать они не умеют. Просто гены и построенные по их проекту белки вступают в сложное взаимодействие, которое способствует или препятствует химическим реакциям, происходящим в клетке. Но итог всегда одинаков. Гены либо сотрудничают друг с другом, либо один из них берет верх и становится доминантным.

— У моих родителей то же самое.

Могу себе представить. Но пора двигаться дальше. Белок, от которого зависит, будут ли волосы ребенка рыжими, называется рецептором меланокортина (MCR), а инструкция по его созданию хранится внутри гена меланокортин-1 (MCR1). Это понятно?

— Да. Пока все нормально.

Этот белок воздействует на другие белки, изменяет их форму и наделяет разными функциональными способностями. В частности, он превращает пигментный белок феомеланин, придающий волосам рыжий цвет, в эумеланин — пигмент, который делает волосы темными. Но не забывайте, что у каждого из генов есть две версии.

— «Мамина» и «папина», правильно?

Правильно. Так вот, если обе версии гена MCR1 содержат одни и те же стандартные инструкции, то волосы ребенка рыжими не будут. В этом случае его организм станет производить очень много белка MCR, а тот, в свою очередь, будет превращать «рыжий» феомеланин в «темный» эумеланин, что приведет к общему потемнению цвета волос. Мы называем эти стандартные версии доминантными, потому что они подавляют рецессивные версии с измененными инструкциями, в которых содержится что-то вроде орфографических ошибок. Поэтому даже если «папина» версия гена является стандартной (доминантной), а «мамина» содержит ошибку (рецессивная), то в распоряжении ребенка останется правильная инструкция по производству пигмента, делающего волосы темными. «Папина» версия возьмет верх и нейтрализует влияние ошибок в «маминой» версии. Это понятно?

— Да, наверное. Хотя у нас в семье ошибки обычно совершает папа, и тогда мама берет все в свои руки…

Ничего удивительного. Главное, чтобы вы уяснили идею.

— Но что если ошибки будут и в «маминой», и в «папиной» версиях?

Хороший вопрос. Если такое случится, то появятся две рецессивные версии и ни одной доминантной, чтобы исправить положение. В этом случае организм не сможет наладить производство белка MCR, и дело закончится тем, что «рыжего» белка феомеланина у него окажется слишком много, а «темного» эумеланина не будет совсем. Решить задачу предотвращения окраски волос в рыжий цвет не удастся, и он пополнит армию рыжих.

— Значит, даже если один из родителей блондин, а другой шатен…

…то ребенок все равно может оказаться рыжим. Все зависит от того, какие «мамины» и «папины» версии гена MCR1 он унаследует. Короче говоря, если оба родителя передадут ребенку рецессивные версии этого гена, его волосы будут рыжими. Когда один родитель шатен, а другой блондин, вероятность того, что это случится с каждым из их детей, составит примерно один к четырем. Остальные комбинации генов сделают человека блондином или шатеном, но не рыжим. Однако это всего лишь принципиальная схема. Но она может оказаться более сложной. Хотите, чтобы я объяснил?

— Нет уж, спасибо. С меня достаточно. Много генов, много разных возможностей. С этим все понятно. Но могут ли гены точно также контролировать другие характеристики, такие как рост или ум?

Отчасти да, только в формировании этих черт участвует еще больше генов, поэтому все сильно усложняется, и разброс результатов (таких как рост и IQ) оказывается еще более широким. К тому же, как я уже сказал вначале, эти черты зависят и от других факторов, например от питания и обучения, потому что они влияют на то, как успешно работают и взаимодействуют различные белки.

— Но если я захочу стать выше и умнее, смогу ли я изменить свои гены, чтобы добиться этой цели?

Пока еще нет, потому что мы слишком мало знаем о том, какие гены в этом участвуют и как они взаимодействуют. Кроме того, почти невозможно изменить один ген в каждой из миллиардов клеток вашего тела, когда вы уже наполовину выросли. И хотя когда-нибудь в будущем это может оказаться возможным, уже сегодня у нас есть намного более легкий способ добиться такого же результата.

— Какой?

Правильно питайтесь, прилежно учитесь и выжимайте все возможное из тех генов, что у вас уже есть.

— Но мои достались мне от брата, и они уже все рваные и протертые.

Гм… похоже вы говорите о джинсах, а не о генах.

— Ах да, я опять перепутал.

Наука и жизнь: разница между генами и джинсами

Гены

Сделаны из ДНК

Примерно 100 тысяч пар у каждого человека

«Синька» для производства белков

В испорченных версиях есть недостающие части

Достаются в наследство от родителей

Джинсы

Сделаны из толстой хлопковой ткани

У большинства людей всего две или три пары

Синие хлопчатобумажные штаны

В испорченных версиях есть дыры на коленях и на задней части

Родительские вы не оденете ни за что на свете

Климатический хаос

Глобальное потепление. Нам прожужжали о нем все уши. Дома, в школе, по телику, в интернете — все только о нем и твердят. Ледяные шапки тают… погода сошла с ума… люди и животные под угрозой. Куда ни глянь, повсюду его признаки.

Поэтому неудивительно, что многие из вас хотят узнать о нем как можно больше.

Неужели это действительно в нем виноваты мы? И что будет дальше? Что мы можем с этим поделать?

В мешанине поступающей со всех сторон информации немудрено запутаться. Даже слова, которые люди используют в дискуссиях на эту тему, имеют совершенно разную окраску. Одни пугают нас глобальным потеплением, другие осторожно говорят об изменении климата.

Несмотря на широкую популярность термина «глобальное потепление», следует отметить, что земной шар не нагревается равномерно, как тефтелька в микроволновке (а местами даже становится холоднее). Вот почему большинство ученых предпочитают вести речь об изменении климата. Этот термин точнее характеризует то, что происходит в действительности. Хотя в целом средняя температура земной поверхности повышается, в разных регионах эта тенденция проявляется неодинаково. Для нас главное — понять, как изменения климата сказываются на погодных условиях, на уровне океана и на всех формах жизни на Земле.

В связи с тем, что данная тема очень активно обсуждается в школах, ко мне постоянно обращаются ленивые мальчики (и девочки):

Вам пришел новый вопрос:

Имя: Чарли

Вопрос: Привет, Гленн. Каковы причины и последствия глобального потепления? Спасибо

Вам пришел новый вопрос:

Имя: Алина

Вопрос: Мне задали на дом сочинение о том, как спасти планету, но я понятия не имею, что писать. Вы можете мне помочь?

Так вот, Чарли, Алина и все те, кого интересует и беспокоит тема облаков, изменения климата и атмосферы (а также оценка за домашнее задание)… эта глава для вас.

Когда произойдет глобальное потепление?

Большинство ученых считают, что оно уже началось. Собственно говоря, оно происходит уже довольно долго. Просто методы, позволяющие его распознать, были разработаны совсем недавно.

— Оно уже идет? Что-то не чувствуется.

Дело в том, что процесс пока еще не зашел очень далеко. Атмосфера или, по крайней мере, та ее небольшая часть у поверхности Земли, где мы живем, за последние 100 лет нагрелась всего лишь на 0,8 °C. Это слишком мало, чтобы большинству из нас стало заметно. Попробуйте перевести термореле системы подогрева в доме на эту величину минут на десять или около того. Сможете вы почувствовать разницу? Скорее всего, нет. А это потепление произойдет очень быстро, всего за несколько минут. Подумайте о том, насколько труднее будет заметить потепление, если для того, чтобы поднять температуру в вашей комнате, ему потребуется целый век.

— Значит, только поэтому мы не можем его почувствовать?

Отчасти да. Но кроме того, мир нагревается неравномерно. В одних регионах температура поднялась больше, чем на 0,8 °C, а в других меньше. На некоторых континентах (например, кое-где в Антарктиде) за последние сто лет даже похолодало. К тому же температура повышается и понижается вместе со сменой времен года. А еще нужно вспомнить про сменяющие друг друга глобальные циклы взаимодействия океана и атмосферы, такие течения, как Эль-Ниньо и Лa-Нинья, которые регулярно вызывают в отдельных регионах мира необычно теплую, холодную, сырую или сухую погоду. Все это маскирует общий процесс медленного, неуклонного потепления. Только с помощью тщательных измерений, проводимых в течение многих лет, ученым вообще удалось его обнаружить.[8]

— Но если мы его практически не ощущаем, то в чем проблема? Я в том смысле, что один градус за каждые сто лет звучит не так уж страшно.

Для нас, может быть, и да. Но даже потепление на несколько градусов может повлиять на погоду, уровень мирового океана, живую природу, рост растений, распространение болезней и многое другое. Мы уже наблюдаем эти признаки. Может быть, через 300 или 400 лет наши потомки будут жить в мире, совсем непохожем на тот, которым мы наслаждаемся сегодня. И возможно, они не поблагодарят нас за это. Но есть новость похуже. Судя по всему, скорость потепления растет.

— Растет? И как сильно?

По некоторым оценкам за следующие сто лет атмосфера может нагреться на 5,8 °C. Это в семь раз больше, чем повышение температуры, которому мы стали свидетелями за последнее столетие.

— Ничего себе! Это звучит уже не так безобидно.

Да. Ничего хорошего это не сулит.

— Но будет ли оно и дальше набирать темпы, пока Земля не поджарится, или когда-нибудь остановится?

Трудно сказать. Земле уже приходилось так нагреваться. Глобальная температура повышается и понижается циклами, которые длятся тысячи лет, и за последние четыре миллиарда лет такое происходило неоднократно.[9] Судя по тому, что нам известно об этих временах, потепление может набирать скорость, замедляться или даже сменяться похолоданием. Все зависит от того, что происходит с ледяными шапками на полюсах, ледниками, океанами и атмосферой по мере их нагревания. Но, похоже, сейчас многое будет зависеть еще и от того, как мы поведем себя в этой ситуации. Если и дальше будем сжигать ископаемые виды топлива и ежегодно увеличивать выбросы парниковых газов в атмосферу, то тем самым ускорим процесс потепления. Но если мы сумеем ограничить или сократить вредные выбросы, то у нас появится шанс его затормозить. Проблема в том, что климат Земли — это чрезвычайно сложная вещь, и предсказать, как он изменится — особенно в будущем, — невероятно трудно. А поскольку у нас нет лишней планеты (и сотен лет), чтобы пойти по принятому в физике и химии пути проб и ошибок, то ученые лишены возможности провести необходимые эксперименты и посмотреть, что из этого получится.

— Но что тогда остается делать ученым? Ломать голову над проблемой до тех пор, пока не найдут ответ?

Им помогают модели.

— Вы хотите сказать, что они обращаются за советами к Кейт Мосс и Наоми Кэмпбелл?! Вот уж не думал, что они такие умные…

Вообще-то я имел в виду кое-что другое. Они строят модели и используют их для предсказаний.

— Типа маленьких пластмассовых копий нашей планеты, которые можно освещать мощными лампами, нагревать и все такое?

Типа того, только на продвинутом уровне. Они создают специальные компьютерные программы, загружают в них результаты реальных измерений, проведенных другими учеными, и получают модель Земли и ее климата в формате 3D. Они стараются использовать как можно больше сведений о температуре, содержании газов, солнечной радиации, толщине льда, облачном покрове, осадках и всяком таком, чтобы создать одну колоссальную программу «симулятор Земли». Затем они начинают экспериментировать: вводят различные переменные, скажем, количество двуокиси углерода (углекислого газа) в атмосфере, запускают симулятор и смотрят, как это повлияет на глобальную температуру через 50, 100 или 500 лет. Или могут повысить виртуальную температуру и посмотреть, как она будет воздействовать на полярные ледяные шапки, океанические течения, погодные условия, уровень моря и так далее.

— Получается, что одна команда ученых измеряет температуру и все такое прочее на всем земном шаре…

Совершенно верно.

— …и передает результаты измерений другой команде ученых, которые вводят их в компьютерные игры.

Так и есть. Только это очень сложные игры, и в них играют на самых мощных в мире компьютерах. И хотелось бы надеяться, что в результате проводимых исследований мы узнаем больше о том, что произойдет с реальным миром.

— А каким обычно оказывается «конец игры»?

Честно говоря, не очень хорошим. В сущности, отсюда и взялись те довольно жуткие предсказания (скорость потепления возрастает, уровень океана повышается), которыми нас потчуют средства массовой информации. Правда, далеко не все воспринимают эти результаты серьезно.

— Почему?

Кое-кто утверждает, что с помощью моделирования невозможно точно отобразить то, что произойдет в реальном мире. Это действительно так, но, с другой стороны, модели помогают строить самые правдоподобные предположения о том, что случится в будущем. Лично я считаю это достаточно веским основанием для того, чтобы остановиться и обратить на них внимание. Потому что, если мы плохо сыграем в эту игру в реальной жизни…

— …тогда нас действительно ждет «конец игры»?

Вот именно. И у нас не будет возможности сыграть в нее снова. В нашем распоряжении всего одна планета и только один шанс с ней поиграть. Так что нам нужно постараться сыграть как можно лучше…

Откуда мы знаем, что Земля нагревается?

Об этом позволяют судить результаты измерений температуры, проводимых на суше, в морях и атмосфере, а также другие методы исследований, которые помогают сравнить сегодняшний климат с климатическими условиями в далеком прошлом.

— Мне казалось, что ученые все еще не уверены в том, идет потепление или нет. Во всяком случае, так говорили по телевизору…

По телевидению и в новостях о глобальном потеплении говорят много разного, и все это легко может привести нас в замешательство. Но справедливости ради следует отметить, что почти все ученые-климатологи согласны считать нагревание атмосферы Земли реальным фактом. Просто есть много других вещей, в которых они до сих пор не уверены.

— Например?

Например, как далеко это зайдет, в частности, насколько сильным будет потепление и как долго оно продлится. Кроме того, мы все еще не способны точно сказать, какими именно будут последствия потепления, и не можем предложить самый лучший способ решения проблемы. Все это невероятно сложные вопросы. Ученые выдвинули несколько хороших теорий и гипотез, но предъявить неоспоримые доказательства своей правоты никому из них пока не удалось. Поэтому нам приходится в какой-то степени полагаться на правдоподобные догадки. Даже самую простую задачу — доказать сам факт потепления — решить не так-то легко.

— Но почему? Ведь это должно быть совсем просто, да? Либо Земля становится теплее, либо нет.

Правильно. Но если вы захотите это доказать, то вам нужно будет измерить ее температуру. А попросить Землю сказать «А-а-а» и вставить ей в рот градусник невозможно.

— Да, но градусники не всегда вставляют в рот. Иногда их ставят подмышку.

А разве у Земли есть подмышки?

— Эээ… нет. Вроде бы нет. Но куда в таком случае можно поставить градусник?

Хороший вопрос. Но ответ на него есть. Нужно взять множество градусников (в данном случае лучше сказать термометров) и поставить их везде, где только можно, а затем вычислить среднее значение результатов измерений, чтобы получить представление о реальной температуре. На суше можно помещать термометры в специальные будки, где они защищены от солнечного света и измеряют только температуру окружающего воздуха. В море можно опускать термометры в воду и таким способом проводить измерения на любых глубинах. В атмосфере можно применять радиозонды (воздушные шары, несущие термометры и другие датчики), способные измерять температуру в ее различных слоях.

Измерения можно проводить даже в космосе, с помощью спутников. Специальные метеорологические спутники оснащены микроволновыми детекторами для измерения энергии, выделяемой различными газами в атмосферу, и климатологи (ученые, которые занимаются изучением климата и его изменений) могут использовать эти данные в математических расчетах атмосферных температур. Аналогичные приборы можно использовать для измерения температуры поверхности земли и воды. Но показания одного или нескольких приборов не позволяют определить температуру всей атмосферы в целом. В разных местах Земли есть так называемые горячие и холодные зоны, а различные атмосферные явления заставляют постоянно перемещаться массы теплого и холодного воздуха. Поэтому климатологи, чтобы получить точную цифру, собирают все полученные данные и с помощью сложных вычислений находят среднее значение.

— Хорошо. Допустим, эти измерения показывают, что сейчас в нашем мире тепло. Но откуда мы знаем, что его температура растет?

Во-первых, многие из этих измерений проводятся уже больше пятидесяти лет, и даже за такой короткий срок удалось выявить увеличение средней температуры в разных слоях атмосферы. А во-вторых, существуют другие методы, позволяющие рассчитать, какими были температуры в прошлом — даже миллионы лет назад.

— Но как нам удается узнать даже это?

Мы используем вещественные доказательства, полученные из разных источников. А затем сопоставляем их и смотрим, согласуются ли они друг с другом.

— То есть действуем, как полицейские детективы?

Да, очень похоже. Мы собираем сохранившиеся следы давних событий и анализируем их в надежде раскрыть тайну. Только в этом случае тайна не связана с преступлением. Нам нужно узнать подлинную историю атмосферы и климата Земли.

— А откуда берутся эти доказательства?

Одним источником доказательств служит живая природа. Наверное, вы слышали, что если сосчитать кольца на стволе спиленного дерева, можно определить, сколько ему было лет. Кроме того, эти кольца могут рассказать специалисту, насколько дерево выросло за каждый прожитый им год, что позволит судить о том, какой в том году была погода и может быть даже определить, как много двуокиси углерода содержалось в атмосфере (потому что на рост деревьев и растений влияют оба фактора). У некоторых животных, таких как кораллы, моллюски и рыбы, тоже есть нечто похожее на годичные кольца, что позволяет использовать их останки (даже окаменелые) для изучения особенностей древнего климата.

Другие доказательства предоставляют горные породы, изучение которых позволяет определить, где проходили границы ледяных шапок планеты миллионы лет назад и насколько теплым (или холодным) был климат Земли в определенные периоды ее истории. А сохранившийся до наших дней древний лед — особенно в ледниковом щите Антарктиды — может послужить источником особо ценной информации.

— Какого рода?

Толстый материковый лед формируется в течение тысячелетий из тонких слоев выпадающего каждый год снега, который со временем превращается в твердый, как камень, лед. Каждый из этих слоев хранит в себе сохранившиеся пузырьки атмосферного воздуха. С помощью буровых установок климатологи добираются до этих слоев, поднимают на поверхность длинные цилиндрики льда (их называют кернами) и анализируют пузырьки, чтобы узнать, каким был газовый состав атмосферы в определенные периоды времени. В совокупности с остальными данными эти сведения позволяют нам еще точнее определить, насколько тепло было тогда на планете.

Как видите, вещественных доказательств, или следов, более чем достаточно. Нам нужно только научиться читать эти следы. А суть истории, которую они нам рассказывают, вполне понятна — в прошлом Земля уже не раз переживала периоды потепления и охлаждения атмосферы, но сейчас атмосфера нагревается очень сильно и очень быстро.

— Тогда почему мы не пытаемся сделать все возможное, чтобы это остановить?

Несмотря на то что у нас есть довольно хорошее объяснение причин потепления, мы все же не можем быть абсолютно уверены в своей правоте. И эта неуверенность позволяет всем, кому не лень, вести бурные дискуссии о том, что мы можем с этим поделать (если хоть что-нибудь можем).

— Но ведь мы знаем, что Земля нагревается…

Да.

— …и уверены в том, что это плохо…

Да.

— Значит, нам обязательно нужно что-то делать.

Совершенно верно. И мы делаем. Мы пытаемся узнать о проблеме как можно больше и составляем планы прекращения (или сокращения) производства некоторых вещей, которые, как нам кажется, могут быть виновниками потепления.

— Но будет ли этого достаточно?

Хороший вопрос. Надо надеяться на лучшее. Или засучить рукава и взяться за дело…

Научные факты: что мы делаем?

С 1988 года правительства всего мира активно сотрудничают с целью узнать как можно больше об изменении климата и решить, как справиться с этой проблемой. Вот краткий список того, что уже сделано:

1988 год. Организация Объединенных Наций (ООН) создала Межправительственную комиссию по климатическим изменениям (IPCC), перед которой поставлена задача получать от ученых всего мира достоверную информацию об изменении климата и доводить ее до сведения правительств.

1992 год. Сто шестьдесят шесть стран совместными усилиями разработали и приняли Рамочную конвенцию ООН об изменении климата (UNFCCC), в которой каждой стране предлагается предоставлять информацию о выбросах парниковых газов и, если они будут признаны слишком большими, принять меры к их уменьшению.

1997 год. Представители стран ООН встретились в Киото, Япония, и достигли согласия по вопросу о целях ограничения выбросов парниковых газов, приняв знаменитый Киотский протокол.

1998–2004 годы. Киотский протокол подписан почти всеми странами, и многие из них начали эффективно сокращать свои выбросы.

2005 год. Киотский протокол получил статус международного соглашения, подлежащего соблюдению до конца 2012 года.

2007, 2008, 2009 годы. Страны ООН продолжают встречаться на конференциях и саммитах, пытаясь решить, что делать дальше после того, как срок действия Киотского протокола истечет.

Потепление на планете происходит само по себе, или это наших рук дело?

В прошлом климат Земли уже не раз становился теплее и холоднее, и по большей части у этих изменений были естественные причины, такие как деятельность вулканов, астероиды и Солнце. Но этим нельзя объяснить потепление, которое происходит в последнее время, из чего следует, что виновниками данного процесса можем быть мы.

— Но почему как что, так сразу мы? Разве не может быть так, что во всем виновато Солнце?

То есть вы хотите сказать, если Солнце нагревает Землю, а Земля становится теплее, то это может означать, что просто Солнце становится горячее?

— Вот именно.

Такое объяснение выглядит очевидным, и Солнце определенно вносило свою лепту в потепления и похолодания, происходившие на Земле в прошлом. Его температура (а точнее, количество излучаемой им энергии) время от времени повышалась и понижалась, и вполне возможно, что раньше это и было причиной резких потеплений и похолоданий климата.

— Вот и я о том же.

Вдобавок ко всему, орбита движения Земли вокруг Солнца со временем менялась. Вместе с этим изменялся наклон ее оси (линии между Северным и Южным полюсами, относительно которой вращается Земля), сдвигая некоторые участки Земли (например, полярные зоны) то ближе к Солнцу, то дальше от него. Длительность регулярных циклов таких смещений измерялась тысячелетиями. Это приводило к чередованию потеплений и похолоданий, в ходе которых полярные ледяные шапки таяли и уменьшались или намерзали и увеличивались, вызывая ледниковые периоды, сменявшиеся глобальными потеплениями.

— Короче, все ясно. Что и требовалось доказать. Просто Солнце и Земля исполняют свой любимый танец.

К сожалению, на сей раз дело не в звездных танцах. Естественные изменения всегда происходят очень медленно, на протяжении многих тысяч лет, и они не могут быть причиной стремительного потепления, которое мы наблюдаем с начала 1970-х годов. Похоже, что оно вызвано чем-то другим.

— А как насчет вулканов? На что способны они?

Вулканы извергают пыль, двуокись углерода и другие газы, которые тоже способствуют глобальному потеплению. Время от времени происходят очень крупные извержения, в ходе которых в верхние слои атмосферы выбрасывается столько пепла, что он окутывает весь земной шар и закрывает солнце на целый год или даже больше. После извержения индонезийского вулкана Кракатау в 1883 году температура атмосферы упала больше чем на 1 °C и держалась ниже нормы в течение года с лишним. Влияние этого извержения на погодные условия продолжало ощущаться еще четыре года.

— А падающие астероиды?

Падение на Землю крупного астероида может вызвать колоссальный взрыв с выбросом в атмосферу пара, пыли и пепла. Последствия этого могут быть такими же, как и при извержении вулкана (или даже хуже). Когда 65 миллионов лет назад такой астероид упал на полуостров Юкатан в Мексике, сила взрыва оказалась больше, чем у семи миллиардов атомных бомб. Этот взрыв изменил климат планеты на долгие годы и уничтожил многие виды животных и растений, включая, по мнению ученых, большинство динозавров.

— Может, это они изменили климат?

Может быть, но крупные извержения и падения астероидов обычно вызывают похолодания, а не потепление вроде того, что происходит в последние годы. К тому же вулканы выбрасывают слишком мало парниковых газов, чтобы стать основными (или даже частичными) виновниками нынешнего потепления. Хотя вулканы, астероиды и Солнце играют определенную роль в изменении климата, ни одна из этих естественных причин не могла вызвать такое глобальное изменение температуры, какое наблюдается в последние тридцать или сорок лет.

— Но если мы твердо уверены, что потепление вызвано не естественными причинами, то почему некоторые люди так упорно на этом настаивают?

По двум причинам.

Во-первых, трудно определить, что является главной причиной. Мы можем утверждать, что человечество изменяет атмосферу Земли, сжигая уголь, газ и нефть. Можем доказать, что атмосфера нагревается. Но, невзирая на всю очевидность происходящего, мы не в состоянии неопровержимо доказать, что сжигание топлива стало основной причиной потепления.

— А другая причина?

Другая причина проста: кое-кому это невыгодно. Признание вины означало бы, что нам — если мы хотим справиться с проблемой — нужно радикально изменить свой образ жизни, принципы ведения бизнеса и даже государственное устройство. Некоторые влиятельные люди категорически не желают этого делать, и поэтому либо отказываются поверить, что проблема создана нами, либо избегают разговоров на эту тему. Такая позиция позволяет им бездействовать. Но кроме них есть и те, кто осознает наличие проблемы, однако считает, что произвести необходимые изменения будет слишком трудно или дорого. Подобное отношение чаще всего отмечается в развивающихся странах, где проводить дорогостоящие преобразования намного труднее, чем в развитых.

— Но процесс продолжает идти! И они лишь ухудшают ситуацию!

Да. Положение очень сложное.

— И что мы можем с этим поделать?

Мы можем продолжать говорить об этом, пока не убедим всех. Или хотя бы до тех пор, пока не привлечем на нашу сторону достаточно людей, чтобы изменить ситуацию.

— И я тоже могу попробовать себя в этом деле?

Конечно. Чем больше нас будет, тем лучше.

Читайте о проблеме, изучайте ее, рассказывайте о ней — спасайте Землю!

Можем ли мы повлиять на парниковый эффект и остановить глобальное потепление?

Мы не можем повлиять на парниковый эффект и нам не нужно этого делать. Он сохраняет нам жизнь, и без него Земля была бы совсем другой. Что же касается глобального потепления, вызванного людьми, то это совсем другая история…

— Но разве парниковый эффект и глобальное потепление — это не одно и то же?

Не совсем. Парниковый эффект — это процесс, который делает (и сохраняет) Землю намного более теплой, чем она была бы без него. Он позволяет удерживать в атмосфере инфракрасное излучение, в просторечии именуемое теплом. Обычно это обеспечивает Земле довольно стабильную температуру, благоприятную для всего живого. Глобальным потеплением называется то, что происходит, когда по какой-то причине парниковый эффект усиливается и выходит за пределы нормы. В результате через какое-то время температура начинает постепенно повышаться и создавать массу всевозможных проблем для всего живого на этой планете. Включая нас.

— Так значит, это парниковый эффект вызывает глобальное потепление? Не будет парникового эффекта, не будет потепления.

Это действительно так, но…

— Вот видите, мы и докопались до сути. Все, что нам нужно сделать, — это остановить парниковый эффект, и проблема будет решена.

Ну хорошо, предположим, вы правы. Но как вы собираетесь это сделать?

— Легко! У меня есть отличный план. Все пройдет, как по нотам.

Что ж, выкладывайте.

— Нужно всего лишь закрыть Солнце, и все остынет.

И чем его закрыть?

— Ну, чем-нибудь вроде громадного космического зонтика между нами и Солнцем. Его можно доставить туда на ракете.

Хорошо, допустим, вы сумеете построить достаточно большой зонтик, чтобы заслонить Солнце, и вся Земля окажется в тени…

— То, что надо!

… тогда вы просто создадите постоянное всемирное солнечное затмение. Вскоре после этого мир замерзнет и все живое погибнет. Результат получится, прямо скажем, не очень хорошим.

— Жаль, не подходит. Но ничего. Тогда используем план Б.

План Б?

— Ага, план Б. Нужно построить громадный пылесос и высосать из атмосферы все газы, чтобы они не могли задерживать тепло.

Все газы? А может, стоит оставить немножко воздуха для дыхания?

— Ах да, само собой… не все газы. Я немного неправильно выразился. Только те, что образуют парниковый эффект.

Хорошо, но даже если ваш мегапылесос, способный отфильтровывать парниковые газы, справится с этой задачей, у вас все равно возникнет проблема.

— Какая?

Так уж получилось, что самые распространенные парниковые газы в атмосфере — водяной пар и двуокись углерода — крайне необходимы для жизни на Земле. Стоит их удалить, и тогда все растения и водоросли очень быстро погибнут, потому что вода и углекислый газ нужны им (а заодно и многим видам бактерий), чтобы расти и выживать. И когда их не станет, все прочие организмы, которые питаются растениями, вскоре последуют за ними.

… Да и то лишь в том случае, если они сумеют прожить на жгучем морозе достаточно долго, чтобы умереть от голода. Удалив двуокись углерода и другие парниковые газы, вы успешно покончите с парниковым эффектом. Но, к сожалению, тогда средняя температура на Земле опустится до -18 °C. Примерно такая сейчас в районах за Полярным кругом.

— В общем, остановить парниковый эффект мы не можем. А если бы и могли, это была бы очень плохая идея.

Одним словом, да. Парниковый эффект необходим всему живому на планете, потому что он удерживает температуру в пределах узкого интервала, позволяющего нам и другим организмам выжить. Мы не хотим, чтобы он исчез. Но, с другой стороны, мы не хотим, чтобы он усиливался. Ведь тогда нам станет почти так же плохо, как без него.

— Вы имеете в виду глобальное потепление?

Совершенно верно. Из-за него и поднялся весь ажиотаж. Уже больше 150 лет мы добавляем в атмосферу невероятное количество двуокиси углерода и других парниковых газов главным образом в результате сжигания нефти, природного газа и угля при производстве энергии. Судя по всему, это привело к многократному усилению парникового эффекта, что стало причиной резкого повышения температуры на нашей планете. В результате получилось нечто, больше похожее на глобальный разогрев, чем на глобальное потепление. И началось оно не само собой — это наших рук дело.

— Но разве мы не можем просто остановить разогрев планеты, перестав добавлять в атмосферу парниковые газы?

Проблема в том, что сделать это совсем непросто. Для этого нужно прекратить сжигать уголь и природный газ. Мы поставили себя в зависимость от этих видов топлива, необходимых для производства электричества, отопления жилищ и транспорта. Поэтому мы не в состоянии отказаться от их использования. Во всяком случае, пока не изобретем альтернативный способ снабжения энергией наших домов, заводов, офисов и транспортных средств. Альтернативные источники энергии[10] — такие как солнце, ветер, вода и биологическое топливо — существуют, но способы их использования недостаточно развиты для того, чтобы ими можно было полностью заменить ископаемое топливо. Еще один вариант — это атомная энергия, но с ней связана масса других проблем (например, куда девать опасные радиоактивные отходы). Следовательно, самое лучшее, что мы можем сделать, — это максимально сократить сжигание ископаемых видов топлива и одновременно развивать технологии использования альтернативных источников энергии, которые смогут удовлетворить наши потребности, не усиливая парниковый эффект. Пока это не будет сделано, проблема будет только обостряться.

— Похоже, нам стоит с этим поторопиться.

Золотые слова!

Могут ли испускаемые коровами газы вызвать изменение климата?

Несмотря на очень сильный запах, кишечные газы, испускаемые коровами, почти никак не влияют на изменение климата. Чего нельзя сказать об отрыжке — выходе образующихся в желудке газов через рот. Вместе с такими же газами, которые выделяют другие травоядные животные, они определенно усугубляют проблему изменения климата.

— Другими словами, выхлопы сзади не вызывают изменение климата, а спереди вызывают?

На самом деле, ни те, ни другие не способны стать главной причиной изменения климата. Изменение климата происходит в результате воздействия на Землю множества различных факторов, и испускаемые коровами газы — это лишь маленький фрагмент большой картины. Все дело в количестве парниковых газов, которые накапливаются в атмосфере, и в том, как это приводит к удержанию в ней все большего количества тепла.

— Так почему же все-таки газы, испускаемые при отрыжке?

Потому что кишечные газы при всей их зловонности содержат не особенно много парниковых газов. Однако в силу особенностей своего пищеварения коровы и другие травоядные животные выделяют парниковые газы в виде отрыжки.

— То есть в коровьей отрыжке много двуокиси углерода?

Да. Но проблема не в этом. Все живые существа на земле выделяют двуокись углерода с выдыхаемым воздухом (и отрыжкой), а также когда разлагаются после смерти.

— Погодите. Я думал, что проблема глобального потепления связана в первую очередь с двуокисью углерода, разве не так?

Вы правы. Все так и есть. Но двуокись углерода, которую производят одни живые организмы, успешно поглощается другими организмами — растениями, водорослями и бактериями — в процессе фотосинтеза. Всю эту сбалансированную систему выводит из равновесия тот углекислый газ, который мы производим искусственно, сжигая уголь, природный газ и нефть. Количество двуокиси углерода, производимой коровами и другими живыми существами, не идет ни в какое сравнение с объемами двуокиси углерода, ежедневно поступающей в атмосферу в результате сжигания ископаемого топлива. Вот почему проблемой является не двуокись углерода в коровьей отрыжке.

— Но тогда в чем суть проблемы с коровами?

Суть в том, что на состояние атмосферы влияют и некоторые другие газы, которые по силе вредоносного воздействия во много раз превосходят двуокись углерода. И один из этих газов содержится в коровьей отрыжке. Коровы, овцы и другие травоядные животные (их называют жвачными) отрыгивают метан — чрезвычайно вредный парниковый газ. Жвачные животные, как вы знаете, питаются травой, которую трудно переварить. Поэтому животным нужно ее пережевать, проглотить, немного переварить в желудке, потом отрыгнуть, чтобы снова вернуть в рот, еще немного пожевать…

— Тьфу, какая гадость!

…наберитесь терпения — а затем повторять эту процедуру снова и снова, пока бактерии, живущие в их желудках, не закончат перерабатывать мягкие и влажные комки перемолотой в кашицу травы. В ходе этого процесса они выделяют метан (СН4). Попадая в атмосферу, этот газ поглощает примерно в двадцать пять раз больше тепла, чем СО2. Поэтому, несмотря на гораздо меньшую концентрацию (сейчас среднее содержание метана в атмосфере оценивается как две части на миллион — в 190 раз меньше, чем двуокиси углерода), по суммарной силе своего воздействия на глобальное потепление метан всего в три раза уступает двуокиси углерода.

— Значит, метан является самым страшным парниковым газом?

Он, конечно, очень вреден, но есть и другие, еще более опасные. Например, фреоны (CFC), производимые искусственным путем газы, которые используются в аэрозольных баллончиках, холодильниках и кондиционерах. Их парниковая активность примерно в 2000 раз выше, чем у двуокиси углерода. Поэтому даже то, сравнительно небольшое количество фреонов, что мы уже успели выпустить в атмосферу, причиняет ей колоссальный ущерб. К счастью, в 1987 году страны мира признали, что фреоны впридачу ко всему разрушают озоновый слой, и приняли совместное решение сократить их производство. Кроме того, существует еще несколько чрезвычайно вредных газов, таких как оксиды азота (NOx) и приповерхностный озон (О3), главными источниками которых являются заводы, транспортные средства и сельское хозяйство. Следует отметить, что в число парниковых газов входит также водяной пар. По силе воздействия он значительно уступает другим, но в атмосфере его так много (почти в тридцать раз больше, чем углекислого газа), что производимый им эффект колоссален. Кстати, водяной пар может вызвать еще больше проблем в будущем, когда по мере нагревания атмосферы с поверхности океанов будет испаряться все больше и больше воды.

— Но какое конкретно количество метана отрыгивают коровы?

Одна корова за год отрыгивает от 80 до 110 кг метана.

— Не очень то и много.

На первый взгляд, нет. Но умножьте эти цифры на количество животных. Только в США насчитывается больше 100 миллионов голов крупного рогатого скота, а количество жующих траву и отрыгивающих метан коров, овец, коз и других жвачных животных во всем мире оценивается примерно в 1,2 миллиарда. Каждый год они выделяют в атмосферу больше 80 миллионов тонн метана.

— Неслабая отрыжка…

Согласен. Хорошо еще, что метан не имеет запаха, иначе на планете воняло бы намного сильнее.

— Можем ли мы что-нибудь с этим поделать?

Вряд ли мы сумеем уговорить миллиард с лишним животных сдерживать отрыжку. И если только мы не станем содержать их всех в помещениях или не наденем на них респираторы, способные улавливать содержащиеся в отрыжке газы (что крайне маловероятно), то нечего и надеяться, чтобы уловить метан прежде, чем он попадет в атмосферу. И даже если мы найдем способ очищать коровью отрыжку (или просто перестанем разводить коров), это не поможет решить проблему с метаном.

— Почему?

Прежде всего потому, что дикие жвачные животные отрыгивают вредных газов ничуть не меньше, чем домашние, и они будут продолжать этим заниматься. Но даже если мы избавимся от них (не очень хороший выход, даже ради спасения планеты), то снижение выбросов метана окажется совсем незначительным по сравнению с количеством этого газа, которое каждый год поступает в атмосферу из других источников, таких как бактерии, термиты, растения, отходы человеческой жизнедеятельности и канализационные системы. На долю одних лишь растений приходится от 10 до 30 % (от 60 до 180 миллионов тонн) метана, ежегодно попадающего в атмосферу.

— Что?! Но мне казалось, что растения и деревья приносят главным образом пользу. Разве они не помогают остановить парниковый эффект?

В целом, помогают.

— Так что же нам делать?

Если рассматривать все по порядку, то мы не можем избавиться от коров, овец, коз и других жвачных животных. Скорее всего мы не сможем избавиться от термитов и бактерий, даже если захотим (их просто слишком много). И мы не избавимся от растений. Остаются источники метана, связанные с человеком: свалки отходов и канализационные системы. Мы можем уменьшить выделение метана из свалок, сокращая их количество и отправляя как можно больше отходов на переработку. А ученые работают над новыми методами переработки нечистот и производства на их основе топлива (или биогаза) для производства энергии![11]

— Короче, если мы обеспечим весь мир энергией, полученной из мусора и нечистот, то коровам можно будет не сдерживать отрыжку, так же как и нам с вами?

Ну… что-то вроде того.

— Невероятно. Но очень круто.

В науке всегда так — невероятно, но очень круто.

Для чего нужны облака?

Порой облака кажутся лишь надоедливыми разносчиками плохой погоды, но все же они могут быть очень полезными. Мы можем использовать их для ориентирования и для предсказания погоды. Они образуют удобный естественный солнцезащитный экран. И, что самое главное, они приносят свежую воду, без которой мы не смогли бы выжить.

— Бред! Облака — это полный отстой. Они способны только портить солнечные денечки и заставлять людей мокнуть под дождем.

Если честно, то этим занимается лишь часть из них. Многие типы облаков формируются и испаряются, не проливая на землю ни капли дождя. Но есть и такие, которые образуют страшные, громадные тучи, способные обрушить на нас ливень или град. Все зависит от того, как и где они формируются, как растут и развиваются.

— Но разве не все облака одинаковы?

В каком-то смысле да. Все они состоят из водяного пара, то есть из молекул воды, находящейся в газообразном состоянии (в отличие от твердого и жидкого состояний, которые мы называем «льдом» и «водой»). Водяной пар почти всегда присутствует в окружающем нас воздухе, но в обычных условиях молекулы воды распределяются во всем объеме воздуха равномерно и поэтому их не видно. Нагревшиеся земля и вода в океанах передают тепло приземным воздушным массам, которые мощными столбами поднимаются вверх и уносят с собой часть водяного пара. На большой высоте эти теплые воздушные массы попадают в холодные слои атмосферы.[12] Там водяной пар охлаждается, и молекулы воды сцепляются друг с другом, образуя скопления миллионов крошечных водяных капель или кристалликов льда. Их мы и называем облаками.

— Но почему мы не видим, как поднимается водяной пар? Почему нам видны только облака в небе?

Водяной пар невидим потому, что молекулы воды свободно пропускают солнечные лучи. Но в облаке они образуют капли дождя или кристаллы льда, которые преломляют и отражают проходящие через них лучи, подобно миллионам крошечных зеркал. И когда такой рассеянный свет достигает поверхности земли, нам кажется, что он исходит из всего облака, окрашенного в белый цвет.

— Хорошо, но ведь облака не всегда белые. Иногда они бывают серыми или даже черными. Особенно грозовые.

Отчасти цвет облаков зависит от того, находится солнце за ними или нет. Но кроме того, имеет значение размер каждого облака и количество собравшейся в нем воды. Большинство облаков начинают формироваться более-менее одинаково, но дальше процесс роста может идти по-разному, и от этого зависит, какого вида (или типа) получится облако и как оно себя поведет. Самые распространенные облака похожи на комки белой ваты и называются кучевыми. Они образуются над столбами нагретого воздуха описанным выше способом и обычно просто стоят там, показывая, какие они белые и пушистые. Но если они будут расти вверх, то могут превратиться в кучево-дождевые — огромные, темные, зловещие облака, готовые обрушить на наши головы всевозможные неприятности.

— Например, грозу?

Да. Или ливень с градом, ледяной дождь, ураган, тайфун или циклон. При благоприятных условиях из облаков могут даже протянуться к земле вращающиеся хоботы (именуемые смерчами или торнадо), стирающие с лица земли деревья, здания или даже целые города. Другими словами, не все облака безвредны…

— Вот и я о том.

…но кучево-дождевые облака — это лишь один из многих типов, в то время как большинство остальных — включая перистые, слоистые и другие — совершенно безобидны, а некоторые даже могут быть нам полезны.

— Интересно, чем?

Прежде всего облака можно использовать для ориентирования. В открытом море кучевые облака часто образуются прямо над маленькими островами, так как земля обычно теплее окружающей поверхности моря. Поэтому моряки видят эти облака раньше, чем замечают землю, и используют их для поиска суши. Для пилота самолета облако, расположенное на верхушке поднимающегося воздушного столба, может служить явным признаком воздушного кармана — зоны повышенной турбулентности. Поэтому умение разбираться в типах облаков позволяет пилоту так проложить курс в море облачности, чтобы избежать самых неприятных зон и уберечь пассажиров от болтанки. Кроме того, облака образуют удобный солнцезащитный экран, предохраняющий нас от слишком ярких и горячих лучей солнца. В среднем, облака рассеивают около 20 % солнечных лучей и еще 19 % поглощают. Без них дневная температура земли, океана и атмосферы была бы намного выше (хотя по ночам облака вбирают в себя тепло из нижних слоев атмосферы, и поэтому ученые до сих пор не уверены в том, как они влияют на глобальное потепление).[13]

— Так и быть, убедили — не все облака плохие. Но все же я вполне смогу обойтись и без них.

Если честно, то вряд ли. Этого не сможет никто. Без облаков и дождя у нас не будет свежей воды.

— Ерунда. Воды всегда можно набрать из колодца, из озера или еще откуда-нибудь.

Ага… но как, скажите на милость, туда попадает свежая вода?

— Наверное, с дождями или из рек, которые текут откуда-нибудь с гор или холмов.

Правильно. Но туда ее должны принести облака. Без них не было бы никаких рек, озер, ручьев и резервуаров. Вся свежая вода была бы постоянно заперта под землей или рассеяна в атмосфере. А поскольку морская вода слишком соленая, чтобы ее пить, то от нее тоже мало толку. Конечно, можно добыть свежую воду из моря (вскипятить, сконденсировать и профильтровать), но это трудоемкий процесс, и произвести таким способом достаточно воды для всех жителей планеты совсем непросто. К счастью, облака делают все это за нас — проносят триллионы тонн воды над землей и выливают ее на возвышенности, чтобы она могла образовать ручьи и реки. Все, что нам остается, — это строить деревни и города поближе к рекам. Вот почему почти все крупные города в мире построены на какой-нибудь большой реке или хотя бы рядом с ней (если не верите, смотрите врезку в конце главы). Без речных ресурсов власти этих мегаполисов не смогли бы полностью обеспечить водой всех своих жителей.

— Ах да, в самом деле. Об этом я как-то не подумал.

Теперь вам понятно, почему облака можно сравнить с огромным, пушистым небесным конвейером, который круглый год бесплатно доставляет нам воду. Так что, когда в следующий раз вы поднимете глаза вверх и увидите покрытое облаками небо, радуйтесь этому. Если, конечно, прямо над вашей головой не будет висеть огромная черная грозовая туча.

— А что мне делать в этом случае?

Любуйтесь ею издали. Или сидя дома.

Научные факты: большие города, расположенные на реках

Город — Река

Каир — Нил

Лондон — Темза

Париж — Сена

Рим — Тибр

Шанхай — Хуанхэ

Токио — Сумида

Москва — Москва

Мельбурн — Ярра

Бангкок Чао — Прайя

Нью-Йорк — Гудзон

Это правда, что глобальное потепление ухудшает погоду?

Об этом трудно судить и еще труднее доказать, но многие ученые полагают, что глобальное потепление может привести к ухудшению погодных условий в будущем, а возможно, это уже и происходит.

— А какую погоду оно создает?

Вообще-то, глобальное потепление не создает погоду какого-то определенного типа, но в некоторых регионах оно может сделать климатические условия более суровыми, и, как я упоминал выше, некоторые признаки этого уже заметны.[14]

— Может поэтому на нас все чаще обрушивается жара, ураганы и все прочее?

А что навело вас на эту мысль?

— Просто складывается такое впечатление. По телевизору почти каждый день показывают какие-нибудь стихийные бедствия.

Действительно, некоторые экстремальные погодные явления возникают все чаще, но в целом ситуация не столь однозначна. Глобальное потепление влияет не на все типы климата и стихийные бедствия. Например, землетрясения почти или вообще никак не связаны с изменением климата. То же самое можно сказать о приливных волнах и цунами. В последнее время мы слышим о них больше лишь потому, что они регистрируются учеными и освещаются репортерами гораздо чаще, чем в прежние времена. Что же касается участившихся случаев жары, то тут, похоже, положение действительно ухудшается.

— То есть температуры стали выше, чем раньше?

Если и выше, то ненамного. Максимальные температуры остались примерно такими же, как и раньше. Но такие периоды стали продолжительнее, и это вызывает серьезные проблемы в некоторых регионах, например в Средиземноморье. В летние месяцы последних лет тысячи людей во Франции, Испании, Италии и Греции попадают в больницы с солнечными ударами. Больше всего страдают дети и старики, поскольку аномальная жара держится очень долго и не спадает даже по ночам, лишая людей всякой возможности охладиться и восстановить силы.

— А как обстоят дела с ураганами? В последнее время их что-то стало слишком много…

В последние годы их действительно было очень много. И хотя у нас пока нет оснований винить во всем глобальное потепление, эта тенденция ничего хорошего не сулит. За последние сто лет среднегодовое количество тропических штормов выросло в два с лишним раза — с шести в 1900 году до примерно пятнадцати в год в последние десять лет. (В 2005 году их было двадцать восемь, из которых пятнадцать превратились в ураганы).

— Но почему глобальное потепление сказывается на ураганах? С усилением жары все понятно, потому что все дело здесь в нагреве воздуха. Но почему это приводит к возрастанию силы штормов?

Потому что все штормы, включая особенно мощные, которые принято называть ураганами, питаются энергией теплой воды, испаряющейся с поверхности океана. А глобальное потепление нагревает не только сушу, но и воду в морях, вызывая изменения курса океанических течений, от которых во многом зависят погодные условия на всей планете. Тропические циклоны (ураганы и тайфуны) зарождаются в теплых водах у экватора, где океан постоянно получает самое большое количество солнечной энергии. Затем они направляются на север или на юг от экватора, проходят над более холодными водами и обрушиваются на сушу — часто в одних и тех же местах, таких как острова Карибского моря, южное побережье США, Япония и Филиппины. Вероятно, что в результате глобального потепления температура воды в районах зарождения этих ураганов и тайфунов превысила обычную норму, и это привело к увеличению количества штормов и повышению их мощи. В любом случае это плохая новость для тех, на кого они обрушиваются.

— А как насчет торнадо? Они тоже связаны с потеплением?

Нет, у них другая природа. Обычно торнадо порождаются грозами особого типа, которые называются сверхъячейковыми, но никаких признаков повышения частотности таких гроз по мере потепления атмосферы не наблюдается. Опять же, в последнее время люди просто стали обращать на них больше внимания (особенно после того, как в 2000 году на экраны вышел голливудский фильм-катастрофа «Смерч»!), и поэтому торнадо стали чаще появляться в новостях.

— А что можно сказать о других странных погодных явлениях?

Делать определенные выводы трудно, но весьма вероятно, что неуклонный нагрев океанов может в конце концов привести к некоторым изменениям глобальных циклов взаимодействия океана и атмосферы, таких как знаменитый цикл Эль-Ниньо, который по-научному называется Южной осцилляцией Эль-Ниньо (сокращенно ENSO). В период своей активности, который длится от двух до семи лет, Эль-Ниньо воздействует на погодные условия всего Южного полушария, вызывая засухи в Индонезии, Австралии, Южной Африке и Южной Америке. Кроме того, он увеличивает количество ураганов в Атлантике (но уменьшает количество тайфунов в бассейне Тихого океана). Если океаны нагреются слишком сильно, то Эль-Ниньо, по мнению некоторых ученых, может стать перманентным явлением, что приведет к постоянным засухам в Южном полушарии и к неуклонному росту ежегодного количества ураганов в Атлантике.

— Звучит не слишком обнадеживающе.

Согласен.

— Можем ли мы нейтрализовать влияние изменяющегося климата на локальные погодные условия?

Пожалуй, нет, так как они настолько сильно взаимосвязаны, что изменение одного неизбежно влечет за собой изменение другого. Единственный способ предотвратить изменение погоды — это попытаться предотвратить дальнейшее изменение климата в масштабах планеты.

— Дайте угадать. Это будет непросто?

Нет, но попробовать стоит!

Повлияет ли глобальное потепление на животных?

Как это ни печально, но похоже, что да. Изменения климата сказываются на одних животных больше, чем на других, и если глобальное потепление продолжится, это значительно сократит разнообразие животного мира нашей планеты, хотя многие виды все же сумеют выжить.

— Откуда нам известно, что оно повредит животным?

Отчасти об этом можно судить по результатам наблюдений ученых. Раз в несколько лет Всемирный союз охраны природы собирает информацию у биологов, изучающих животных во всем мире. На основании полученных данных эксперты оценивают, у скольких известных видов животных (а также растений и грибов) численность уменьшилась настолько, что возникла опасность или угроза их существованию. Согласно самым последним отчетам, вымирание угрожает более чем 16 тысячам видов. В таком положении находится каждый восьмой вид птиц, каждый пятый млекопитающих и каждый третий амфибий (лягушек, жаб, тритонов и саламандр).

— Но разве главная причина исчезновения животных — это не охота на них?

Охота действительно может привести к исчезновению вида, и это уже не раз случалось в прошлом. Но подавляющее большинство видов вымирает в результате изменений среды их обитания, которые происходят слишком быстро, чтобы животные могли к ним адаптироваться. Как раз это мы сейчас и наблюдаем.

— Но разве они не могут просто приспособиться к жизни в нагревающемся мире? Путем эволюции или как-нибудь еще?

Некоторые так и сделают, но многие просто не успеют. Дело в том, что большинство видов убивает не растущая температура. Все дело в разрушении среды их обитания, и во многих регионах мира этот процесс идет уже довольно давно. Изменение климата становится лишь последним ударом, который окончательно добивает уже попавшие в беду виды.

— И этот процесс уже идет полным ходом?

Похоже на то. Естественная среда обитания животных разрушается во всем мире.

Возьмем, к примеру, пищух — симпатичных, похожих на хомячков животных, живущих на скалистых склонах высоких гор по всей Азии и Северной Америке. На протяжении последних восьмидесяти лет их численность стремительно сокращается, потому что пищухи не могут приспособиться к повышению температуры воздуха на больших высотах. Во многих местах они уже полностью исчезли, и считается, что этот вид находится на грани вымирания.

Еще одной жертвой изменения климата стали золотые жабы, которые жили только в высокогорных лесах Коста-Рики. Этот вид уже признан вымершим. Жаб убили грибковые инфекции кожи, которые стремительно распространились в ареале их обитания после того, как ночи в лесах стали теплее.

Все меньше и меньше становится в Арктике белых медведей, где глобальное потепление постепенно растапливает ледяные поля, на которых они живут, лишая медведей возможности охотиться на тюленей, необходимых им для выживания.

— Как это грустно.

Да, картина безрадостная.

— И что мы предпринимаем?

Мы пытаемся спасти всех, кого только можем.

— И как мы это делаем?

Защищаем ареалы их обитания и организуем заповедники, где людям не разрешается охотиться, рубить деревья и строить дома или фермы.

— Но как нам определить, где лучше всего устроить заповедники?

Для этого нужно посмотреть, в каких местах обитает большинство видов.

— Что вы имеете в виду?

Дело в том, что животные расселяются на земле неравномерно. Больше половины известных нам видов занимают лишь 2 % земной поверхности. Они концентрируются в «горячих точках», в число которых входят леса Бразилии, Мадагаскара, Гавайских островов и Филиппин. Эти территории называются «горячими точками», потому что их растительный покров находится под угрозой уничтожения. Местные жители вырубают деревья на продажу или сжигают, чтобы расчистить участки для земледелия. От 70 до 90 % вымирающих видов животных обитают как раз в таких местах. Вот почему, защищая эти территории, мы сможем спасти от вымирания максимально возможное количество видов и сохранить для будущего разнообразие форм жизни (или биоразнообразие) на Земле.

— Но что будет с остальными животными, такими как белые медведи и пищухи?

Самое лучшее, что мы для них можем сделать, это предпринять решительные шаги по борьбе с глобальным изменением климата, используя такие средства, как энергосбережение, переработка отходов, сокращение использования ископаемого топлива и освоение альтернативных источников энергии. В конце концов, это наш долг перед ними, потому что мы, люди, единственные, кто своими действиями создал проблему изменения климата.[15]

Научные факты: животные под угрозой

Разным видам животных глобальное потепление угрожает по-разному. Многие млекопитающие и птицы страдают от того, что изменение климата негативно сказывается на процветании растений, которые служат им пищей и средой обитания. Положение многих рептилий и амфибий ухудшается еще и тем, что климат становится для них слишком теплым или холодным (как вы помните, изменения климата вызывают в одних регионах потепление, а в других похолодание). Изменение температуры воды и направления океанических течений представляет угрозу для рыб и других морских обитателей.

Приведенные ниже цифры показывают количество видов в каждом из классов животных, находящихся в настоящее время под угрозой вымирания вследствие изменения климата и других причин.

Рептилии — каждый двадцатый вид

Рыбы — каждый двадцатый вид

Птицы — каждый восьмой вид

Млекопитающие — каждый пятый вид

Амфибии — каждый третий вид

Можем ли мы использовать навоз и птичий помет как топливо для электростанций?

Да! Кое-где получаемая из экскрементов энергия уже используется, и когда-нибудь мы заставим ее приводить в движение наши автомобили и автобусы. Возможно, что энергия из навоза и других видов биотоплива поможет спасти планету.

— Автобусы на навозе?! И как это будет выглядеть?

Нет, автомобили и автобусы не будут работать на отходах животноводства. У них будут электрические[16] или водородные двигатели. А электричество и водород можно будет производить из экскрементов и других источников биоэнергии.

— Но тогда объясните, что такое биоэнергия?

Это один из видов возобновляемой энергии, которую получают путем сжигания органических веществ или выделяемых ими газов.

— Вроде тех, что исходят от овощей на рынке?

Нет, это не тот тип органики. «Органический» — это просто «живой», и словом «органика» обозначается все, что производится живыми существами. В эту категорию входят твердые виды топлива, такие как деревья, растения, бумага и отходы животноводства, то есть навоз и помет. Такое топливо принято называть биомассой. Кроме того, к органике относятся газообразные виды топлива, такие как метан, который выделяется растениями, животными и навозом в процессе сжигания или гниения. Их называют биогазами. Биомассу и биогазы можно использовать для производства энергии двумя способами. Самый простой — это сжигать их, чтобы получать тепло, необходимое для приготовления пищи и обогрева. Кроме того, биомассу и биогаз можно сжигать, чтобы нагревать воду, получать пар и вращать турбины генераторов на электростанциях.

— И что потом?

Потом можно будет использовать эту энергию для отопления и энергоснабжения домов, офисов, заводов и электромобилей. Ее можно даже использовать для получения из воды водорода, который в будущем, возможно, станет топливом для автомобилей, поездов и даже самолетов. Многие ученые считают, что это позволит значительно сократить использование ископаемых видов топлива, уменьшить эмиссию углерода и защитить окружающую среду от опасностей, сопряженных с глобальным потеплением. (Возможно, вы помните, что метан, попадающий в верхние слои атмосферы, активно проявляет свои парниковые свойства.[17] Поэтому сжигание этого «плохого парня» на поверхности земли не позволит ему туда подниматься).

— Погодите, но ведь уголь и нефть — это тоже останки мертвых животных и растений.

Так и есть.

— Но тогда какая разница: сжигать эти ископаемые останки или ветки и экскременты?

Тонко подмечено. Если коротко, то ветки и экскременты животных содержат гораздо меньше углерода, чем ископаемое топливо, и поэтому при горении выделяют намного меньше двуокиси углерода. Ископаемое топливо образуется из огромного количества мертвых растений и животных, чьи останки за миллионы лет спрессовываются и превращаются в природные ископаемые.

Попробую объяснить иначе. Сжигая дерево, вы сжигаете одно растение, которое накапливало углерод в течение нескольких десятилетий (самое большее, нескольких сотен лет). А сжигая кусок угля, вы за один раз сжигаете то, что когда-то было огромным количеством деревьев, и высвобождаете углерод, который накапливался миллионы лет. И это даже без учета энергии, использованной для добычи этого угля (и двуокиси углерода, выброшенной в атмосферу там, где производилась эта энергия).

— Но мне казалось, что вырубка и сжигание деревьев причиняют вред окружающей среде.

Нет, если вместо вырубленных деревьев вы посадите новые. Кроме того, можно сжигать продукты переработки древесного сырья, например использованную бумагу или сломанную мебель, и тогда такая утилизация окажется процессом повторного использования, потому что деревья, из которых сделаны эти вещи, все равно уже были срублены. Во многих отношениях это даже лучше, чем еще раз переработать их в бумагу или мебель, поскольку процесс такой переработки потребует дополнительной энергии (и приведет в выбросу углерода).

— Но не лучше ли будет использовать энергию солнца или ветра?

Конечно, мы надеемся, что эти виды энергетики будут развиваться в будущем. Но для окружающей среды биоэнергия может оказаться даже полезнее, чем эти и другие виды возобновляемой энергии.

— Почему?

Все дело в том, как выработка разных видов энергии воздействует на атмосферу. Например, сжигание ископаемого топлива увеличивает количество углерода в атмосфере и тем самым усиливает парниковый эффект и ускоряет глобальное потепление. В связи с тем что сжигание ископаемых видов топлива повышает содержание углерода в атмосфере, мы называем эти источники энергии «углерод-позитивными». Ветер, солнце и многие другие источники возобновляемой энергии считаются более предпочтительной альтернативой, потому что их использование не приводит к выделению двуокиси углерода. Поскольку они не добавляют углерод в атмосферу и не удаляют его из нее, мы называем их «углерод-нейтральными» источниками энергии.

— Пока понятно…

Но биологические виды топлива могут оказаться еще лучше. Деревья и растения, которые выращиваются на биомассу, потребляют из атмосферы углерод, необходимый им для фотосинтеза. Если мы научимся собирать двуокись углерода, которая выделяется при их сжигании, это будет означать, что некоторые виды биотоплива (правда, не все) могут стать «углерод-негативными». Теоретически их использование может не только остановить процесс загрязнения атмосферы, но даже повернуть его вспять, постепенно удаляя из нее углерод, который мы уже туда выбросили. Что же касается экскрементов, то при их разложении выделяется метан, который сам по себе является активным парниковым газом. Поэтому, если мы будем сжигать экскременты (или выделяемый ими метан) раньше, чем они начнут разлагаться, это тоже будет способствовать уменьшению парниковых газов в атмосфере.

— Но не окажется ли процесс сжигания экскрементов — как бы это помягче выразиться — немного дурнопахнущим?

Надо полагать, что вместе с двуокисью углерода, выделяющейся при сжигании экскрементов, мы сможем улавливать пахучие серные газы и тем самым избавить электростанции от специфического запаха. В результате удастся избежать загрязнения воздуха продуктами сгорания. Конечно, придется решить, куда девать эти улавливаемые газы. Кое-кто предлагает закачивать углекислый газ в те самые пустоты под морским дном, откуда мы выкачиваем нефть, а потом запечатывать скважины. Тогда нам останется лишь надеяться, что в будущем никто случайно не пробурит в этом месте новые скважины. То же самое можно сделать и с серными газами — закачать в какое-нибудь безопасное место. Конечно, если вы не пожелаете сделать кому-то небольшую гадость (см. таблицу в конце главы).

— Но если экскременты и биомасса такие хорошие источники энергии, то почему мы их не используем?

Кое-где используем. В Великобритании больше половины возобновляемой энергии производится из биомассы и биотоплива (остальное приходится на долю ветра, волн, воды и солнца). Например, куриный помет из местных птицеферм используется на электростанции в Саффолке для снабжения электричеством окрестных населенных пунктов. Помет 100 тысяч кур превращается в энергию, которой хватает для отопления 10 тысяч домов! В Уэльсе строится самая крупная в мире электростанция, которая будет работать на опилках. Аналогичные электростанции на курином помете, свином навозе или опилках строятся в Америке и Австралии.

— Да, но если это такой замечательный источник энергии, то нам нужно использовать его повсеместно. Уже сейчас.

Возможно. Но пока у нас еще остались нефть, газ и уголь. Поэтому большинство стран до сих пор зависят от них, а развитие биоэнергетики продвигается довольно медленно. Но после того как запасы ископаемого топлива закончатся, многим странам волей-неволей придется использовать альтернативные источники энергии. И поскольку биоэнергия помогает сократить эмиссию парниковых газов, на нее будут переходить все новые страны, чтобы уложиться в лимиты выбросов углерода, установленные Киотским протоколом и другими международными договорами. Скорее всего, мы никогда не сможем обеспечить весь мир энергией, полученной только из растений и экскрементов. Но в сочетании с другими видами возобновляемой энергии навоз, помет и другие виды биомассы смогут проложить нам путь к получению чистой энергии в будущем.

— Странно.

Что именно?

— Никогда не думал, что с помощью отходов можно что-то очистить!

Наука и жизнь:

10 самых лучших мест, куда можно закачать дурно пахнущие газы, полученные при сжигании экскрементов (просто для смеха)

1. Спальня вашего брата

2. Спальня вашей сестры

3. Гараж вашего отца

4. Теплица вашего соседа

5. Полицейский участок (дом Большого Брата (слишком пахнет политикой)

6. Школьная столовая

7. Учительская

8. Кабинет директора школы

9. Раздевалка спортзала

10. Мальчишечьи и девчоночьи туалеты

Если наш климат изменится, то где будет лучше или хуже всего жить?

Точно сказать трудно, но самыми неудобными местами могут стать низменные, влажные и сухие районы планеты. Самыми лучшими могут стать возвышенности и такие регионы, где погода меняется лишь незначительно.

— Самые влажные и самые сухие места? Но такого не может быть.

Почему?

— Должно быть либо одно, либо другое.

Что ж, давайте подумаем. Если потепление атмосферы будет продолжаться, то какие изменения могут произойти на Земле?

— Почва нагреется и высохнет. Повсюду возникнут пустыни.

Правильно. В некоторых местах так и будет, и похоже, что кое-где это уже происходит. В последние годы некоторые районы Африки, Австралии, Индонезии и Южной Америки подвергаются жесточайшим засухам, и многие ученые считают, что в этом виновато глобальное потепление. Что-нибудь еще?

— Происходит массовое таяние льдов, уровень моря повышается, вода затапливает прибрежные районы.

Совершенно верно. Хотя весь лед на планете вряд ли растает, но даже больших кусков ледяных щитов в Гренландии и Антарктиде хватит для значительного подъема уровня моря. Если это случится, многие низкорасположенные острова и прибрежные районы окажутся под угрозой затопления. И, судя по некоторым признакам, это уже происходит. За последние сто лет уровень моря повысился примерно на 20 см, в результате чего наводнения на островах Тихого и Индийского океанов стали происходить чаще, а вода стала подниматься выше. Возможно, что угроза затопления скоро заставит жителей тихоокеанского острова Тувалу эвакуироваться на Фиджи или в Новую Зеландию.

— Да… морская вода. Ее становится все больше.

Правильно. А что произойдет, если нагреть воду?

— Получится пар?

Вот именно. Вода испарится и превратится в водяной пар.

— Погодите минуту. Вы хотите сказать, что Земля нагреется настолько, что закипят океаны?

Нет, что вы. Но этого и не требуется. Процесс превращения морской воды в водяной пар идет постоянно, потому что молекулы, расположенные на поверхности, нагреваются, отрываются от нее и поднимаются в воздух, где образуют облака. На большой высоте водяной пар в облаках снова превращается в жидкую воду и выпадает на землю в виде дождя. Теплая атмосфера будет удерживать больше водяного пара и создавать больше облаков. Вот почему глобальное потепление приведет к изменению моделей распределения осадков во всем мире.

— Значит, влажность повысится во всем мире?

Не во всем. В силу сложной природы океанических течений и погодных условий вода будет активнее испаряться в тех регионах, где ее меньше всего (они станут еще засушливее), и проливаться на землю там, где выпадает больше всего осадков, вызывая сильные ливни и наводнения. В результате во многих засушливых регионах мира станет еще суше, в то время как в самых влажных районах влажность повысится еще больше. Следовательно, самые влажные места тоже окажутся не самыми приятными для жизни. Кроме того, интенсивное испарение приведет к усилению тропических штормов и ураганов. К этому нужно прибавить и другие проблемы, вроде передающихся через воду болезней, с которыми могут столкнуться страны, подверженные наводнениям.

— Но хоть где-нибудь останутся места, подходящие для жизни?

По крайней мере, в течение какого-то времени довольно неплохие условия сохранятся во многих районах Канады, Северной Америки, Северной Европы и России. Суровые северные зимы станут мягче, многие сельскохозяйственные культуры получат лучшие условия для роста, и там останется много возвышенностей, где можно будет жить, не опасаясь наводнений. С другой стороны, в Европе следует ожидать усиления опасных наплывов жары. А в связи с повышением температуры пожары станут каждый год уничтожать все больше и больше лесов и домов в России, на западе Канады и США.

— И что нам делать? Куда отправиться?

Самое лучшее, что мы можем сделать, — это постараться остановить изменение климата, вместо того чтобы пытаться от него сбежать. Все страны мира в какой-то степени зависят друг от друга, и поэтому проблема коснется всех нас.

— Тогда, может быть, нам стоит всем вместе дружно взяться за ее решение?

Это уже похоже на план. Я обеими руками «за». И, к счастью, такую же позицию занимают правительства большинства стран мира. В 1992 году они собрались, чтобы принять Рамочную конвенцию ООН по изменению климата (UNFCCC), и пообещали сделать две вещи. Во-первых, постараться оценить характер и масштабы проблемы изменения климата. Во-вторых, попытаться принять меры, необходимые для ее решения. За прошедший период была создана международная группа ученых, которая каждый год предоставляет доклады о том, насколько сильно обострилась проблема. Они разработали Киотский протокол, призывающий страны-участницы Рамочной конвенции ООН сократить эмиссию парниковых газов. В настоящий момент они пытаются определить, что лучше всего сделать дальше.

— И что-нибудь получается?

И да, и нет. С одной стороны, сегодня мы знаем об изменении климата намного больше, чем до принятия Рамочной конвенции ООН, и многие страны смогли сократить выбросы парниковых газов — кое-кто на 40 % или даже больше. С другой стороны, не все подписали Киотский протокол, а некоторые страны, такие как Австралия, Китай и США, — неуклонно увеличивают объемы своих выбросов вместо того, чтобы их уменьшать.

— Они поступают не очень честно. Разве не знают, что портят жизнь всем остальным?

Тут все не так просто. Одним странам намного легче сократить эмиссию, чем другим. В таких гигантских странах, как США и Китай, очень велика численность населения (около 390 миллионов в США и 1,3 миллиарда в Китае). Поэтому, даже если каждый человек будет ежедневно производить совсем небольшое количество парникового газа, результат умножения этой цифры на сотни миллионов человек получится колоссальным. А для того чтобы этих людей накормить, обеспечить жильем и всем необходимым, требуется намного больше ферм, зданий, заводов и транспортных средств, чем небольшим странам. Все они тоже вносят значительный вклад в увеличение вредных выбросов.

— Но ведь они обязаны что-то сделать? Потому что если и дальше будут медлить с принятием мер, то все эти наводнения, засухи, пожары и прочие беды неизбежно обрушатся и на них.

Что правда, то правда. Положение очень серьезное. Поэтому правительствам нужно продолжать обсуждение и сотрудничество, пока не будет найдено такое решение проблемы, которое удовлетворит всех.

— Надеюсь, они найдут его достаточно быстро, пока еще наш мир остается удобным для жизни.

Я тоже. Признаюсь честно, мне нравится жить в этом мире. Кроме того, другого места для жизни у нас просто нет…

Средства передвижения

Некоторые технологии и изобретения — часы, печатный станок, телефон — занимают особое место в истории развития человечества, потому что они в корне изменили наш образ жизни. Без них современный мир, который мы знаем и любим, был бы совсем другим.

Но давайте признаемся: больше всего на свете мы восхищаемся теми достижениями, которые позволяют нам носиться по всей планете на сумасшедших, головокружительных скоростях. Автомобили, поезда, корабли и самолеты переносят нас на громадные расстояния, через континенты и океаны. И делают они это с блеском.

Вот почему мы получаем массу вопросов от любителей быстрой езды. Как плывут корабли, летают самолеты и прорываются через атмосферу ракеты? Какие они будут в будущем? Каких размеров достигнут? Чем мы будем их заправлять? Будут ли они самоуправляемыми?

Поэтому сейчас мы отправимся в скоростное путешествие по миру транспортных средств.

Почему большие металлические корабли не тонут?

Корабль держится на плаву потому, что весит меньше того количества воды, которое он выталкивает. А поскольку огромные объемы воды могут весить тысячи тонн, то и вес металлических кораблей может быть таким же большим.

— Погодите, что-то я не врубаюсь. Ведь если бросить в пруд перышко, оно поплывет. Но если бросить монету, она утонет, разве не так?

Так. Но почему она утонет?

— Потому что сделана из металла. А металл тяжелее воды.

А как насчет пустой банки из-под колы? Что если бросить в пруд ее?

— Я не буду этого делать. Я за экологию.

Ладно, тогда в ванну. Просто ради эксперимента.

— Ну… наверное… она поплывет.

Правильно, поплывет. Но банка тоже сделана из металла (в наши дни обычно из алюминия). Так почему банки могут плавать, а монеты нет?

— Потому что монеты тяжелее?

He-а, боюсь, что нет. Вес большинства монет составляет от 4 до 12 г, а средняя алюминиевая банка весит около 14 г. Английский металлический фунт и пустая банка из-под колы весят примерно одинаково (банка чуть тяжелее). А чем еще отличается наша банка от монеты?

— Банка больше. И еще она пустая внутри.

Правильно, наконец кое-что проясняется. Дело не столько в весе, сколько в размерах (или объеме) предмета. Больше двух тысяч лет назад один мозговитый греческий математик по имени Архимед додумался до этого, когда принимал ванну. Говорят, что однажды он залез в наполненную до краев ванну, и вода из нее перелилась на пол. Вместо того чтобы вытереть лужу и выпустить немного воды из ванны, он снова ее наполнил и стал погружать в воду предметы разных размеров, каждый раз собирая выливавшуюся воду.

— Похоже, мужик был с причудами.

Похоже на то. Но в результате этих забавных экспериментов он быстро установил, что количество оказавшейся на полу воды равнялось количеству пространства, занимаемого предметом (в науке это называется объемом), который он опускал в ванну. Каждый предмет выталкивал (или вытеснял) объем воды, равный его собственному объему.

— Тоже мне новость! Чтобы это понять, много ума не надо.

Погодите, сейчас придется немного пошевелить мозгами. В конце концов он пришел к выводу, что если предмет весил меньше, чем количество вытесненной им воды, то он оставался на плаву. Если он весил больше, то тонул. Вот почему фунтовая монета тонет, а пустая банка нет. Обе они весят почти одинаково, но большая пустая банка вытесняет (или расталкивает в стороны) больше воды.

— Ладно… с этим все ясно. Но одно дело банки с монетами и совсем другое круизные лайнеры, танкеры и прочие корабли. Они ОГРОМНЫЕ. Они не могут весить меньше, чем вода, разве не так?

Если они вытесняют достаточно воды, тогда могут. Вес морской воды может быть разным (в зависимости от температуры и других факторов), но в среднем 1 кубический метр ее весит примерно 1 тонну.

Возьмем, к примеру, «Queen Mary II» — один из самых больших в мире круизных лайнеров. Длина его превышает 345 м, а высота составляет 72 м — выше двадцатиэтажного здания. Когда этот огромный стальной корабль находится в открытом море, его корпус расталкивает в стороны примерно 76 тысяч тонн морской воды. А поскольку сам лайнер весит меньше, даже когда на его борту находится почти 4 тысячи человек, он успешно держится на поверхности Атлантического океана, курсируя между Великобританией и США.

— Ну что ж, понятно. А как насчет нефтяных танкеров?

Их широкая плоская форма помогает выталкивать еще больше воды и позволяет перевозить еще больше груза. Самым крупным в мире сейчас является норвежский супертанкер «Knock Nevis». Его длина 458 м, ширина 69 м, а днище корпуса находится на 25 м ниже поверхности воды. Перемножьте эти цифры, и получится, что судно вытесняет примерно 780 тысяч кубометров воды, вес которой составляет около 790 тысяч тонн. С полной загрузкой в 4 миллиона баррелей нефти «Knock Nevis» весит «всего лишь» 650 тысяч тонн. Как видите, и здесь тоже вода весит больше корабля…

— …и он плывет.

Совершенно верно.

— Но значит ли это, что никаких пределов для размеров кораблей не существует?

Тут нужно учесть, что держаться на плаву — это одно, а перемещаться по воде — совсем другое. Не так-то просто привести в движение нефтяной танкер весом в 650 тысяч тонн. Но если использовать достаточно легкие материалы и мощные двигатели, то никаких пределов действительно не будет. Одна компания даже разработала проект «Freedom Ship» — корабля длиной в полтора километра, на борту которого разместится целый город. Плавучий город сможет автономно обеспечивать почти все потребности своих жителей и будет находиться в постоянном движении, накручивая одну кругосветку за другой. Но пока еще он не построен, и многие сомневаются, что это когда-либо случится. Тем не менее, плавучая страна может оказаться как нельзя кстати, если изменение климата приведет к слишком большому повышению уровня моря.

— М-да, но все же я, пожалуй, предпочту остаться дома.

Почему?

— Меня как-то не греет перспектива постоянно тревожиться о том, не откроется ли где-нибудь в днище моей страны небольшая течь.

До каких пор можно увеличивать размер самолета, прежде чем он станет слишком тяжелым, чтобы летать?

Теоретически почти никаких ограничений размеров для самолетов не существует. Однако строительство, полеты и обслуживание самолетов-супергигантов связано с множеством специфических проблем. Поэтому, если мы сделаем самолет слишком большим, он окажется не совсем удобным для воздушных путешествий.

— Так значит все-таки можно строить самолеты-супергиганты намного больше Боинга 747 («Джамбо Джет»), и они будут летать?

Мы уже это делаем, и они летают. Авиакомпания «Singapore Airlines» начала эксплуатировать аэробусы А380 «Суперджамбо» в 2007 году. Длина А380 составляет 73 м, а размах крыльев 80 м. Он способен перевозить до 850 пассажиров — на 50 % больше, чем средний аэробус — и с полной загрузкой весит почти 590 000 кг (590 тонн). Невзирая на это, самолет способен лететь на высоте 13 тысяч метров с крейсерской скоростью около 1 050 км/ч.

— Ничего себе! И что, он самый большой?

Почти. Транспортный самолет Ан-225 «Мрия» еще больше. Его длина около 84 м и размах крыльев 88 м. Самолет был построен для перевозки различных компонентов советских космических ракет. В 1989 году он совершил полет, в котором было установлено сразу 110 мировых рекордов, включая рекорд максимальной взлетной массы — 509 тонн, рекорд скорости полета по замкнутому маршруту длиной 2 000 км с грузом 155 тонн — 815,09 км/ч и рекорд высоты полета с этим грузом — 12 430 м.

— Но как таким тяжеленным махинам удается оторваться от земли, не говоря уже о том, чтобы совершать рекордные полеты? Я знаю, что они это делают, просто все выглядит нереально.

Что вы этим хотите сказать?

— Я хочу сказать, что маленькие самолеты и планеры весят совсем немного и их не очень трудно оторвать от земли. Но как поднять в воздух громадину размером с дом и заставить ее там держаться?

В принципе, с помощью достаточно больших крыльев и мощных двигателей можно поднять в воздух все, что угодно. Даже дом. Правда, домом будет не очень легко управлять в полете, и большинство из них развалятся при попытке это сделать. Однако вовсе не вес и не размеры дома заставляют нас отказаться от этой идеи.

— Тогда что же?

Все дело в аэродинамике. На находящийся в воздухе самолет (или летающий дом, летающий автобус или что угодно) воздействуют четыре силы. Это сила тяжести, подъемная сила, сила тяги и сила сопротивления.

С силой тяжести все просто, она тянет самолет к земле. При прочих равных условиях чем больше масса самолета, тем сильнее его тянет вниз, и тем труднее поднять его в воздух.

— Вот и я о том же! Но как тогда…

…потерпите минутку, мы еще не закончили.

— Ой, извините.

Чтобы преодолеть силу тяжести, нам нужно создать противоположно направленную силу, которую называют подъемной. Эта сила тянет (или точнее толкает) самолет вверх, заставляя его подниматься над землей. С помощью достаточно большой подъемной силы можно поднять в небо даже самые тяжелые летательные аппараты. Для этого можно, например, использовать большой горизонтальный пропеллер или несущий винт — как у вертолетов. При вращении такого винта его расположенные под наклоном лопасти с силой гонят воздух вниз и создают область высокого давления, которое толкает вертолет в противоположном направлении — прямо вверх. Однако в случае с самолетами подъемная сила создается иначе.

— И как это делается?

В общем, двигатели самолета (винтовые или реактивные) гонят воздух назад и как бы проталкивают машину сквозь воздушную среду. Эта сила, заставляющая самолет двигаться вперед, называется тягой. Кроме того, при перемещении самолета в воздухе создается сила сопротивления. Она является результатом трения, возникающего между корпусом машины и воздухом, и тянет самолет назад, замедляя его скорость. Сила тяги должна быть достаточно большой, чтобы при разгоне самолет мог преодолеть силу сопротивления и набрать взлетную скорость, необходимую для отрыва от земли.

— Но почему сила тяги заставляет самолет не просто нестись по земле, а взлетать в небо?

Хороший вопрос. Сама по себе сила тяги не создает подъемную силу. Но зато она заставляет воздух на большой скорости обтекать крылья, которые расположены под углом к направлению движения (он называется углом атаки), чтобы отбрасывать встречный поток вниз и тем самым создавать необходимую самолету подъемную силу, которая толкает его вверх. Изогнутая форма крыла помогает создавать дополнительную подъемную силу, но она не так важна, как размеры крыла или угол атаки. Если тяги хватит, чтобы преодолеть сопротивление, то создаваемая подъемная сила может оказаться достаточно большой, чтобы преодолеть силу тяжести и поднять самолет в воздух. Это понятно?

— Понятно. Но почему нельзя просто приделать к дому крылья и двигатели и летать на нем куда угодно? Тогда, добравшись до места назначения, не нужно было бы платить за гостиницу…

Великолепная идея, и лично я с удовольствием слетал бы в собственном доме на Карибские острова, но, к сожалению, она не очень практична. Большинство домов строятся, чтобы неподвижно стоять в течение многих лет на твердой земле. И хотя поднять их в воздух с помощью достаточно мощных двигателей и крыльев теоретически возможно, необходимая для полета сила тяги, скорее всего, разнесет их на куски. Кроме того, аэродинамическое сопротивление грубой прямоугольной конструкции дома сильно затруднит задачу поддержания скорости и управления полетом. Огромные, тяжелые самолеты, вроде аэробуса А380, справляются с этими проблемами благодаря специальной конструкции корпуса — достаточно прочного, чтобы выдержать силу тяги, и обтекаемой формы, чтобы максимально снизить сопротивление.

— Короче, если придать самолету правильную форму и сделать его достаточно прочным, то вес не будет иметь значения. Тогда почему мы не строим самолетов еще больше и тяжелее тех, что у нас уже есть?

Отчасти потому, что у нас пока нет авиационных двигателей, достаточно мощных, чтобы разогнать до взлетной скорости что-нибудь тяжелее чем «Суперджамбо» или Ан-225. К тому же, чем тяжелее самолет, тем больше должны быть размеры его крыльев, создающих подъемную силу. Это дополнительно увеличивает вес самолета и заставляет использовать для его постройки более прочные (и легкие) материалы. И даже если такой самолет сумеют построить, это не означает, что его можно будет использовать.

— Это еще почему?

Потому что чем тяжелее самолет, тем выше должна быть его взлетная скорость. И хотя мощные двигатели смогут справиться с этой задачей, для разгона все равно потребуется время. В принципе, чем массивнее самолет, тем медленнее он разгоняется, а это означает, что для взлета и посадки ему потребуется очень длинная полоса. В большинстве аэропортов нет взлетно-посадочных полос, длина которых позволяет принимать аэробусы «Суперджамбо», и даже там, где они есть, их приходится удлинять или строить новые. Если самолет обычного типа будет в два или три раза тяжелее, чем А380, ему понадобится такая длинная полоса, что большую часть пути до места назначения он проедет по земле! Вот почему развитие тяжелой авиации, скорее всего, будет связано с самолетами, дирижаблями или ракетами,[18] способными взлетать и садиться вертикально. Но пока нам еще далеко до использования этих летательных аппаратов для повседневных путешествий и грузоперевозок.

— Значит, когда-нибудь небо заполнят высокотехнологичные ракеты и дирижабли? Как в фильмах о будущем?

Может быть.

— Попробую представить. Большим, остроконечным ракетам придется лавировать между громадными неповоротливыми дирижаблями… м-да, выглядит немного рискованно.

Мне тоже так кажется. Тогда выбирайте себе дирижабль. А я, так и быть, соглашусь на ракету.

— Эй, это нечестно!

Научные факты: пять вещей, которые весят примерно столько, сколько самолет Ан-225 «Мрия»

1,3 миллиона футбольных мячей

8 800 человек

130 африканских слонов

46 пожарных машин

3,3 Боинга 747 «Джамбо Джет»

Почему самолеты не летают между аэропортами по прямым линиям?

Они не могут, потому что для этого пришлось бы лететь сквозь Землю. Однако, с точки зрения самих самолетов, они летят строго по прямой. Просто при переносе на плоскую карту мира линии их маршрутов изгибаются.

— Погодите минутку. Мне казалось, что самолеты могут лететь в любом направлении, каком захотят, разве не так?

Так — если им разрешат.

— И им не нужно следовать всем поворотам дорог или рек и огибать горные вершины или другие препятствия?

Нет, не нужно. Во всяком случае, большим пассажирским самолетам. Они могут пролететь над любой горой на планете. Межконтинентальные перелеты обычно проходят на высоте около 11 тысяч метров. А высота Эвереста — самой высокой горы на планете — всего 8 848 м.

— Видно я чего-то не понимаю. Когда смотришь на карту авиарейсов, то видишь, что линии маршрутов всегда изогнуты. Но если самолеты могут пролетать над чем угодно и если кратчайшее расстояние между двумя точками — это прямая линия, то почему они не летают по прямой?

Потому что для этого нужно, чтобы мир был таким же плоским, как карта. На плоской поверхности все действительно так: кратчайшее расстояние между двумя точками (назовем их А и Б) — это прямая линия. Но если точки А и Б находятся на разных сторонах твердого объекта, который нельзя пройти насквозь, то возникает проблема. Вместо того чтобы направиться прямо через него, придется двигаться в обход, следуя самому короткому пути, проложенному по его поверхности. Вот почему наш кратчайший маршрут полета пролегает над изогнутой поверхностью земного шара, а не проходит сквозь него, как по туннелю.

— А это было бы круто, правда?

Да, действительно. Очень круто.

— Только представьте: нырнул под землю в Америке и вылетел наружу в Китае…

Да, это было бы здорово… но пока мы на такое не способны, нам приходится довольствоваться полетами на обычных самолетах над изгибающейся поверхностью земного шара. Если перенести маршрут такого полета на плоскую карту мира, то линия между пунктами вылета и прилета изогнется вверх или вниз и станет похожа на дугу. Но это происходит лишь потому, что карта является плоской, или двумерной. На сферической, трехмерной карте — такой как глобус — будет видно, что на самом деле самолет летит практически по прямой.

— Но как пилот решает, по какой дуге ему следовать и как далеко отклоняться от прямой?

Хороший вопрос. В наши дни пилоту даже не нужно ничего решать. Все вычисления по прокладке курса выполняет за него навигационный компьютер. Пилоту остается лишь следовать по этому маршруту. Если он отклонится от курса, бортовой компьютер или наземные авиадиспетчеры сразу сообщат ему об этом. Кроме того, в полете используется автопилот, устройство, которое управляет самолетом и удерживает его на курсе автоматически.

— Хорошо, но тогда объясните, как компьютер определяет, по какой дуге нужно лететь?

Самое короткое расстояние между двумя точками на земном шаре всегда проходит по большому кругу — гигантскому кругу, центр которого находится в центре Земли, а окружность огибает весь земной шар. Примером большого круга может служить экватор, который опоясывает Землю по горизонтали. Путь от Северного полюса до Южного и дальше по другой стороне Земли снова до Северного полюса образует другой большой круг (вертикальный). Между этими кругами можно расположить множество других больших кругов, под любыми углами. Чтобы определить кратчайшее расстояние, компьютер проводит через центр Земли такой большой круг, чтобы на его окружности находились оба аэропорта. Дуга (или часть окружности) между аэропортами называется геодезической линией, и маршрут самолета совпадает с этой изогнутой линией.

На обычной карте это выглядит немного странно. Например, прямой путь из Лондона в Сидней на плоской карте пролегает через Францию, Италию, Саудовскую Аравию и, в конце концов, доходит до Австралии с западной стороны. Но геодезический путь, по которому следуют самолеты, изгибается «вверх» и пролегает через Данию, Россию, Китай и Индонезию, приближаясь к Австралии почти с севера.

— Действительно странно. И маршруты самолетов всегда точно совпадают с этими большими кругами?

Не совсем. Большие круги позволяют прокладывать самые короткие из всех возможных маршрутов, но это не значит, что такой путь всегда самый быстрый или безопасный. Иногда приходится обходить запрещенные для полетов зоны в некоторых странах и крупные города. Пилот может также принять решение отклониться дальше на север или на юг, чтобы поймать попутный ветер и быстрее добраться до места назначения. А в непосредственной близости от аэропортов наземные авиадиспетчеры могут приказать пилоту изменить курс, чтобы избежать опасного сближения с другим воздушным судном.[19]

— И поэтому они всегда бесконечно долго кружат перед посадкой? Чтобы не столкнуться с другими самолетами?

Поэтому, и еще для того, чтобы выйти на правильный посадочный курс. Самолет может подлететь к аэропорту с любой стороны, но взлетно-посадочные полосы проходят лишь в нескольких направлениях, и каждый самолет должен лететь по кругу, пока не совместит линию полета с ВПП. После этого он может перейти к плавному снижению, медленно приблизиться к полосе и благополучно совершить посадку.

— Но почему пилоты не могут просто ударить по тормозам, спикировать перед полосой и выровнять самолет в последнюю минуту? Как-то в одном фильме я такое видел…

Некоторые маленькие самолеты могут проделывать подобные трюки, но повторять их на реактивных пассажирских лайнерах слишком опасно. Скорость самолета должна оставаться немного выше минимума, необходимого, чтобы удерживаться в воздухе, а чем больше самолет, тем этот минимум выше.[20] Кроме того, если они станут снижаться слишком быстро, у них могут возникнуть проблемы с контролем скорости снижения. По этой причине большинство пилотов (вполне благоразумно) предпочитают заходить на посадку с достаточного расстояния, постепенно сбрасывая скорость и плавно снижаясь до того момента, когда самолет мягко коснется полосы.

— Короче говоря, самолет взлетает, летит по дуге большого круга, которая на самом деле является прямой линией, а потом кружит вокруг аэропорта, пока не выйдет на посадочную прямую… правильно?

Абсолютно.

— Слава богу, теперь до меня и впрямь дошло.

А может вкривь?

— Тьфу на вас, прекратите!

Прошу прощения.

Наука и жизнь: проложите свой собственный маршрут полета

Хотите самостоятельно поработать с геодезическими линиями? Тогда попробуйте следующее:

1. Возьмите апельсин. Сгодится любой, но лучше, если он будет с гладкой кожурой. Это планета Земля.

2. Возьмите две булавки и воткните их в апельсин в любом месте на его поверхности. Постарайтесь не уколоть палец и следите за тем, чтобы сок не попал в глаза (что будет смешно всем, кроме вас).

3. А теперь возьмите кусочек веревочки или шнурка от ботинок и привяжите его к обеим булавкам, чтобы получилась линия.

4. Шариковой ручкой или фломастером отметьте эту линию на поверхности апельсина, чтобы проложить маршрут вашего полета.

5. Вытащите булавки, снимите веревочку и аккуратно очистите апельсин. Постарайтесь чтобы корка с проведенной линией осталась целой.

6. А теперь расправьте корку на столе. Линия осталась прямой или изогнулась?

7. Поздравляем! Вы начертили геодезический маршрут полета. Возможно, он пригодится какому-нибудь крошечному пилоту-насекомому.

8. А сейчас можете полакомиться вашей планетой.

Если Земля вращается с запаса на восток, то почему полеты на запад проходят не намного быстрее, чем на восток?

Потому что атмосфера Земли и все летящие в ней самолеты тоже вращаются с запада на восток, и это сводит на нет эффект движения планеты. Кроме того, под воздействием попутных и встречных ветров полеты на запад часто проходят медленнее, чем на восток.

— Самолеты тоже вращаются? Но почему тогда всех пассажиров не тошнит?

Суть в том, что на самом деле они не вращаются, а просто перемещаются вместе с вращающейся Землей. И точно также, как вы не чувствуете, что Земля вращается под вашими ногами, вы не замечаете вращения самолета, когда находитесь на его борту, и поэтому вас не тошнит.

— Вы меня запутали.

Ладно, давайте разберемся. Вот сейчас вы сидите, стоите или лежите (в зависимости от того, как вам удобнее всего читать) и никуда не идете, не едете и не летите. Другими словами, вы не двигаетесь. Правильно?

— Правильно.

А вот и неправильно. Если только вы не находитесь прямо на Северном или Южном полюсе (а если так, то прошу прощения), то вы сидите, стоите или лежите на месте, которое уже двигается. Место, которое вы сейчас занимаете, все время вращается вокруг центра Земли, совершая один полный оборот за сутки, потому что планета вращается вокруг своей оси. Если вы располагаетесь где-нибудь в районе экватора, скажем, в Сингапуре или Эквадоре, то за 24 часа такого вращения вы покрываете дистанцию в 40 тысяч километров, двигаясь со скоростью больше 1600 км/ч! Чем дальше вы находитесь к югу или северу от экватора (который является самой толстой частью планеты и поэтому имеет самую большую протяженность), тем меньшее расстояние вам приходится преодолевать, и тем меньше становится ваша скорость. Но факт остается фактом. Даже если вам кажется, что вы сидите неподвижно, в действительности вы несетесь вокруг центра планеты с умопомрачительной скоростью.

— Но почему я этого не ощущаю?

Просто потому, что вы движетесь с постоянной скоростью, и ничто не проносится мимо, чтобы вы смогли осознать, что не стоите на месте. Нечто подобное происходит в движущемся поезде. Пока он не начнет увеличивать или замедлять скорость, вы можете сидеть, стоять или даже ходить по вагону и вообще забыть о том, что куда-то едете. Правда, эффект мгновенно исчезнет, если вы выглянете в окно и увидите, как проносятся мимо деревья и дома, или откроете окно и в купе ворвется поток воздуха.

Если сейчас вы неподвижно стоите на земле, то вас и расположенные вокруг деревья, дома и воздух прижимает к поверхности планеты одна и та же сила — сила тяжести. Вам кажется, будто вы и вся окружающая обстановка неподвижны, хотя в действительности все несется вокруг земной оси — с одной и той же постоянной скоростью. Так проявляется в реальности физический принцип относительности движения. Применительно к данной ситуации вам достаточно знать, что относительным движением называется перемещение тела с некоторой скоростью по отношению к какому-то другому телу, которое служит точкой отсчета. И когда вы стоите на месте, то скорость вашего перемещения относительно планеты под вашими ногами равна нулю, то есть по отношению к Земле вы не двигаетесь и можете преспокойно игнорировать тот факт, что на самом деле вы куда-то несетесь вместе с ней.

— Хорошо, но как применить этот принцип к самолетам и другим летательным аппаратам? Ведь когда на самолете или вертолете мы поднимемся в воздух, то уже не будем находиться на Земле, правильно? И если Земля вращается так быстро, то почему нельзя просто подняться в воздух на вертолете в Европе и повисеть на одном месте несколько часов, пока под нами не окажется Америка?

Прекрасная идея, но боюсь, что ничего не получится.

— Почему?

Если вертолет зависнет на месте (вместо того чтобы полететь на север, юг, восток или запад), то он будет сохранять неподвижность по отношению к расположенной под ним Земле и к атмосфере вокруг него. А поскольку они, как нам известно, движутся с запада на восток с сумасшедшей скоростью, то и вертолет будет делать то же самое. Так что через семь часов он будет по-прежнему висеть над Европой (если к тому времени у него не закончится горючее).

— Да, полный пролет. А как насчет полета в Америку на самолете? Если Америка вращается с запада на восток, а мы полетим с востока на запад, тогда Америка и самолет будут двигаться навстречу друг другу, и добраться туда можно будет намного быстрее, не так ли?

Боюсь, что нет.

— Ну почему опять нет?!

Потому что, когда ваш самолет еще даже не начал разбег, а только выруливал на взлетную полосу, он уже двигался на восток с огромной скоростью, вместе со всей остальной Европой. А теперь предположим, что он взлетел и направился на запад со скоростью 500 км/ч. Эта цифра измеряется относительно европейского аэропорта, откуда он поднялся, американского аэропорта, куда он направляется, и атмосферы над Атлантическим океаном, через которую ему нужно будет пролететь. Но поскольку оба аэропорта тоже перемещаются с запада на восток со скоростью гораздо большей, чем 500 км/ч, то это означает, что самолет, в сущности, тоже движется с запада на восток, только на 500 км/ч медленнее, чем аэропорты и атмосфера!

Если все это звучит как полная белиберда (на мой взгляд, так оно и есть!), то можно принять в расчет только относительное движение и игнорировать тот факт, что самолет, Земля и атмосфера вращаются с запада на восток. Давайте взглянем на ситуацию так: когда самолет стоит на взлетной полосе, его скорость относительно аэропорта равна нулю. После взлета он направится в сторону американского аэропорта с относительной скоростью 500 км/ч. Поскольку скорость измеряется относительно аэропорта, то нам все равно, стоит этот аэропорт на месте или движется на восток. Значение имеет лишь то, что самолет преодолевает расстояние между двумя аэропортами со скоростью 500 км/ч. В итоге получится, что добираться туда ему придется от шести до десяти часов, потому что именно столько времени потребуется, чтобы пролететь это расстояние. Все, конец истории.

— Тогда получается, что полеты на запад и восток занимают одинаковое время?

Не совсем. Время в полете может оказаться разным, но это связано не столько с вращением Земли, сколько с направлением преобладающих ветров. Например, ветра над Атлантикой, между Америкой и Европой, как правило, дуют преимущественно с запада на восток (особенно на больших высотах, где формируются скоростные воздушные потоки, именуемые высотными струйными течениями). Поэтому, когда самолет летит на восток, ветер помогает ему лететь быстрее. Мы называем такой ветер попутным. Когда самолет летит на запад, ветер будет дуть ему в лоб и замедлять его движение. Такой ветер называется встречным. Благодаря встречным и попутным ветрам на многих хорошо освоенных воздушных трассах полеты на восток часто занимают меньше времени, чем в обратном направлении.

— Ну все, пора передохнуть. По ходу, у меня полная каша в голове. Думаю, надо чуток посидеть и все переварить.

Отличная мысль. Но помните, даже когда голова у вас перестанет кружиться, все остальные части вашего тела будут продолжать движение.

— Хорош издеваться.

Прошу прощения.

Почему самолеты не могут подняться в космос?

Потому что самолетам, чтобы летать, требуется давление воздуха, а в космосе с ним напряженка…

— При чем тут давление воздуха? Почему пилот не может просто направить самолет прямо вверх и вылететь в космос. Это было бы здорово.

Да, здорово. Вы могли бы поплавать там в невесомости. Могли бы увидеть всю Землю целиком, как большой голубой шар. Могли бы запускать оттуда спутники и космические станции…

— Вот именно!

… но, к сожалению, обычный самолет никогда не сможет этого сделать. Чтобы летать, самолетам требуется давление воздуха на крылья, а за пределами земной атмосферы воздуха совсем нет.

— Но разве не двигатели заставляют самолет лететь?

И да, и нет. Реактивные или винтовые двигатели создают направленную вперед силу, или тягу,[21] которая толкает самолет, преодолевая сопротивление воздуха. Но что реально поднимает самолет вверх и удерживает в воздухе, так это крылья. С нижней стороны они почти прямые, а с верхней изогнутые. Поэтому молекулам воздуха, которые обтекают крылья сверху, приходится преодолевать большее расстояние до задней кромки крыла, чем молекулам, скользящим по крылу снизу. В результате воздух, движущийся над крылом, становится более «разреженным», и его давление на крыло уменьшается. Разница между высоким давлением снизу и низким сверху создает силу, которая поднимает крылья — и весь самолет — вверх. Однако без воздуха этот принцип не будет работать. Без плотного потока воздуха, обтекающего крылья на большой скорости, не будет подъемной силы, и самолет не сможет больше лететь.

— Но хотя бы до границы с космосом они смогут долететь? До того места, где кончается атмосфера и начинается космос?

Вряд ли, потому что у атмосферы нет четкой границы, просто она становится все более разреженной и постепенно переходит в безвоздушное космическое пространство.

— А подробнее можно?

Ученые выделяют в атмосфере пять слоев на основании таких ее свойств, как высота над землей, температура и так далее. Самый нижний слой называется тропосферой. Он простирается от поверхности земли до высоты 6-18 километров (тоньше на полюсах и толще на экваторе). Это слой, в котором мы живем и в котором летают почти все воздушные суда.

Над ним располагается стратосфера, которая тянется до высоты примерно 50 км над поверхностью планеты. Еще выше находятся мезосфера (до 80 км), термосфера (500 км) и, наконец, экзосфера, которая простирается больше чем на 10 тысяч километров. Космические челноки выходят на орбиту в термосфере. Орбиты искусственных спутников пролегают в экзосфере. Абсолютный рекорд высоты полета самолета составляет 29 400 м. К тому же он был поставлен беспилотным самолетом, который ученые NASA создали специально для полета на высотах, где давление воздуха в сто раз меньше, чем на уровне земли.

(Для справки: в 1976 году SR-71 забрался на 25 929,031 м, а в 1977 году летчик-испытатель А. Федотов установил на МИГ-25 абсолютный мировой рекорд высоты полета — 37 650 м. Что касается 29 км, то это рекорд для винтовых машин, поставленный в 2001 году самолетом «Helios», который работал на солнечной энергии).

— Но если самолеты не могут подниматься так высоко, как это удается ракетам?

В них используются ракетные двигатели, которые работают иначе, чем авиационные, и поэтому движение ракеты не зависит от наличия вокруг нее воздуха. В топливные баки ракеты заправляется твердое или жидкое топливо, а также жидкий кислород, который служит окислителем. Внутри двигателя топливо вступает во взрывную реакцию с окислителем, а образующиеся раскаленные газы с огромной силой вырываются из задней части ракеты через сопло, толкая ракету в противоположном направлении. Когда сопло двигателя направлено назад, ракета движется вперед. На стартовой площадке сопла двигателей направлены вниз, и поэтому ракета поднимается вверх.

— А если поставить ракетные двигатели на самолет, тогда он сможет подняться так высоко?

Да, сможет. И кстати, такое уже было сделано. Совсем недавно были разработаны двухступенчатые космопланы, способные поднимать туристов, желающих совершить космическое путешествие, на высоту 100 км. На первом этапе полета эти летательные аппараты используют стандартные реактивные авиационные двигатели, после чего включают ракетные двигатели на метане, которые поднимают пассажиров на реально большую высоту, после чего в планирующем полете возвращают на Землю.

— Космопланы?! Это полный улет!

Еще какой.

— Даже название улетное. Космоплан.

Согласен.

— И когда я смогу на нем полетать?

Точно сказать трудно. Первые регулярные полеты космопланов планируется открыть к 2012 году, но билет обойдется недешево.

— Сколько?

150 тысяч фунтов. Как минимум.

— Ничего себе…

Так что лучше начинайте копить денежки!

Научные факты: авиационные рекордные высоты

Летательный (год) — достигнутая высота

«Флаер» братьев Райт (1903) — 3 м

Ракетный самолет Bell Х-1 «Glamorous Glennis» (1947) — 21 380 м

Ракетный самолет Х-15 (1963) — 107 900 м

«Spaceship One» (космоплан с ракетным двигателем) (2004) — 111 860 м

Смогут ли ракеты когда-нибудь заменить самолеты?

Может, да, а может, нет. Самолеты с ракетными двигателями существуют уже почти пятьдесят лет и, возможно, скоро станут возить туристов на границу с космосом. Но как транспорт для воздушных путешествий самолеты все еще дешевле, безопаснее и эффективнее ракет, и пока такое положение сохранится, мы от них не откажемся.

— Что?! Вы хотите сказать, что самолеты с ракетными двигателями существуют уже давно?

Да. Первые самолеты на ракетной тяге появились в Европе в 1940-х и 1950-х годах, во время и после Второй мировой войны. Самый успешный из них — ракетный самолет X-15 ВВС США — в 1960-х годах во время летных испытаний достиг высоты 107 900 м. Что с формальной точки зрения сделало пилота астронавтом.

— Но почему мы их не используем?

В основном по двум причинам: для космических путешествий они не так хороши, как обычные ракеты, а для воздушных не так хороши, как обычные самолеты. Так сказать, ни рыба ни мясо.

— Но все же у них ракетные двигатели. Так в чем проблема? Почему они хуже самолетов, хотя и намного быстрее?

Быстрее — не обязательно значит лучше. На данный момент самым быстрым самолетом в мире является космический орбитальный шаттл, который возвращается в атмосферу на скорости больше 2 800 км/ч. Но на нем нельзя, например, слетать на отдых в Испанию и обратно. Подумайте, почему?

— Потому что такой остался всего один и работает исключительно на NASA?

И поэтому тоже… Всего шаттлов было построено шесть штук, но они используются по очереди. Но предположим, что их станет чуть больше. Столько, что хватит по одному на каждый аэропорт. Какие еще возникнут проблемы?

— Ну… для взлета им будут нужны гигантские стартовые площадки?

Правильно. Шаттл не может взлететь сам, как обычный самолет. Его нужно запускать в космос с помощью ракетных ускорителей, которые сжигают миллионы литров топлива. И это делает их полеты довольно дорогим удовольствием.

— …Кроме того, всегда можно промахнуться мимо Франции и приземлиться где-нибудь в Антарктиде. Правда, можно сделать пару витков вокруг Земли, чтобы прицелиться…

Вот именно. Ракеты хороши, когда нужно что-нибудь вывести на орбиту, но их довольно сложно запускать, да и стоят они намного дороже самолетов. Что до ракетных самолетов, то они не могут нести достаточно много топлива и развить высокую скорость, чтобы выйти на орбиту, и поэтому не годятся для космических путешествий.

С другой стороны, у них есть примерно такие же, как у ракет, проблемы с запуском и затратами, что делает их (во всяком случае на данный момент) менее пригодными для воздушных путешествий по сравнению с самолетами. Например, легендарный ракетный самолет Х-15 приходилось сначала доставлять на самолете-носителе в стратосферу, после чего он запускал двигатель, поскольку не мог взлететь самостоятельно.

— Выходит, нам пока придется летать на больших, толстых реактивных самолетах. Фе! Полный отстой.

Не скажите. Их реактивные двигатели совершенствуются и уже могут потягаться в скорости с ракетными.[22] Рекорд скорости для реактивного самолета составляет около 3 500 км/ч, что всего вдвое меньше рекорда скорости, установленного Х-15 в 1967 году. Кроме того, пассажирские лайнеры становятся все больше[23] и быстрее, а в будущем у них, возможно, появятся двигатели, позволяющие взлетать и садиться вертикально, подобно некоторым сегодняшним военным самолетам. Да и ракетные самолеты тоже еще не сказали последнего слова. Как раз сейчас несколько компаний ударными темпами создают космопланы на ракетной тяге, чтобы совершать коммерческие полеты с туристами к границе с космосом.

— Звучит заманчиво. Расскажите подробнее.

Первый частный космоплан многоразового использования был построен американской аэрокосмической компанией «Scales Composites». Их опытная модель «Spaceship One» поднялась на высоту 111 860 м, превысив рекорд, установленный Х-15. Так же как Х-15, «Spaceship One» запускал двигатель на большой высоте, куда он был доставлен специально созданным самолетом-носителем «White Knight». Получив финансирование от транснациональной корпорации «Virgin Group», эта компания занимается сейчас созданием «Spaceship Two» (в комплекте с «White Knight Two») и строительством космопорта в пустыне Мохаве на юго-западе США.

— Космопорт? Круууууто.

Но этот проект космоплана не единственный. Планируется, что к 2012 году в обычных аэропортах уже будет взлетать и садиться другая машина, построенная европейской компанией EADS. Она представляет собой маленький реактивный самолет с расположенным на фюзеляже ракетным двигателем и баком, наполовину заполненным ракетным топливом. Машина будет взлетать как обычный самолет, подниматься на высоту 12 тысяч метров, затем на короткое время включать ракетный двигатель, чтобы подпрыгнуть до 100 километров. Там пассажиры смогут отстегнуть привязные ремни и поплавать в невесомости около трех минут. Кроме того, они смогут полюбоваться Землей через иллюминаторы, расположенные по всей кабине. Затем пассажиры снова пристегнутся, а самолет вернется в атмосферу и совершит обычную посадку в аэропорту.

— То, что требовалось. Я обязательно полечу.

Вы и еще 15 тысяч человек в год.

— Да, но я буду первым.

И это будет недешево.

— Плевать, все равно полечу.

Что ж, тогда отправляйтесь в космопорт!

— Эй! Вернитесь! Я пошутил.

Если ракеты «сгорают» в атмосфере, то почему этого не происходит с нами?

Потому что, в отличие от ракет, которые сгорают, когда возвращаются в атмосферу, мы уже находимся в ней. Кроме того, мы движемся вместе с атмосферой, и поэтому нас не волнует проблема трения…

— В каком это смысле «мы уже в ней»? Я думал, что ракеты проходят через атмосферу, чтобы вернуться на Землю…

Так и есть. Но они не проходят сквозь нее, чтобы выйти с другой стороны. Атмосфера — это не скорлупа, через которую ракета должна пробиться, а слой газов, находящийся между космосом и поверхностью земли. Можно даже сказать, что там она начинается.[24]

— В каком смысле?

Атмосфера Земли — это просто громадное облако воздуха (состоящего из азота, кислорода и небольших примесей других газов), которое Земля удерживает рядом с собой силой своего притяжения. Мы живем в тоненьком слое у поверхности, где воздух самый плотный. Но по мере удаления от Земли сила ее притяжения слабеет. Поэтому, чем выше (а точнее, чем дальше от поверхности) мы будем подниматься, тем более разреженной (то есть менее плотной) будет становиться атмосфера. Когда космический корабль выводится на орбиту, он покидает атмосферу или, по крайней мере, оказывается так далеко от Земли, что воздуха там почти нет. Проблема возникает, когда приходит время возвращаться на Землю, потому что для этого нужно снова войти в атмосферу. Неправильный вход может привести к тому, что космический корабль сгорит или развалится на части.

— Все равно не въезжаю. Вы говорите, что мы живем в атмосфере и прекрасно себя чувствуем…

Верно.

— …но если ракета попытается войти в нее и сделает это неправильно, то она может взорваться. Тогда почему атмосфера не заставляет взрываться нас?

Потому что атмосфера сама по себе не нагревает и не разрушает космический корабль. Это делают трение и перегрузки, создаваемые кораблем, который на высокой скорости врывается в плотные слои атмосферы и трется о воздух. Иначе говоря, встреча корабля с атмосферой опасна тем, что они движутся с разными скоростями. Но мы уже находимся в атмосфере и движемся вместе с ней с одинаковой скоростью, поэтому между нами не возникает трения. С космическим кораблем все по-другому.

К примеру, космическому шаттлу, чтобы удержаться на орбите, приходится поддерживать скорость около 7,7 км/с, или 2 800 км/ч. Это почти в восемь раз быстрее пули, выпущенной из мощного ружья. Поэтому, когда корабль сходит с орбиты и возвращается в атмосферу, он врезается в нее с чудовищной скоростью и пробивается через плотный воздух, создавая мощнейшее трение, которое и нагревает корабль.

— Но если вся причина в слишком высокой скорости, то почему бы астронавту просто не сбросить скорость, пока он находится в космосе, чтобы потом благополучно вернуться на Землю без трения, нагревания и всего прочего?

К сожалению, для этого нужно иметь больше топлива, чем шаттл способен поднять в космос. Только для вывода на орбиту тратится около миллиона литров топлива, а после того как оно сгорает, твердотопливные ускорители и бак из-под жидкого топлива отстреливаются, чтобы корабль стал легче. Сам шаттл способен нести лишь минимальное количество топлива для возращения домой. Он не может сбросить скорость до уровня, необходимого для безопасного снижения, и вынужден просто развернуться, сжечь небольшой запас топлива и уменьшить скорость лишь настолько, чтобы сойти с орбиты и начать «падать» по направлению к Земле. После вхождения в атмосферу шаттл фактически использует создаваемое им трение для торможения. В результате выделяется тепло, и нижняя поверхность корабля раскаляется докрасна.

— Это показывали по телику. Но почему ракеты начинают плавиться, когда входят в атмосферу?

По правде говоря, плавятся лишь некоторые из них. И это делается специально.

— Что?!

В связи с тем что шаттлы и другие космические корабли используют трение для торможения, они не могут избежать сильного нагрева. Поэтому некоторые корабли, возвращающиеся после полета на Землю (такие есть у русских, китайцев и Европейского космического агентства), покрывают толстым слоем специального материала, который называется теплозащитным (или абляционным) экраном. При вхождении в атмосферу этот материал должен понемногу плавиться. Постепенное расплавление экрана дает кораблю время на то, чтобы снизить скорость до уровня, позволяющего раскрыть парашют. У шаттла же теплозащитный экран состоит из жаропрочных плиток, которые можно заменить при подготовке к последующим полетам.

— И что происходит с ним?

Если все проходит штатно, то шаттл снижает скорость до нескольких сотен километров в час и планирует до места посадки почти как обычный самолет и поэтому выпускает тормозные парашюты сразу после касания земли.

— Наверное, у всех, кто внутри, просто дух захватывает. На что это похоже?

Во время возвращения в атмосферу слышен оглушительный рев бушующего вокруг корабля воздуха, и около тридцати минут вся кабина трясется и болтается под действием огромных перегрузок. Пожалуй, это будет пострашнее самого страшного аттракциона в тематическом парке. Раз в сто.

— Скорее, в миллион!

Между прочим, взлет не слишком отличается от посадки. Шум, огонь, перегрузки… полный комплект удовольствий. В этом заключается одна из причин, по которым астронавтам и космонавтам приходится тренироваться годами, чтобы научиться противостоять психологическому и физическому стрессу.

— Трудно даже представить, что кто-то прошел через все это первым. Этот парень, наверное, был настоящим храбрецом. Или ненормальным…

Возможно, в нем было всего понемногу! Юрий Гагарин, молодой русский космонавт, 12 апреля 1961 года отважился пройти через весь этот кошмар, чтобы стать первым человеком в космосе. Как военному летчику-испытателю, ему регулярно приходилось управлять экспериментальными самолетами на сумасшедших скоростях. Но в процессе подготовки к полету в космос его тренировали на центрифуге, которая создавала огромные перегрузки, и закрывали на двадцать четыре часа в тесном помещении без звука или света, чтобы приучить к тесноте и темноте внутри спускаемой капсулы. Когда его корабль «Восток» стал с ревом подниматься в воздух, он с энтузиазмом взмахнул рукой и сказал: «Поехали!»

— Наверное, я бы сказал что-нибудь больше похожее на «ААААААААААААААЙЙЙ!» Да… Когда первым отправляешься в неизвестность и не знаешь, вернешься ли назад, — это действительно страшно.

Между прочим, прежде чем в космос отправился Гагарин, туда запускали разных «братьев наших меньших» — просто чтобы проверить, сможет ли человек в принципе выжить в этих условиях. Так что первыми земными существами в космосе были мыши, собаки, обезьяны и фруктовые мушки.

— Наверное, это было очень трудно.

Что именно?

— Ну, надевать на фруктовую мушку скафандр и все такое.

Что?!

— Я в том смысле, что шлем для нее должен быть совсем крошечным…

Если обычные автомобильные двигатели загрязняют окружающую среду, то почему мы не используем электрические?

Потому что у электрических двигателей все еще немало недостатков, и если вам нужно будет зарядить аккумулятор энергией из ископаемого топлива, то загрязнения все равно не избежать. И хотя электрические и гибридные двигатели наносят меньший ущерб экологии, сами по себе они не могут успешно решить проблему загрязнения.

— Недостатки? Но ведь у бензиновых двигателей тоже есть недостатки, не так ли?

Конечно, есть. Автомобили, работающие на продуктах переработки нефти, выделяют оксиды азота и другие вредные загрязняющие вещества, которые вступают в реакцию с озоном и солнечным светом, образуя фотохимический смог. Облака смога образуют темные, дурнопахнущие, полупрозрачные слои над перегруженными транспортом городами, вызывая у жителей проблемы со здоровьем. Кроме того, бензиновые двигатели выделяют большое количество двуокиси углерода, которая действует как парниковый газ. Она удерживает тепло и нагревает Землю, чем вносит значительный вклад в процесс глобального потепления.[25]

— Вот и я о том же. У электромобилей есть недостатки, но они не могут причинить столько вреда, не так ли? Нужно только оснастить автомобили аккумуляторами и электродвигателями, и все проблемы будут решены.

В том-то и дело, что не все. Работающие электродвигатели действительно не производят выхлопные газы, что позволяет избежать перечисленных проблем. Но боюсь, что одни лишь аккумуляторы не смогут решить все проблемы.

— Это еще почему?

Прежде всего потому, что автомобили требуют очень много энергии, гораздо больше, чем ваш калькулятор или ноутбук. И если они будут использовать только электричество, то вам потребуются очень мощные аккумуляторы. Но большие, тяжелые аккумуляторы значительно увеличат вес машины, и она не сможет развивать достаточную скорость. Бак бензина содержит намного больше энергии, чем комплект химических аккумуляторов такого же веса. Вот почему у бензиновых автомобилей скорость и дальность пробега намного выше, чем у электрических. Это не только делает электромобили менее мощными, но и означает, что их придется заправлять (заряжать аккумуляторы) намного чаще, чем машины на бензине.

— Ну и что? Просто придется ехать немного медленнее, и эти машины будут не такими мощными. Подумаешь, какие мелочи.

Во-вторых, существует проблема с заправкой. Аккумуляторы нельзя подзаряжать на ходу. Их придется отнести домой и воткнуть в розетку. Для перезарядки всего комплекта может потребоваться несколько часов.

— Значит, надо не забывать ставить их на зарядку на всю ночь. Всего делов-то. Зато никаких выхлопных газов! Никакого глобального потепления!

Насчет выхлопных газов это правда, спору нет. Но аккумуляторы не помогут обойти проблему глобального потепления.

— Но почему?

Подумайте сами, откуда берется энергия для их подзарядки?

— Производится на электростанциях.

Верно. Но им, чтобы произвести электричество, нужно сначала сжечь уголь, газ или нефть. И получается, что в автомобиле вы не сжигаете ископаемое топливо лишь потому, что его уже сожгли для вас где-то в другом месте.

— Но ведь есть и атомные электростанции?

Они не сжигают ископаемое топливо, но зато создают проблему с вредными ядерными отходами. Другими словами, они лучше, но ненамного. И останутся такими до тех пор, пока мы не найдем способ безопасного избавления от ядерных отходов.

— А как насчет силы ветра или солнечной энергии?

Наконец-то у вас появилась толковая мысль. Такое решение было бы идеальным, но на сегодняшний день из возобновляемых источников, таких как ветер, солнце и вода, мы получаем меньше 6 % от общего количества энергии. Пока такое положение не изменится, мы будем вынуждены жечь ископаемое топливо для получения электричества, и электрические автомобили не станут реально лучше бензиновых. А это значит, что их вряд ли станут покупать даже борцы за чистоту окружающей среды.

Некоторым странам, например Исландии, посчастливилось иметь прямо под ногами громадные ресурсы возобновляемой энергии. Исландия получает из возобновляемых источников больше 99 % энергии, и ее правительство планирует использовать их для производства водородного топлива для транспортных средств. Благодаря этому Исландия может стать первой в мире страной, где все легковые машины, автобусы, пароходы и поезда будут работать на энергии из возобновляемых источников. Однако в большинстве стран бензиновые автомобили просуществуют еще достаточно долго. Во всяком случае до тех пор, пока не начнут истощаться залежи ископаемого топлива. Когда это случится, волей-неволей всем придется искать способы как-то иначе приводить в движение свои машины.

— А до тех пор бензиновые автомобили будут по-прежнему загрязнять окружающую среду?

Да. К сожалению.

— А можем ли мы как-нибудь поправить положение уже сегодня?

Конечно. И хотя мы не можем (или не хотим) немедленно перейти на чисто электрические автомобили, уже существует промежуточный вариант, позволяющий сократить объемы выхлопных газов, используя меньше бензина. Гибридный автомобиль.

— Гибридный автомобиль? Звучит круто. Это как в мультфильме про трансформеров — две машины инопланетян сливаются в одну, сверхмощную…

Ничего похожего. Просто у такого автомобиля два двигателя: бензиновый и электрический. Он может использовать оба, чтобы крутить колеса и заодно преобразовывать движение в энергию, чтобы подзаряжать аккумуляторы. Это означает, что по техническим характеристикам он не уступает бензиновому автомобилю, но сжигает меньше топлива, производит меньше вредных выбросов и наносит меньше ущерба окружающей среде.

— Во-во. Я об этом слышал.

Но все же гибридные автомобили используют бензин, и поэтому их нельзя считать окончательным решением проблемы. Однако они могут послужить важной вехой на пути к созданию еще менее вредных бензиновых автомобилей и помочь нам продержаться, пока мы не сможем навсегда отказаться от ископаемых видов топлива.

— А купить его может каждый?

Да, если у вас есть водительские права и деньги. На рынке уже много гибридных автомобилей, и их популярность все время растет. Но если вы хотите стать настоящим другом окружающей среды, то вам лучше купить что-нибудь другое.

— Например?

Новый велосипед. Никакого бензина, никаких выбросов и не нужно заботиться о подзарядке. Только вы, ваши ноги и свободная дорога. Во всяком случае, отдельная полоса для велосипедистов.

Научные факты: зеленый транспорт

Помимо электромобилей существует много других, экологически чистых альтернатив бензиновым автомобилям. Одни из них уже доступны, в то время как другие пока в стадии разработки. Но им еще далеко до совершенства, и у всех есть свои плюсы и минусы.

Автомобили на природном газе

Плюсы: ездят на природном газе, который горит намного чище, чем бензин (выделяет двуокись углерода, но значительно меньше других загрязняющих веществ, типа оксидов азота).

Минусы: нужно заправлять дома или на специальных газовых заправочных станциях.

Гибридные автомобили

Плюсы: используют двигатель внутреннего сгорания (на бензине) и электромотор (на аккумуляторах), которые подзаряжаются во время движения. Это помогает получать обратно часть энергии и повышает экономичность гибридов по сравнению с бензиновыми машинами.

Минусы: все равно сжигают бензин, выделяя двуокись углерода и загрязняющие вещества (хотя и меньше, чем обычные бензиновые автомобили).

Биодизельные автомобили

Плюсы: используют дизельное топливо, изготовленное из растительных масел, дешевого жира, переработанного животного жира или других источников, часто смешанных с обычным дизельным топливом. Эффективность сгорания у биодизельного топлива намного выше, чем у бензинового, а содержание загрязняющих веществ в выхлопных газах ниже.

Минусы: биодизельное топливо пока еще далеко не везде можно купить. Двуокись углерода и загрязняющие вещества выделяются во время выращивания растений и животных (которые служат источниками масел и жиров).

Автомобили на топливных элементах

Плюсы: работают на топливных элементах, которые создают энергию в ходе взаимодействия водорода с кислородом. Выделяют водяной пар, но никакой двуокиси углерода и вредных загрязняющих веществ.

Минусы: для поддержания реакции используют электричество (и если оно получено из ископаемого топлива, то возникают те же проблемы, что и у электромобилей). Кроме того, в процессе производства водородного топлива тоже используется энергия и выделяется двуокись углерода и загрязняющие вещества.

Велосипеды

Плюсы: приводятся в движение мускулистой энергией, которая не выделяет никаких загрязняющих веществ, кроме запаха пота.

Минусы: хорошо подходят для города, но поездки в другие города и страны занимают слишком много времени. К тому же нежелательно сажать друзей на раму и багажник, чтобы втроем прокатиться по автостраде.

Смогут ли когда-нибудь автомобили управлять собой?

Некоторые уже могут! Во многих автомобилях используются продвинутые технологии управления, позволяющие избегать столкновения с препятствиями и другими машинами. Очень скоро появится новое поколение самоуправляемых автомобилей.

— Машины уже управляют сами собой? Как? Где?

Опытные образцы роботомобилей, созданные в Японии, Германии и США, уже накатали самостоятельно сотни километров, используя радар и специальные дорожные сенсоры для безопасного маневрирования (даже в условиях интенсивного движения транспорта). Более продвинутые самоуправляемые автомобили разрабатываются в Великобритании, чтобы перевозить пассажиров в лондонском аэропорту Хитроу и зрителей на Олимпийских играх 2012 года. В некоторых из них используются новейшие лазерные сенсоры и технологии искусственного интеллекта для распознавания и объезда препятствий. С 2004 года в Америке проводятся финансируемые военными соревнования самоуправляемых автомобилей — DARPA Grand Challenge (гонки «Большого Вызова»). Гонки этих беспилотных роботомобилей, построенных университетскими командами энтузиастов, проводятся на трассах для внедорожников, и победители приносят своим создателям солидные денежные призы.

— Класс! Значит, можно просто залезть на заднее сиденье, расслабиться и приказать машине отвезти тебя, куда ты захочешь?

Не совсем так, но почти. В основном эти самоуправляемые (или автономные) автомобили являются экспериментальными моделями или опытными образцами. И многим из них время от времени все же требуется вмешательство водителя. И хотя в гонках «Большого Вызова» участвовали полностью автономные машины, технология их массового производства все еще находится в стадии разработки. К тому же автомашины без водителей пока еще не готовы дружно выехать на оживленные магистрали.

— А что еще этому мешает?

Дело в том, что достаточно безопасными для использования всеми желающими они будут признаны лишь тогда, когда инженеры и производители машин докажут, что полностью автономный автомобиль способен обеспечить пассажирам, по меньшей мере, такую же безопасность, как живой водитель. А сделать это будет ох как нелегко.

— В том смысле, что машина не должна въехать кому-нибудь в зад или заблудиться?

Вообще-то это самая легкая часть задачи. Сегодня во многих обычных машинах есть навигационные компьютеры, в которых используется глобальная система определения местоположения GPS, позволяющая прокладывать маршруты на дорожной сети. А у многих других есть автомат постоянной скорости, который позволяет водителю не касаться педалей газа и тормоза, чтобы поддерживать заданную скорость. Некоторые машины снабжены даже адаптивными автоматами скорости, которые с помощью радара распознают на дороге движущиеся машины и автоматически изменяют скорость, чтобы сохранять безопасную дистанцию. Так что если сложить все это вместе, то получится автомобиль, который знает, куда ехать, и может самостоятельно увеличивать или снижать скорость без вмешательства человека.

— А как она будет крутить баранку? Откуда такая машина узнает, как нужно ехать по извилистой дороге, чтобы не вылететь в кювет?

Многие современные автомобили оснащены электронным усилителем руля, благодаря которому водителю достаточно лишь чуть-чуть тронуть рулевое колесо, прежде чем он сам повернет его настолько, насколько нужно. А в некоторых машинах есть активная система контроля пересечения линии дорожной разметки, которая автоматически удерживает автомобиль на дороге и нужной полосе.

— Офонареть! И как она работает?

Система использует специальные камеры и сенсоры для слежения за бровкой проезжей части и линиями дорожной разметки. Когда автомобиль отклоняется влево или вправо, датчики это замечают, потому что бровка и линии разметки сдвигаются в противоположную сторону. И тогда они используют электродвигатели усилителя рулевого привода, чтобы плавно повернуть рулевое колесо в другую сторону и удержать машину на полосе и на дороге. Пока что эта система «подталкивания руля» просто не позволяет водителю случайно съехать с полосы. Но отсюда совсем недалеко до того дня, когда машины научатся сами менять полосы движения и поворачивать на перекрестках.

— Значит, если сложить все это вместе…

…то мы, в принципе, получим автомобиль, способный успешно прокладывать маршрут, маневрировать на дорогах и прибавлять газ или снижать скорость, чтобы сохранять безопасную дистанцию между собой и другими машинами. И некоторые автопроизводители уже начинают внедрять эти технологии. Компания «General Motors» выпускает автомобили, оснащенные системой «TrafficAssist», в которой используются лазеры, сенсоры и компьютеры для распознавания дорожных знаков, разметок, поворотов и движущихся машин. Такие модели способны действовать самостоятельно на скоростях до 100 км/ч в условиях любой интенсивности движения, избавляя водителей почти от всех забот на дороге.

— Класс! То, что нужно. А что еще может потребоваться самоуправляемым автомобилям?

Даже при всех этих способностях и функциях автоматики вы вряд ли сможете, сидя на водительском сиденье, отвернуться от дороги и болтать с друзьями, в то время как машина будет сама управлять своим движением. Система «TrafficAssist» предназначена для того, чтобы сделать процесс управления менее напряженным и утомительным, а не для того, чтобы полностью заменить водителя. Кроме того, все еще неясно, насколько хорошо она будет реагировать на опасные ситуации. Человек способен видеть, что делается на дороге далеко впереди, и предвосхищать проблемы, используя творческое мышление и воображение. Если, например, вы заметите на дороге грузовик, виляющий из стороны в сторону, то поймете, что его водитель засыпает за рулем, и станете обгонять его с большей осторожностью, чтобы он в вас не врезался. Компьютерным автопилотам такое пока не под силу. Они просто реагируют на то, что происходит вокруг них в данный момент. И к тому времени, как лазеры и сенсоры заметят вильнувший в вашу сторону грузовик, уворачиваться от него уже будет слишком поздно.

— Жуткое дело! Вы реально нагнали на меня страху.

Учитывая сказанное, следует отметить, что люди, как водители, тоже несовершенны. То, что мы умеем думать наперед и принимать взвешенные решения лучше, чем компьютерные системы, вовсе не означает, что мы всегда это делаем. Людям свойственно в каждый конкретный момент концентрировать внимание на одном участке дороги и игнорировать то, что происходит в остальных местах. Нас может отвлечь болтовня пассажиров, необходимость сменить компакт-диск в проигрывателе или звонок мобильного телефона. Поэтому, когда лет через десять на дорогах в массовом порядке появятся самоуправляемые автомобили, нам придется спросить себя: кто подвергается большей опасности попасть в ДТП, я или компьютер?

— В таком случае я даже не знаю, смогу ли вообще доверить руль компьютеру.

Почему?

— Мой идиотский комп все время зависает!

Будем ли мы когда-нибудь ездить в летающих поездах или автобусах?

Летающие поезда уже есть! Китайцы используют один такой с 2002 года, и на подходе еще несколько поездов, скользящих по воздуху. Но что касается летающих автобусов, то их, пожалуй, придется еще немного подождать…

— Вы серьезно? Настоящие летающие поезда? Которые реально плывут по воздуху?

Да. Они существуют уже несколько десятков лет. Их называют поездами на магнитной подвеске (сокращенно маглев или Maglev; от английского magnetic levitation — магнитная левитация).

— Чудесно! И как они ездят?

С помощью специальных переключаемых, или переменных магнитов, которые поднимают поезд над колеей (обычно однорельсовой), разгоняют и тормозят. Один комплект магнитов установлен на рельсе, а другой прикреплен к самому поезду. Когда магниты активируются последовательно, это не только заставляет поезд подняться на один или два сантиметра над рельсом, но и толкает его вперед или тянет назад вдоль рельса. В результате поезду не нужны колеса (хотя до появления электромагнитной подвески в некоторых поездах колеса использовались для движения на малой скорости). Отсутствие колес и контакта с рельсом означает, что никакие детали поезда не соприкасаются с рельсом, и поэтому трение не замедляет его скорость. Вот почему поезда маглев способны разгоняться до невероятных скоростей, а движение у них настолько плавное, что его трудно почувствовать.

— Но разве магниты не притягивают поезд к рельсу?

Нет, если они расположены и активируются таким образом, чтобы отталкивать друг друга. Вам когда-нибудь доводилось играть с парой магнитов в форме подковы, которые в школах служат пособиями по физике? Если да, то вы знаете, что концы, или полюса, магнита могут либо притягивать, либо отталкивать полюса другого магнита, в зависимости от того, как их приблизить друг к другу. Дело в том, что у каждого магнита есть и положительный и отрицательный полюс (или, если хотите, северный и южный). Попробуйте соединить вместе два одинаковых полюса (например, два «северных» или два «южных»), и они станут отталкивать друг друга. Но если сблизить разные полюса (один «северный» и один «южный»), то они притянутся. Именно это магнитное притяжение и отталкивание используется в поездах маглев для левитации и движения. Сила отталкивания между комплектами магнитов на рельсе и на днище вагонов отрывает поезд от поверхности рельса. В зависимости от конструкции могут использоваться еще два комплекта магнитов, которые удерживают поезд в равновесии и не позволяют ему высоко взлететь.

— Но если все так просто, то почему мы давным-давно не установили магниты на поездах?

Потому что в реальности все не так просто. Прежде всего в поездах маглев не используются постоянные магниты, типа только что описанных нами подков, а точнее, используются не только постоянные магниты. Если разместить их вдоль рельса и под днищем поезда, то рельс оттолкнет поезд и заставит его висеть в воздухе. Чтобы привести поезд в движение, его что-то должно толкать или тянуть, например двигатель и колеса. А это вроде как доводит саму идею до абсурда.

— Так что же тогда используют летающие поезда?

Они используют сверхпроводящие магниты. Простейший электромагнит — это намотанный вокруг металлического или керамического сердечника электрический провод, который при пропускании тока образует переключаемое, переменное магнитное поле. (Следует отметить, что все провода и кабели, по которым проходит электрический ток, окружены магнитными полями, поэтому намотка на сердечник просто концентрирует поле и усиливает магнитный эффект). Такие магниты действуют только тогда, когда через них пропускается электрический ток, и поэтому можно включать и выключать его магнитное поле, включая и выключая ток. Можно также изменить направление тока и поменять местами полюса магнита. Следовательно, с помощью электромагнитов можно притягивать, отталкивать, поднимать вверх, тянуть или толкать другие магниты. В поездах маглев используются мощные электромагниты, в которых применяются сверхпроводящие материалы. Они создают сильное магнитное поле, но весят намного меньше обычных электромагнитов, то есть идеально подходят для того, чтобы поднимать многотонные вагоны с пассажирами и перемещать их с огромной скоростью.

— Но что заставляет поезд двигаться?

Это зависит от типа системы электромагнитной подвески. В одной постоянные магниты располагаются в рельсе, а электромагниты — под поездом. В другой все наоборот, постоянные магниты находятся под днищем поезда, а электромагниты — в рельсе. Но в обоих случаях электромагниты управляются компьютерной системой, которая последовательно включает их и выключает, чтобы создавать волны магнитных полей по пути движения поезда. Переменные магниты тянут поезд (используя магнитное притяжение) и толкают его (используя отталкивание) одновременно. Это позволяет очень быстро разогнать состав. Чтобы замедлить скорость, делается то же самое, только наоборот. Пассажиры поезда ничего этого, разумеется, не замечают. Все происходит так плавно и бесшумно, что ускорение почти не ощущается. И человек не успевает даже заметить, как поезд уже летит со скоростью 480 км/ч.[26]

— Великолепно! И где я могу на таком прокатиться?

На сегодняшний день регулярное движение таких поездов осуществляется только в Китае и Японии. Маглев-трасса в Шанхае, построенная немецкой компанией «Transrapid», работает с 2002 года и перевозит пассажиров от аэропорта до города. Расстояние в 30 км поезд пролетает всего за семь минут с небольшим. Компания «Japan Railways» в настоящее время владеет самым быстрым в мире поездом маглев, который курсирует по экспериментальной 44-километровой линии в префектуре Яманаси, недалеко от знаменитой горы Фудзи. Кроме того, японские железные дороги планируют построить постоянную маглев-трассу между Токио и Осакой, что позволит преодолевать расстояние в 480 км примерно за час. В Европе и США пока нет постоянных маглев-дорог, но в ближайшие десять лет их может появиться довольно много. Компания «SuissMetro» планирует пустить поезда на магнитной подвеске по 100-километровому туннелю, чтобы связать Женеву в Швейцарии с Лионом во Франции. А в Соединенных Штатах планируется проложить маглев-линию между Анахаймом в Калифорнии и Лас-Вегасом в Неваде. Средняя скорость на этой дороге составит около 500 км/ч.

— Надо полагать, что за всеми этими летучими поездами вскоре последуют и летающие автобусы?

К сожалению, их появления нам придется дожидаться немного дольше.

— Это еще почему?

Потому что, в отличие от поездов, автобусы едут по дорогам, а не по рельсам. Им нужно свободно выполнять повороты, менять маршруты и выбирать различные пути между пунктами А и Б. К тому же летающим маглев-автобусам потребуются магнитные дороги и сложные системы контроля за безопасностью движения. Но даже если бы мы смогли справиться с техническими вопросами (что на данный момент просто нереально), затея оказалась бы непозволительно дорогой для бюджета любого города.

— Жалко. Выходит, что и летающих легковушек не будет, да?

Боюсь, что нет. Во всяком случае, с системой магнитной левитации. Однако уже создаются легковые автомобили на воздушной подушке с авиационными реактивными или винтовыми двигателями, так что на рынке сначала, наверное, появятся они. Кстати, некоторые организации (включая NASA) пытаются построить антигравитационные установки, которые должны будут поднимать в воздух транспортные средства, «избавляя их от силы тяжести» вместо того, чтобы преодолевать ее с помощью магнетизма.

— Антигравитация? Неужели это возможно?!

Ну, пока еще никаких успехов нет, и многие физики считают, что ничего из этого не выйдет. Но все же некоторые энтузиасты по-прежнему не теряют оптимизма.

— Подумать только! Вот было бы здорово, правда? Вы мне сообщите, если у них что-то получится?

Конечно. Без проблем. Я прилечу к вам домой на своем новеньком антигравитационном автомобиле и все расскажу.

Наука и жизнь: пять пока еще не построенных летающих транспортных средств, о которых мечтает Гленн

Яглев — то же, что маглев, только похож на шикарный «ягуар».

Чемлев — позволяет поднять в воздух чемодан, чтобы не нужно было его нести.

Коньлев — летающая механическая лошадь.

Метлев — летающая метла с пассажирским сиденьем позади уродливой ведьмы.

Ботлев — пара ботинок маглев, позволяющих летать, не сбивая ноги и не стирая каблуки.

Загадки мозга

При всей обширности наших познаний о своем теле нам еще предстоит очень многое узнать о мозге — уникальном органе, который сделал из обезьяны человека. Мозг наделяет нас способностью думать, учиться, запоминать, воображать, изобретать и делать много чего еще. Он помог людям изменить окружающую среду, создать цивилизацию и добиться доминирующего положения над всеми остальными видами на планете.

Однако многое в устройстве и работе мозга остается для нас тайной. Как мозг формирует ум и личность человека? И почему — интересуется один паренек — у мозгов такой уродливый внешний вид?

Сейчас мы займемся исследованием удивительного мира нашего мозга и по ходу дела дадим ответы на эти и многие другие вопросы.

Но все же на некоторые вопросы я отвечать не стану. Например, на такие:

Вам пришел новый вопрос:

Имя: Джессика

Вопрос: Почему люди такие противные?

Вам пришел новый вопрос:

Имя: Пинки

Вопрос: Почему мои родители (особенно папа) такие странные???

Вам пришел новый вопрос:

Имя: Андреа

Вопрос: Почему мальчишки ведут себя как идиоты, хотя я знаю, что им нравлюсь и что они нравятся мне?

Просто в жизни есть вещи, которые вам лучше всего узнать самим…

Почему у людей мозги умнее, чем у животных?

Дело в том, что в одной части головного мозга у нас на несколько миллиардов клеток больше. Во всем остальном мозги людей и других животных более-менее одинаковы.

— Более-менее одинаковы?! Но разве может человеческий мозг быть почти таким же, как мозг обезьяны? Или даже мыши? Ведь мы намноооого умнее их. Значит, и мозги у нас должны быть совершенно разными…

Отличия действительно есть, но не такие большие, как можно было бы ожидать. Прежде всего следует отметить, что у всех нас — обезьян, мышей и людей — мозги сделаны из одного и того же материала. В основном это нервные клетки (или нейроны), сгруппированные и связанные в сложные сети, а также миллионы глиальных клеток (от греческого глия — клей), которые служат нейронам опорой и защитной оболочкой. У всех нас есть похожие мозговые структуры, такие как спинной мозг и ствол мозга, которые получают сообщения от чувствительных нервов в мышцах, органах и коже. У всех нас в стволе мозга есть участки, которые управляют автоматическими функциями тела, такими как дыхание[27] и кровообращение. У всех нас в основании головного мозга (там, где он соединяется со стволом мозга) есть участки, которые помогают нам учиться ходить, бегать и прыгать. И у всех нас в головном мозге есть один участок, который называется большим мозгом и помогает изучать, запоминать и понимать то, что происходит вокруг.

Однако в ходе эволюции у людей некоторые из этих участков увеличились намного больше, чем у животных, и благодаря этому мы стали в некотором отношении умнее их.

— Выходит, что мы соображаем лучше других животных, потому что у нас мозг больше, чем у них?

Отчасти да. Вполне естественно, что у крупных животных, таких как люди и слоны, мозг больше, чем у мелких, например у мышей. Но даже по меркам больших животных человеческий мозг непомерно велик.

Взрослый человек средней комплекции весит около 70 кг и носит в себе 1,5 кг мозга (2,1 % от общего веса тела). Мозг зрелого азиатского слона весит в пять раз больше нашего — 7,5 кг. Но это всего лишь 0,15 % от пяти тонн общего веса его тела. Другими словами, общий размер мозга большого значения не имеет, но дело не только в этом.

— Может быть, все дело в соотношении его веса с общим весом всего тела?

И даже не в этом. Вес мозга мыши составляет около 3,3 % от веса ее тела, так что в сравнении с размерами ее тела мозг мыши намного больше нашего! Однако ума у мышей явно не больше, чем у нас. Значит, причина появления у людей такого большого ума вовсе не в том, что увеличился весь наш мозг, а в том, что увеличились некоторые его участки.

— И какие же это участки?

Те, что находятся внутри большого мозга, известного также как конечный мозг. Он состоит из двух больших, похожих на кочаны цветной капусты полушарий, которые образуют вокруг остального мозга что-то вроде покрытой морщинами коры.[28] Именно в нем заключается наше главное отличие от других животных. Остальные части мозга увеличивались у людей пропорционально размерам нашего тела. Но конечный мозг раздулся до громадных размеров, наделив нас большинством способностей, которые позволили человеку выделиться из всех остальных животных.

— И что же в нем такого особенного?

Он содержит миллионы плотно упакованных нейронов, которые имеют между собой более сложные связи, чем в любых других участках мозга. Именно эти клетки наделяют нас поразительной способностью понимать окружающий мир, осваивать и запоминать сложные навыки, то есть умственными способностями. И по этой же причине животные, способные обучаться и запоминать новые трюки, производят на нас больше впечатления, чем животные «умные» в других отношениях.

— Что вы имеете в виду?

Дело в том, что многие животные демонстрируют «ум» или «сообразительность» в самых разных ситуациях, не связанных с обучением новым вещам. Некоторые птицы вьют себе гнезда в форме корзин, способных вызвать зависть у мастеров народных промыслов. Термиты без помощи архитекторов и строительной техники возводят громадные сооружения, которые по сравнению с самими строителями выглядят небоскребами. Некоторые киты ориентируются в безбрежных океанских просторах, читая магнитное поле Земли, словно географическую карту. Однако мы не часто называем этих животных «умными». Эту оценку мы обычно приберегаем для таких животных, как шимпанзе, которые поражают нас почти человеческими умениями, например способностью использовать палки как инструменты. Или для тех, кто овладевает новыми навыками у нас на глазах, вроде говорящих попугаев или собак, выполняющих команды «сидеть», «лежать» и «апорт».

— Хм. А ведь правда. Мне такая мысль даже в голову никогда не приходила.

Мало того, когда животные демонстрируют такие приобретенные способности, мы проникаемся к ним симпатией и сочувствием. И, может быть, как раз поэтому многие люди с удовольствием держат кошек и собак в качестве умных питомцев, но мало кто согласится полакомиться их мясом. По той же причине мы можем с аппетитом есть «глупых» индюшек и кур, но не включаем в меню попугаев. Есть рыбу — это хорошо, а дельфинов — плохо. И так далее.

— Но не по тому ли мы не употребляем в пищу дельфинов и попугаев, что они встречаются реже, чем рыба и куры?

Отчасти да. Но некоторые рыбы, например атлантическая треска, встречаются даже реже дельфинов. Тем не менее, многие люди с удовольствием едят треску. Похоже, что для большинства из нас в пищу годится почти любое животное, если только оно не кажется нам слишком умным. А единственная разница между животными, которых мы называем «умными», и теми, кого считаем «глупыми», заключается в одном-единственном увеличенном участке мозга.

— Что-то я не врубаюсь. Вы хотите сказать, что нам нужно перестать есть глупых животных или начать есть умных?

Ни то ни другое. Я просто говорю, что, когда речь заходит о животных, нам не следует давать им оценку только по их «умственным способностям». Это особенно важно для редких и исчезающих животных. В списке видов, подвергающихся самой большой опасности, много лягушек, тритонов, птиц и насекомых. Никого из них мы не считаем умными, но это не должно определять для нас их ценность и ослабить наше желание защитить их.[29] Мы можем сколько угодно гордиться тем, что природа сделала нас такими умными, но в то же время нам следует отдавать должное всем другим животным независимо от того, насколько они умны или глупы по нашим меркам.

— Вы намекаете на то, что наш большой мозг — это не повод для большого самомнения?

Угадали. Это самая умная постановка вопроса!

Научные факты: вес мозга и вес тела

У людей мозг большой и тяжелый. У крупных животных мозг тоже большой, но по сравнению с размерами тела их мозги далеко не такие большие и массивные, как наши. Это почти никак не связано с тем, почему мы стали такими умными. Намного важнее то, какие части нашего мозга больше и лучше развиты. Вот почему мыши очень сообразительны, но в ближайшем будущем они вряд ли смогут выиграть у нас в шахматы.

Животное — Мозг (кг) — Тело (кг) — Соотношение мозга и тела (%)

Мышь — 0,0004 — 0,012 — 3,3

Человек — 1,5 — 70 — 2,1

Собака (маленькая) — 0,072 — 11 — 0,65

Кошка — 0,03 — 5 — 0,6

Шимпанзе — 0,42 — 70 — 0,6

Сова — 0,002 — 0,4 — 0,5

Собака (большая) — 0,150 — 40 — 0,38

Дельфин — 1,5 — 500 — 0,33

Слон — 7,5 — 5000 — 0,15

Лошадь — 0,53 — 500 — 0,11

Корова — 0,5 — 500 — 0,1

Кашалот — 7,8 — 13500 — 0,06

Почему мозги похожи из уродливую цветную капусту?

Морщины на поверхности мозга, возможно, не слишком симпатичны, но зато они помогают ускорить работу мозга, приближая нервные клетки друг к другу и укорачивая путь проходящих между ними сигналов.

— Значит, поэтому он такой уродливый?

На мой взгляд, не такой уж он и уродлив.

— Нет, уродлив. Безобразно уродлив. Он такой весь из себя серый, морщинистый, распухший и…

Хватит, довольно. Словом, это не самая красивая вещь на свете. Но он создан не для красоты, а для того, чтобы выполнять работу. И если честно, то большинство других внутренних органов тоже не очень симпатичны на вид. Человеческое сердце сильно смахивает на маленький, мясистый, наполовину сдутый футбольный мяч, покрытый пульсирующими венами и артериями. Легкие напоминают два мокрых, губчатых мешка. А кишки вообще походят на гигантских, скользких червей. Но поскольку все они спрятаны внутри тела, мы их все равно не видим. То же самое в полной мере относится и к мозгу. Разве не так?

— Да, но другие органы хотя бы гладкие и округлые, а не такие морщинистые и водянистые.

А чем вам так не угодили морщины?

— Да просто не нравятся и все.

Но без них наш мозг не смог бы справиться с тем невероятным объемом работы, которую он выполняет.

— А почему?

Чтобы это понять, нам нужно вернуться немного назад и посмотреть, как происходило развитие мозга…

Так же как все остальные части тела, мозг развивался для того, чтобы выполнять определенную работу. В то время как другие животные решали задачу выживания, полагаясь на свои зубы, челюсти, мощные мышцы или искусный камуфляж, нашему виду пришлось добиваться нынешнего положения главным образом при помощи головы. Чтобы выживать и процветать, мы используем сложные инструменты, тактические приемы, воспоминания и способность к обучению. Но мы не смогли бы этого делать, если бы не вырастили себе большой, сложный и мощный мозг. И как раз это породило проблему.

— Какую?

Для того чтобы построить, прокормить и заставить работать большой, сложный мозг, требуется очень много энергии. Ученые установили, что мозг, на долю которого приходится всего 2,1 % общего веса тела, расходует 15 % необходимой всему организму крови и 20 % кислорода. И такой уровень устанавливается лишь после того, как он полностью сформируется. У детей, начинающих ходить, растущий мозг использует до 60 % всех энергетических ресурсов тела. Мозг — это крупный орган, пожирающий массу энергии. Вот почему процесс увеличения мозга, которым сопровождалась эволюция мелких млекопитающих в башковитых обезьян, не мог продолжаться бесконечно. Помимо проблемы чрезмерного расхода энергии, слишком большой мозг, расположенный в самой верхней части тела на длинной и тонкой шее, было бы очень трудно удерживать и защищать. Поэтому природе пришлось отказаться от дальнейшего увеличения мозга и найти другой способ повышения его мощности. Вот тогда и появились морщины.

— И чем же они помогли?

То, что вы называете морщинами, — это просто складки внешнего слоя головного мозга, который похож на беспорядочное нагромождение возвышающихся извилин и разделяющих их борозд. Его латинское название cerebral cortex означает «мозговая, или умственная, кора». Так вот, именно с ее помощью и удалось разрешить проблему размеров мозга, сделав его более компактным и эффективным.

— Но как это удалось сделать?

Нашим животным предкам приходилось использовать все клетки мозга, которыми их наделила природа, а сделать эти клетки (или нейроны) еще меньше, чем они уже стали, наверное, было нельзя. Вместо этого природа пошла по пути формирования борозд и извилин, что позволило увеличить мощность мозга, так как нейроны стали располагаться намного ближе друг к другу. Такое хитроумное «мозговое оригами» сократило расстояние между группами нейронов в разных частях коры и тем самым ускорило прохождение сигналов, которыми они обмениваются. К тому же это позволило создать больше связей между парами нейронов и повысить разветвленность нейронных цепей. В результате мозг стал способен выполнять более сложные функции, например учиться решать сложные задачи.[30]

— Значит, у других животных мозги тоже с извилинами?

У некоторых, но не у всех. И данный факт помог ученым выяснить, как мозг использовал эти борозды и извилины в процессе своего эволюционного развития. Они есть на мозге человека и некоторых других высокоразвитых животных, таких как обезьяны и дельфины, хотя у них этих борозд и извилин меньше, чем у нас. Складки на мозге есть и у кошек, собак и мышей, но их еще меньше, чем у обезьян и дельфинов. У птиц, рептилий и рыб складок на мозге нет вообще, а к тому времени, когда мы дойдем до медуз, то у них не окажется даже более-менее плотного мозга — просто паутина или сеть нервных клеток. У некоторых медуз их можно даже увидеть, если рассмотреть их прозрачные тела на просвет, пока они еще живы.

— Тьфу, какая гадость! Хорошо еще, что вы не можете заглянуть в мою голову и увидеть мой мозг. Кошмарное было бы зрелище.

Послушайте. Ваш мозг — это прекрасный, чрезвычайно тонкий биологический механизм, разве не так? Возможно даже, что это самая сложная структура во всей Вселенной! Уважайте его хотя бы за это.

— Да, но все же выглядит он просто мерзко. Как большой, мясистый кочан цветной капусты, покрытый морщинистыми…

Все, хватит, я сдаюсь.

Можем ли мы забыть дышать?

К счастью, нет. Здоровый человек дышит автоматически на протяжении всей жизни. Встроенная в наш мозг древняя система автоматического управления надежно контролирует процесс дыхания в режиме «автопилота», и поэтому нам не приходится об этом беспокоиться.

— Тоже мне, новость! Пока человек жив, он дышит. Это ежу понятно. Меня интересует, можем ли мы — как бы это получше выразиться — перестать это делать? Например, нечаянно или как-нибудь еще?

Если дыхательные пути (проход для воздуха изо рта в легкие) не заблокированы и организм здоров и не поврежден, тогда нет. Наш мозг позаботится о том, чтобы мы не пропустили ни одного вздоха.

— Но ведь это можно сделать, если захотеть, правда? Нужно всего лишь задержать дыхание.

Совершенно верно. Можно.

— И можно нарочно ускорить или замедлить дыхание. Нужно только подумать об этом.

Вы правы. Это тоже можно.

— Но как организм поймет, что нужно снова начать дышать, когда мы перестанем об этом думать? И разве не может случиться так, что этот «автопилот» забудет включиться? Хотя бы раз?

Вообще-то нет. Пока мозг будет оставаться живым и здоровым, «автопилот» ни на секунду не отключится полностью. Мы можем временно взять управление на себя, если зададимся целью изменить режим дыхания, но этот «автопилот» всегда будет находиться рядом и контролировать ситуацию. И если вы попытаетесь сделать что-то действительно недопустимое, он немедленно восстановит автоматическое управление.

— А как он устроен?

По большей части все контролируется нервами, которые проходят через позвоночник и входят в основание мозга. Эти спинномозговые нервы соединяются в пучки и образуют один большой, толстый ствол, именуемый спинным мозгом. По нему чувствительные (или сенсорные) нервы переносят информацию от всех участков тела в головной мозг, а двигательные (или моторные) нервы передают сигналы от головного мозга участкам тела.

На верхнем конце нервного ствола находятся три участка мозга — продолговатый мозг, варолиев мост и мозжечок. Они обрабатывают сигналы, полученные от спинного мозга, и посылают сигналы органам и мышцам тела. Совместными усилиями эти участки справляются с большинством тех функций организма, которые осуществляются автоматически.

Продолговатый мозг управляет относительно простыми автоматическими (или рефлекторными) действиями, такими как кашель и рвота, а также принимает участие в управлении дыханием и кровяным давлением. В частности, он посылает мышцам легких сигналы трех типов. Одни служат командой «наполнить легкие», вторые — «прекратить наполнение легких», а сигналы третьего типа обеспечивают ритмичность всего цикла вдох-выдох.

— Но если этот процесс движения воздуха в обе стороны идет непрерывно, то что происходит, когда мы едим или пьем? Как удается в момент глотания задержать вдох, чтобы мы не захлебнулись или не подавились?

Хороший вопрос. Продолговатый мозг получает информацию от чувствительных нервов в горле, которые активируются, когда оно наполняется или растягивается. Поэтому, когда мы проглатываем кусок пищи или глоток воды, продолговатый мозг изменяет ритм подачи сигналов и посылает сигнал «прекратить наполнение легких», чтобы пища или вода успели пройти через горло и дыхательные пути снова освободились. Еще одна полезная функция продолговатого мозга позволяет ему «исправить ситуацию» в том случае, когда что-то пойдет не так. Если пища застрянет в горле или мы случайно вдохнем воду, то он использует свою способность управлять кашлевым и рвотным рефлексами и поможет нам снова очистить дыхательные пути.

— Значит, продолговатый мозг и есть тот самый «автопилот», о котором вы говорили?

Нет, он лишь часть системы автоматического управления. Два других участка, варолиев мост и мозжечок, упомянутые чуть раньше, тоже принимают участие в координации дыхания. Все вместе, продолговатый мозг, варолиев мост и мозжечок, получают информацию от чувствительных нервов и рецепторов, расположенных в глазах, коже, крови и по всему мозгу. Эти три участка мозга сводят информацию воедино и затем приводят режим дыхания в соответствие с мышечной активностью, высотой над уровнем моря, температурой воздуха, уровнем стресса, режимом сна и даже с эмоциональным состоянием. В общем, это очень умный «автопилот», который не просто поддерживает ритм дыхания, но и приспосабливает его к любой нашей потребности — и никогда нас не подводит.

— Какой молодец! Но что будет, если мне захочется не дышать? Возьму и поставлю себе такую цель. Тогда он отключится?

Ненадолго. Через какое-то время потребность дышать станет слишком сильной, и вам придется возобновить дыхание, хотите вы того или нет. Даже если у вас хватит сил (и глупости), чтобы подавить эту потребность, то вы просто потеряете сознание из-за нехватки кислорода, и, пока будете в отключке, нормальное дыхание вернется. Но я никому не советую этого делать, потому что такой безумный эксперимент может привести к повреждению легких (или даже мозга).

— Спасибо, что предупредили. Тогда я и пробовать не стану.

Вот и правильно, лучше не надо.

— Но все же интересно, насколько можно задерживать дыхание?

Все зависит от физической формы человека и количества воздуха, которое за один раз могут принять его легкие (это называется объемом, или жизненной емкостью легких). У тренированных спортсменов объем легких, как правило, больше, и поэтому они способны задерживать дыхание дольше. Обычно самых высоких показателей добиваются ныряльщики. Некоторые дайверы способны оставаться под водой без акваланга дольше семи или восьми минут.[31] Так что если вы хотите увеличить эффективность своих легких — занимайтесь спортом. С другой стороны, ничто так не уменьшает жизненную емкость легких, как курение. Поэтому избегайте этой опасной привычки, как чумы.

— Буду стараться. А то, что я никогда не забуду дышать, радует. Одной заботой стало меньше!

Да, благодаря мозгу мы все можем дышать свободно.

Наука и жизнь: дела, которые нельзя забыть, против дел, которые легко забыть

Дела, которые нельзя забыть:

Дышать

Моргать

Сморкаться

Кашлять

Переваривать пищу

Качать кровь

Удариться о землю (когда падаешь)

Существовать

Дела, которые легко забыть:

Съесть завтрак

Покормить собаку

Сделать уроки

Прибраться в спальне

Почистить клетку хомячка/аквариум

Захватить ключи от дома

Почистить зубы

Умыться

Все ли люди видят цвета одинаково?

Нет! Люди часто видят и воспринимают цвета по-разному. И это неудивительно, потому что в каком-то смысле цвета не существуют в реальности!

— Как это так? В каком это смысле цвета не существуют? Конечно же, они существуют. Трава зеленая, кровь красная. Это все знают.

Ладно, пусть так. Но почему?

— Почему что?

Почему трава зеленая? Почему она не розовая или голубая? Или вообще не бесцветная?

— Не знаю. Просто она такая, какая есть. Кстати, это вам положено отвечать на вопросы, а не мне…

Ну хорошо, я вам скажу. Она зеленая потому, что мы считаем ее такой.

— Что?! Не морочьте мне голову.

И не думаю. Все объясняется очень просто. Вот послушайте: трава имеет цвет потому, что в ней содержится красящее вещество, или пигмент. Как вам должно быть известно, лучи белого света на самом деле содержат свет всех цветов радуги, то, что физики называют спектром видимого света.

— Что ж… пока понятно.

В сущности, каждый цвет спектра — это просто свет определенной частоты. Подобно радиоволнам разных частот, которые передаются радиостанциями и улавливаются радиоприемниками, настроенными на их получение, световые волны тоже могут быть разной частоты. Наши глаза улавливают их, и мы воспринимаем разные частоты, как разные цвета. Мы называем самую низкую частоту видимого спектра красным цветом. Самая высокая частота получила название «фиолетовый цвет». Между ними располагаются оранжевый, желтый, зеленый, голубой и синий. Все остальные цвета, такие как розовый, пурпурный и коричневый, — это названия, которые мы дали различным смесям этих семи основных частот (или цветов) видимого света.

— Ладно. С этим разобрались. А теперь объясните, при чем тут пигменты?

Пигментами называют вещества, которые отражают одни световые частоты и поглощают другие. Такой пигмент содержит трава. Он называется хлорофиллом и отражает свет определенной частоты, который мы называем зеленым цветом, а свет остальных частот поглощает. Из этого следует, что трава зеленая, потому что она отражает зеленый свет. Но зеленым он является лишь потому, что мы так называем свет этой частоты.

— Но если мы все согласились с тем, что следует считать зеленым цветом, значит, мы все должны согласиться и с тем, что трава зеленая, разве не так?

А вот и нет. Далеко не все могут согласиться с тем, как выглядит зеленый цвет. К тому же не все мы наделены способностью улавливать разницу между светом разных частот, и поэтому не все могут отличить, к примеру, красный свет от зеленого.

— Вы имеете в виду дальтоников?

Да, это самый лучший пример. Но даже у тех, кто не относится к дальтоникам, способность различать разные цвета развита неодинаково. Ученые установили, что даже два человека с «нормальным» цветовым зрением часто не сходятся во мнении о том, является объект чисто красным или красновато-оранжевым, чисто голубым или голубовато-зеленым и так далее.

— Но в чем же тогда причина?

Отчасти в том, что природа наделяет людей разным соотношением глазных клеток, отвечающих за распознавание цветов. Видимый свет проникает в глаз и падает на сетчатку — внутреннюю оболочку задней стенки глаза. В сетчатке есть три вида клеток (колбочек), содержащих пигменты, молекулы которых под действием света изменяют свою форму. Каждый пигмент реагирует на свет определенного диапазона частот, который мы называем цветом. Так, красные колбочки позволяют различать «красные» частоты, синие улавливают «синие» частоты, а что делают зеленые колбочки, вы уже догадались. Но поскольку пигменты в этих трех видах клеток контролируются генами (а пигментные гены не у всех одинаковы), то у одних людей колбочки работают лучше, чем у других. Вот почему вы можете быть на 100 % уверены, что на вас зеленая футболка, а кому-то, с другими пигментными генами, она будет — в самом прямом смысле — казаться красной.

Между прочим, такое происходит не только с цветами. Аналогичные разногласия у людей могут возникать по поводу звуков, запахов, вкусов и других ощущений.

— Но почему? Неужели их гены слуха, запаха и вкуса тоже разные?

Отчасти да. Запахи и вкусы различают специальные сенсорные белки-хеморецепторы, которые у некоторых людей могут очень сильно отличаться, повышая или снижая восприимчивость их носа и языка к определенным ароматам и вкусовым ощущениям. Но многое зависит еще и от того, как эти ощущения «прочитывает» наш мозг.

— Он что, умеет читать?

Видите ли, наш мозг может получать сведения от глаз, ушей, языка, носа и кожи только одним способом — в виде серии импульсов, поступающих по нервам. Внутри органов чувств каждая частица информации о внешнем мире — изображение, звук, запах, вкус — преобразуется в закодированный сигнал и по сенсорным, или чувствительным, нервам передается в определенную часть мозга.

Вот почему громкий шум доходит до мозга в форме электрических сигналов. Но то же самое происходит с ярким светом, сильным запахом и резким вкусом. Единственная разница заключается в том, в какую часть мозга они прибывают. Мозг «прочитывает», или расшифровывает, сигнал и объясняет его с помощью прошлых воспоминаний.

Другими словами, мозг получает данные от органов чувств, а затем создает как бы виртуальную реальность, позволяющую охарактеризовать окружающий мир. Запаха травы, вкуса шоколада, зеленого цвета и пиликания скрипки — всего этого на самом деле нет. Это просто названия, которые мозг дает определенным химическим веществам в нашей пище или определенным частотам света и звука, чтобы помочь нам осмыслить мир вокруг нас.

— Уж слишком все это запутанно.

И это еще цветочки. В некоторых редких случаях развивающийся мозг «неправильно себя программирует», и тогда у людей появляется странная особенность восприятия, которая называется синестезией. Такие люди могут воспринимать запахи и цвета как музыку, а услышав какое-то слово, ощущать вкус картошки. Причина этого явления, возможно, в том, что кодированные сигналы звуков поступают не в ту часть мозга, куда нужно, или в несколько участков мозга одновременно.

— С ума сойти! Может, я тоже из их числа?

Есть только один способ выяснить.

— И какой?

Пойдите, понюхайте вашу любимую мелодию и скажите мне, какого она цвета.

В какой части мозга живет наш ум?

Во всех, и, может, даже в других частях тела тоже. Наш мозг — это всего лишь скопление нервных клеток, а ум — результат их взаимодействия.

— Да ладно вам. Ум должен находиться в каком-то определенном месте, он просто не может быть повсюду.

Почему вы так решили?

— Ну… разные части мозга управляют разными органами и ощущениями, ведь так? В том смысле, что одна часть управляет левой ногой, а другая — правой. Один участок отвечает за слух, а другой — за зрение. Правильно?

Да, отчасти так оно и есть. Разные отделы двигательной, или моторной, зоны коры головного мозга управляют мышцами разных частей тела. Отделы соматосенсорной зоны контролируют тактильные ощущения и температуру различных участков кожи. Кроме того, есть еще визуальные, слуховые и обонятельные зоны, которые воспринимают и обрабатывают образы, звуки и запахи.

— Значит, должен быть отдельный участок для воспоминаний и отдельный для мышления.

К сожалению, все не так просто, как хотелось бы. Моторной и сенсорной зонам приходится взаимодействовать с другими частями мозга, чтобы согласовывать наши действия и объяснять то, что мы видим и слышим. Когда мы ходим, бегаем или катаемся на велосипеде, клетки в моторной зоне коры должны обмениваться сигналами с клетками мозжечка и других участков, чтобы «вспоминать», как это делается, и координировать весь комплекс движений. Всякий раз, когда мы наблюдаем за проезжающей машиной, зрительные центры нашего мозга взаимодействуют с другими участками, чтобы распознать в увиденном образе «машину», определить ее скорость, направление движения и другие черты (цвет, марку и прочее). Поэтому даже относительно простые действия осуществляются с помощью нескольких участков мозга. А результаты сканирований и других научных исследований показывают, что в таких сложных процессах, как воспоминания, мысли и чувства, одновременно используется множество зон и отделов в самых разных участках мозга.

— Получается, что участки, отвечающие за мышление и память, разбросаны по всей поверхности мозга?

Боюсь, тут придется копать глубже. Действительно, в сложных мыслительных процессах некоторые зоны внешнего слоя головного мозга (или умственной коры) играют главную роль, но для формирования мыслей и воспоминаний они все равно должны взаимодействовать с множеством других участков мозга. Кроме того, клетки мозга (или нейроны) в разных его участках не так уж сильно отличаются друг от друга. Нейроны «зрительной» зоны очень похожи на своих собратьев из «слуховой» зоны. Нейроны, управляющие большим пальцем нашей правой ноги, очень похожи на те, которые контролируют веки левого глаза. А нейроны во внешнем слое мозга практически ничем не отличаются от нейронов во внутренних участках. Единственная существенная разница заключается в количестве и типе связей между ними, а также в том, для подачи каких сигналов они предназначены.

— Но если различные участки мозга так похожи, то как ему удается выполнять столько разных и сложных действий?

Дело в том, что самые сложные функции мозга, такие как запоминание, обучение и мышление, осуществляются не внутри самих клеток мозга, а в ходе сетевого взаимодействия между ними. Каждая клетка способна запустить (или блокировать) механизм подачи сигналов в сотнях тысяч других клеток. В результате этих взаимодействий — миллионов одновременно выполняемых операций — формируются модели нейронных связей для передачи кодированных сигналов, которые мы называем мыслями или воспоминаниями. Мимолетные мысли и кратковременные воспоминания сохраняются у нас в голове до тех пор, пока одни и те же клетки продолжают приводить в действие друг друга, используя определенные модели прохождения сигналов по закольцованным нейронным цепям. Судя по всему, долговременное запоминание и обучение происходят в тех случаях, когда клетки образуют постоянные сети, чтобы одну и ту же модель можно было легко создавать снова и снова. И это объясняет, почему клеткам, которые кажутся слишком простыми для таких сложных функций, как мышление и запоминание, удается с ними справляться.[32]

— Словом, от вида клеток и их расположения в мозге почти ничего не зависит?

Зависит, но не очень много. Что по-настоящему важно, так это связи между ними. Наш мозг — это всего лишь куча клеток. Но наш ум — то, что мы думаем, чему учимся, что помним, а также то, что делает каждого из нас самим собой, — возникает в результате взаимодействия этих клеток и зависит от того, насколько успешно они это делают.

— Да. Мы действительно глубоко закопались.

Ничего, осталось совсем немного. А пока подумайте вот о чем. Если считать чувства и эмоции тоже частью ума, то получится, что наш ум простирается за пределы мозга. Даже за пределы головы.

— Это как?

В других частях тела тоже есть нейроны. В спинном мозге, который тянется по всему позвоночнику, их около миллиарда. И хотя в основном им приходится заниматься выполнением автоматических, или рефлекторных, действий, они тоже могут испытывать воздействие мозговых химикатов, изменяющих настроение, таких как серотонин. Возможно поэтому у нас по спине бегут «мурашки», когда мы думаем о чем-то пугающем. Но если спинной мозг тоже вовлечен в процессы, которые мы называем мыслями или эмоциями, значит, и его нужно считать частью ума?

— Боюсь, мы зашли уже слишком далеко.

А еще следует упомянуть о миллионах нейронов, расположенных в желудочно-кишечном тракте (ЖКТ). Их там почти столько же, сколько в спинном мозге. Между прочим, на долю нейронов ЖКТ приходится больше 90 % всего серотонина, производимого нашим организмом. Вероятно, поэтому во многих культурах принято считать, что эмоции начинаются в животе, а не в голове. (Например, в японском языке выражение «ходить с поднявшимся животом» употребляется в значении «сердиться», а в английском языке выражение «чувствовать бабочек в животе» означает «нервничать»). И когда мы ощущаем страх, любовь или нервозность у себя в животе, то это не обманчивое впечатление, а прямой результат взаимодействия нейронов ЖКТ с нейронами головного мозга, который порождает эти эмоции. Как будто у нас там находится второй мозг или, по меньшей мере, вспомогательный.

— Пожалуй, сейчас вспомогательный мозг мне пришелся бы кстати.

Это почему?

— Кажется, мой основной уже битком забит.

Ну что вы, я уверен, там еще полным-полно места. Просто читайте дальше, и мы доберемся до цели!

Почему музыка навевает воспоминания?

Мы еще многого не знаем о том, как формируются воспоминания, но есть мнение, что мозг собирает и хранит их частями, а не целиком. Вот почему какое-нибудь музыкальное произведение может оказаться особенно ярким кусочком воспоминания, который потянет за собой все остальные его части.

— То есть воспоминания приходят к нам по частям?

Трудно утверждать это наверняка, но похоже на то. Нейробиологи (ученые, которые изучают мозг и нервную систему) в течение многих лет используют сканирование мозга и сложные эксперименты, чтобы узнать, как и где формируются воспоминания. Полученные ими данные позволяют предположить, что отдельное воспоминание может создаваться в какой-то одной части мозга, но храниться — в нескольких разных местах. Другими словами, где-то по дороге воспоминание разбивается на части. И когда мы пытаемся что-то вспомнить, то заставляем нейроны посылать сигналы во все эти места, чтобы воссоздать целое. Чем-то похоже на головоломку, в которой нужно соединить точки, чтобы в конце получить всю картинку.

— Но зачем мозгу такие сложности? Почему просто не хранить все в одном месте?

Возможно, это позволяет мозгу многократно использовать похожие кусочки воспоминаний вместо того, чтобы создавать каждое новое с нуля, и тем самым помогает увеличивать доступное пространство памяти. И, наверное, так легче систематизировать воспоминания и разбираться в них. Например, воспоминание о яблоке можно разделить на части и связать с другими воспоминаниями, скажем, о пожарных машинах, теннисных мячах и бананах. И если мы подумаем о яблоке, то сможем быстро создать его мысленный образ, сравнивая с другими «красными предметами», «маленькими шарообразными предметами» и «фруктами». В этом случае нам не нужно хранить информацию обо всех мелких деталях каждого нового предмета, с которым мы сталкиваемся. Достаточно сохранить в памяти лишь то, что отличает его от других похожих вещей. Так можно уменьшить количество информации в каждом воспоминании и сэкономить общее пространство памяти. Теперь понятно?

— Думаю, да. Но как именно создаются воспоминания? Как они выглядят?

Нейробиологи почти уверены, что краткосрочные (или временные) воспоминания создаются путем соединения групп нейронов (или клеток мозга) в закольцованные цепи, или петли. Нейроны похожи на микроскопических осьминогов с тысячами щупалец. Каждая клетка может соединяться с тысячами других, отращивая щупальце в направлении каждой из них. Миллиарды нейронов в нашем мозге создают триллионы щупальцевых связей, в результате чего образуется колоссальная, неописуемо сложная паутина взаимных контактов. Но нервные сигналы (или импульсы) не могут с одинаковой легкостью двигаться по всем щупальцам. Одни щупальца позволяют сигналам свободно проходить между клетками, другие полностью их блокируют, а третьи обеспечивают более или менее хорошую проходимость. Когда мы формируем новое воспоминание, наш мозг изменяет способ взаимодействия нейронов и создает уникальную модель нейронной связи, усиливая поток сигналов между конкретной группой нейронов, соединенных в одну большую петлю или цепь щупалец.

— Пока понятно…

Но это изменение является лишь временным, и для того, чтобы сохранить воспоминание больше чем на пару часов, его нужно превратить в долговременное. Об этом механизме нейробиологи знают гораздо меньше, но многие считают, что он связан с отращиванием новых, постоянных щупальцевых связей между клетками. Поэтому, когда мы учимся и запоминаем новые вещи, наш мозг постоянно переделывает сам себя, выстраивая новые цепи и петли, по которым могут проходить потоки нервных сигналов. И тогда нам остается только активизировать какую-нибудь одну часть воспоминания, например услышать отрывок музыкального произведения, чтобы сигнал почти автоматически прошел по всей остальной цепи и принес с собой остальные детали этого произведения и всего, что у нас с ним ассоциируется. Однако следует отметить, что это лишь гипотеза, и никаких точных сведений о том, как на самом деле формируются долговременные воспоминания, у нас пока нет.

— А почему?

Потому что в отличие от временных (или краткосрочных) воспоминаний, за формированием которых наблюдать довольно несложно, изучение долгосрочных воспоминаний требует постоянной работы с одними и теми же людьми на протяжении нескольких лет или даже десятилетий. Кроме того, очень трудно сравнивать старые воспоминания с событиями, которые их вызвали, поскольку эти события могли произойти так давно, что никаких точных описаний того, что было на самом деле, просто не сохранилось.

— Но все же интересно знать, где в мозге хранятся воспоминания? Может быть, подобно старым, вышедшим из моды вещам, они валяются в каком-нибудь пыльном чулане?

Тут тоже трудно сказать что-нибудь определенное, поскольку долговременные воспоминания слишком трудно изучать. Но мы почти уверены, что они формируются в передней части мозга, которую называют префронтальной корой. Оттуда они либо исчезают (если событие забывается), либо переводятся в какие-то другие области мозга и там превращаются в постоянные, долговременные воспоминания.

— Но откуда мы знаем, что они формируются в передней части мозга?

Потому что люди, у которых эта область повреждена, не могут формировать новые воспоминания. Они могут чувствовать себя прекрасно во всех других отношениях, но теряют способность запомнить что-нибудь новое.

— Странно.

Кроме того, у приматов (таких как люди и обезьяны), префронтальная область коры головного мозга намного больше, чем у других животных. Этим можно объяснить, почему мы (и другие приматы) проявляем больше способностей к обучению, чем большинство других животных.[33] Мы лучше учимся в первую очередь потому, что легче запоминаем информацию.

— Так значит обучение и запоминание — это одно и то же?

Нет, но первого не может быть без второго. Представьте, что вы научились чему-то новому, скажем, вызубрили таблицу умножения, а через неделю полностью ее забыли. А теперь скажите, вы на самом деле выучили таблицу умножения или просто помнили ее какое-то время?

— Ах вот в чем дело. Теперь понятно.

Если кратковременные воспоминания не сделать постоянными, они сотрутся и не помогут нам ничему научиться. Другими словами, мы не сможем учиться, если не будем формировать долговременные воспоминания. Кстати, этим отчасти можно объяснить, почему пожилые люди быстрее забывают и хуже учатся, чем молодые. С возрастом мозг теряет гибкость и способность к формированию новых связей. Вот почему старикам труднее что-то запомнить или научиться чему-то новому. С другой стороны, детский мозг настолько пластичен, что в нем постоянно образуются новые связи. Иногда это приводит к внезапному соединению воспоминаний, никак не связанных между собой, к чему-то похожему на «короткое замыкание». Возможно, как раз по этой причине дети часто вспоминают то, чего не было, и, может быть, по той же причине у них чаще, чем у взрослых, возникает ощущение дежавю.[34]

— Теперь понятно, почему одни вещи я способен вспомнить, а другие нет.

Это какие?

— Ну, например, я легко могу вспомнить все слова моих любимых песен. Но мне трудно вспомнить телефоны моих друзей, не заглядывая в записную книжку. А еще труднее вспоминать имена людей и исторические даты в школе.

Как я уже сказал, в этой области есть еще много такого, чего мы не знаем. Но психологи и нейробиологи уже давно подметили, что люди легче формируют воспоминания и учатся, если используют для этого образы, звуки и запахи, а не только одни слова или числа.

— Значит, картины и музыка помогают сделать воспоминания более устойчивыми?

Вроде того. И, возможно, поэтому музыка способна пробуждать воспоминания о событиях многолетней давности. Если музыка была самой яркой частью события, то ее звуки активизируют всю остальную «цепь» воспоминания, о которой мы говорили ранее. Но этот механизм можно заставить работать в обратном направлении и использовать для запоминания вещей, которые трудно запомнить другими способами.

— Это как?

Иногда мы не можем запомнить имена, даты или номера потому, что они представляются нашему мозгу слишком «обычными» или «неинтересными». Некоторые люди справляются с этой проблемой с помощью специальных приемов запоминания, таких как привязывание слова к образу или числа — к звуку. Такие уловки помогут нам, в случае необходимости, «почувствовать запах» ответа на задачу «12 х 12» или «увидеть» образ, который поможет вспомнить имя человека.

— Что-то я не совсем понял.

Скажем, вам нужно запомнить имена премьер-министров Великобритании. Тони Блеру вы можете дать имя Тони Кучерявый и мысленно нарисовать дом на Даунинг-стрит, 10, а рядом с ним мужчину в строгом костюме, покрытого таким количеством кудрявых локонов, что они лезут из рукавов пиджака и ворота рубашки, полностью закрывая ему лицо.

И когда на контрольной или на экзамене вам достанется вопрос «Премьер-министры», одного вида этих слов будет достаточно, чтобы вызвать в памяти образ Тони Кучерявого, покрытого длинными, вьющимися локонами.

И чем чаще вы будете так поступать, тем лучше будет запоминаться учебный материал. Это станет для вашего мозга чем-то вроде «тренировки памяти».

— Замечательно! Я запомню все, что написано в учебниках, сдам все экзамены на «отлично», а потом… ой, погодите минутку…

Что случилось?

— Не могу вспомнить, куда я ее положил.

Что, вашу книгу?

— Нет, сумку с учебниками.

Тогда не теряйте времени и начинайте тренировать память.

Зачем нам нужен сон?

Сон помогает переводить мозг в режим ожидания, чтобы он мог спокойно заняться учебой, строительством воспоминаний и самосовершенствованием. В любом случае, без сна мы не можем долго оставаться здоровыми.

— Странно. Зачем мозгу режим ожидания? Он что, пытается сэкономить энергию?

Дело не в этом. Во всяком случае, если бы речь шла только об экономии, сон не стал бы самым лучшим решением проблемы.

— Что вы этим хотите сказать?

Действительно, во время сна наш организм использует в целом намного меньше энергии, чем в состоянии бодрствования. В этом отношении все логично. Обычно мы спим лежа, и поэтому мышцам ног, спины и шеи не нужно напрягаться, чтобы удерживать тело в вертикальном положении. Кроме того, мы почти не двигаемся, и другие мышцы тоже могут расслабиться. Наши глаза закрыты, и это позволяет мозгу экономить огромное количество энергии, которая расходуется в часы бодрствования на обработку непрерывного потока изображений, поступающих от органов зрения со скоростью несколько тысяч в минуту. Но даже когда наше тело отдыхает во время сна, мозг остается активным. И даже очень активным.

— А чем же он занимается?

Нейробиологи до сих пор ищут ответ на этот вопрос. Но они уже многое узнали, сканируя мозг добровольцев во время сна, и считают, что во сне мозг, скорее всего, занимается обучением и формированием воспоминаний.

— Но неужели для этого нам нужно спать? Ведь мы все время учимся и что-то запоминаем, разве не так?

Да, все так, но это происходит не по волшебству. Наш мозг обрабатывает информацию о вещах, которые мы видим, слышим, пробуем на вкус и чувствуем, а потом использует этот опыт для создания воспоминаний. Срок существования этих воспоминаний может быть разным, от нескольких секунд до всей жизни. Одни воспоминания превращаются в знания, другие нет. Все зависит от того, как долго они сохраняются в памяти.

— А с чем это связано?

Как это получается, пока еще не ясно, но похоже на то, что долговременные воспоминания и знания хранятся в мозге не так, как воспоминания, которые живут недолго (и легко забываются).[35] Кратковременные воспоминания формируются с помощью незначительных, временных изменений в способах взаимодействия нервных клеток друг с другом. Но когда формируются долговременные воспоминания, мозг фактически переделывает себя — выращивает и строит новые связи между нервными клетками и надолго изменяет формы и структуры во многих своих участках. Почти как компьютер, который перестраивает структуру электронных схем, чтобы сделать себе апгрейд.

— Вот здорово! Звучит очень даже круто.

Что да, то да. И чтобы этот апгрейд прошел успешно, нам лучше ему не мешать. И вот тут на сцену выходит сон. Он отключает на время наши несущественные функции и чувства, чтобы предотвратить проблемы во время «апгрейда памяти», который проводится в конце каждого дня.

В любом случае, надо полагать, что это действительно необходимо для эффективной работы мозга, поскольку то же самое делает большинство высокоразвитых животных.

Ведь, если подумать, то спать в условиях дикой природы очень рискованно. Спящее животное становится идеальным поздним ужином для ленивого хищника. Некоторые животные во время сна поочередно отключают половины своего мозга, чтобы оставаться настороже. Но похоже, что нашему мозгу для сохранения работоспособности требуется сон в состоянии полного покоя. Может быть, потому, что мы больше учимся, больше запоминаем и делаем это более сложными способами, чем любое другое животное.[36]

— А что будет, если человек решит совсем не спать?

Рано или поздно природа возьмет свое, и мозг погрузит его в сон, желает человек того или нет. Но у некоторых людей бывают расстройства сна, такие как бессонница, которые не дают им спать несколько дней (или вернее ночей) подряд. Эти люди (а некоторые из них в ходе экспериментов не смыкали глаз в течение долгого времени) обычно страдают от последствий лишения сна, испытывая головные боли, ухудшение памяти, спутанность сознания и трудности с обучением.

— Так сколько же сна нам нужно?

Это может зависеть от типа конституции организма, возраста и уровня активности в течение дня. Большинству взрослых для нормальной жизнедеятельности требуется, по меньшей мере, шесть часов, в то время как детям и подросткам нужно как минимум восемь часов. По всей видимости, это вполне оправданно, ведь в школе нужно много учиться и запоминать. Отдельные выдающиеся личности, такие как знаменитый художник, изобретатель и всесторонний гений Леонардо да Винчи, пытались втиснуть в сутки как можно больше часов продуктивной работы, для чего спали понемногу, но часто (Леонардо посвящал сну тридцать минут из каждых четырех часов, днем и ночью, то есть в целом спал по три часа в сутки). Однако нет никаких доказательств того, что этот режим действует лучше, чем непрерывный и глубокий ночной сон. Плюс ко всему, ложиться спать через каждые четыре часа вроде как неудобно, ведь мы не грудные младенцы.

— Нет, это не для меня. Я настоящий соня. С удовольствием спал бы целыми днями, если б мог.

Вообще-то, как показывает практика, слишком много спать тоже не очень полезно. Исследователи установили, что люди, которые спят слишком много (или слишком долго за один раз) тоже могут страдать спутанностью сознания и испытывать трудности с обучением. В придачу ко всему, это не очень хорошо для организма, поскольку во сне замедляется обмен веществ, что приводит к потере мышечной массы и накоплению жира.

— А какой продолжительности сон следует считать идеальным?

Для взрослых, вероятно, от шести до восьми часов, для детей — от восьми до десяти. Так что если вам вставать в школу в 7 утра, то где-то между 9 и 11 часами вечера вы должны уже спать (а не просто лежать в кровати). Если вы не заснете до полуночи, то назавтра в школе сможете усвоить меньше знаний.

— А что если я отправлюсь спать в полночь, но встану в школу примерно в 10 утра? Тогда продолжительность сна окажется той же самой, правильно?

В теории да, но я не уверен, что ваши родители или учителя очень обрадуются, когда вы начнете каждый день на час или два опаздывать на занятия.

— Но если все будут делать то же самое, то по утрам в постели будет валяться вся школа!

Так-то оно так, но тогда вам придется оставаться в школе на несколько часов дольше, чтобы наверстать пропущенные уроки.

— Ну уж нетушки! Тогда получится, что каждый день мне придется оставаться после уроков! Пожалуй, нужно еще раз это обдумать.

Не буду вам мешать. А я пойду делать апгрейд своей программе просмотра художественных сновидений.

Наука и жизнь: сила сна

Слишком мало спите? Постарайтесь преодолеть эту скверную привычку, потому что этим вы мешаете себе добиться успеха. Вот несколько вещей, в которых вы можете преуспеть, если каждую ночь будете спать от восьми до десяти часов:

Математика, наука, география, языки: благодаря улучшению памяти и концентрации внимания вам будет легче решать задачи и теоремы, запоминать новые факты и слова.

Искусство, музыка, танцы: достаточное количество сна поможет развить творческое мышление и моторные (или физические) навыки.

Спорт и игры: в дополнение к развитию моторных навыков у вас улучшатся рефлексы и реакция. Плюс к тому, сон поможет организму быстрее восстанавливаться после травм.

Полеты: конечно, сон не поможет вам реально научиться летать, но зато вы сможете чаще мечтать о полетах и со временем научитесь делать это настолько хорошо, что сумеете искоренить преступность или спасти мир — во сне. Лично мне помогает.

Можем ли мы научиться читать чужие мысли и передвигать предметы силой своей мысли?

Пока нет никаких признаков того, что мы когда-нибудь сможем это делать с помощью одних только наших мозгов. Но некоторые люди могут общаться с машинами и управлять ими, используя свои мысли, — с помощью имплантированных в мозг электронных чипов.

— Так вы считаете, что научиться читать мысли и развить в себе экстрасенсорные способности невозможно?

Я этого не сказал. Просто очень многие люди объявляют себя телепатами (это те, кто читает чужие мысли) и телекинетиками (те, кто способен передвигать предметы силой мысли), но пока что нет никаких доказательств (или даже достоверных свидетельств), что они действительно способны делать то, о чем заявляют.

— А как же те экстрасенсы и телепаты, которых показывают по телевизору?

В большинстве случаев это легко объяснить. Эти люди используют хитрые трюки и приемы, чтобы все поверили, будто они обладают сверхъестественными или экстрасенсорными способностями, которых на самом деле у них нет. Телепаты и экстрасенсы часто применяют нечестные приемы внушения, используя специфические слова, фразы или жесты, которые вызывают в мыслях людей определенные слова или образы. Затем они делают вид, что «читают» мысли человека, и говорят ему, о чем он думает, хотя на самом деле это они вложили ему в голову нужную им мысль.

— Но это невозможно. Со мной такой номер не пройдет.

Вы в этом уверены? Хорошо. Тогда подумайте о какой-нибудь вещи: может быть, связанной с ранним детством; о том, что вы очень хотели бы получить на Рождество; о мечте, которая должна была умчать вас в дальние дали… она была вашей навязчивой идеей, которую вы постоянно прокручивали в голове… а теперь сосредоточьтесь и еще несколько раз прокрутите ее образ в своем воображении… Отлично.

— Что отлично?

Мне кажется, вы представили велосипед, я прав?

— Что?! Откуда вы узнали?

Дело в том, что я сам вложил этот образ вам в голову с помощью ключевых слов и предложений. Если бы прием не сработал — не беда. Но все прошло, как по нотам. Перечитайте еще раз мои указания, и вам станет ясно, как я это сделал: вещи… связанной с ранним детством… очень хотели (рифмуется в велик)… умчать вас в дальние дали (ассоциируется с педали)… прокрутите… и так далее. Это всего лишь примитивный пример того, как могут действовать опытные «маги» и «гипнотизеры». В современной психологии эта технология воздействия на людей называется нейролингвистическим программированием (или НЛП), потому что язык (или лингвистика) используется для того, чтобы «запрограммировать» чьи-то нейроны (или клетки мозга) на создание заданного образа или воспоминания.

— И что, они все нас так обманывают?

Не все. Некоторые из этих артистов способны подмечать малейшие особенности одежды, внешности, речи, движений рта и глаз «жертвы», и на основании этих наблюдений — строить предположения о возможном характере ее мыслей. Затем они используют наводящие вопросы, чтобы повысить вероятность правильного угадывания, или применяют НЛП, чтобы слегка изменить направление мыслей человека. Сложите все это вместе, и получится вполне убедительный сеанс телепатии. Однако это всего лишь трюк. На самом деле они не могут извлечь информацию прямо из мозга другого человека. Так же нечестно действуют и «специалисты» по телекинезу. Многие из них заявляют, что способны передвигать стаканы, сгибать ложки и всякое прочее, но в действительности движение предметов осуществляется с помощью незаметной проволочки, или «предмет воздействия» подвергается специальной обработке, в результате которой начинает двигаться или гнуться при малейшем изменении температуры или давления.

— Хорошо, пусть никто пока не обладает вышеперечисленными сверхспособностями. Но ведь это не значит, что и в будущем такие способности ни у кого не появятся?

Конечно, мы не можем этого знать наверняка. Но никаких свидетельств реального существования телепатии или телекинеза у нас пока что нет, и ученые не особенно стараются их получить.

— Но может быть когда-нибудь развитие нашего мозга приведет к тому, что мы сможем все это делать?

Вероятность этого крайне мала по двум главным причинам. Во-первых, неясно, как должен развиваться мозг, чтобы обрести такие способности. Некоторые парапсихологи (люди, которые используют наукообразные методы для изучения необъяснимых «сверхъестественных» явлений вроде телепатии и телекинеза) отмечают, что мозг создает магнитное поле, и считают, что, научившись управлять этим полем или усиливать его, мы сможем передавать сигналы мозгу других людей. Или даже использовать его для перемещения металлических предметов, как это делает электромагнит.

— И это сработает?

Вряд ли, поскольку поле, которое создает мозг, настолько слабое, что неспособно сдвинуть с места самый легкий предмет или послать даже самый слабый сигнал.

— Жаль. Ну а вторая причина в чем?

Человеческий мозг уже практически перестал развиваться. И если в будущем не возникнет какого-то невероятного преимущества, которое нам сможет дать способность к телепатии или телекинезу, то у нашего мозга не появится никакой серьезной причины к этому стремиться.

— Но если бы мы могли таким образом передвигать вещи и болтать с людьми, это было бы так прикольно!

Не сомневаюсь. Но мы прекрасно проживем и в том случае, если будем передвигать вещи с помощью рук и ног и разговаривать, используя голос, язык и слух. Другими словами, никакой острой потребности в развитии сверхъестественных способностей у нас нет. Но некоторые энтузиасты считают, что мы сможем это делать с помощью определенных технологий. Кстати, первые люди, которые могут общаться и перемещать вещи, используя силу мозга, уже появились.

— Правда? Но ведь вы сказали…

Я сказал, что никто не может этого делать, используя только силу мозга. Однако с помощью имплантированного в мозг микрочипа, одному или двум испытуемым удалось использовать мысли для переключения телевизионных каналов, перемещения компьютерного курсора и даже для отправки сообщений по электронной почте.

— Неужели?

В самом деле. После имплантации эти чипы могут улавливать электрические сигналы в мозге, преобразовывать их в команды и передавать эти команды компьютерам и другим устройствам. Они предназначены для людей, которые оказались парализованными в результате несчастных случаев или болезней, чтобы общаться и использовать технические устройства даже без помощи голоса и конечностей. Возможно, в будущем подобные чипы можно будет имплантировать даже здоровым людям, чтобы они могли открывать двери, включать свет или писать письма с помощью мыслей. Возможно даже, что такие чипы позволят нам создать совершенно новый способ передачи информации от мозга к мозгу, что-то вроде компьютеризованной телепатии. Эксперты уже успели окрестить его «техлепатией».

— Это будет потрясающе! Супергерой, умеющий читать мысли, что-то вроде киборга!

Только имейте в виду, что вам нужно будет владеть этими способностями в совершенстве, если вы хотите, чтобы у вас остались друзья.

— Это почему?

Ну, вы же не хотите, чтобы люди слышали все, о чем вы думаете?

— Вот черт! Это мне и в голову не пришло.

Наука и жизнь: десять вещей, о которых не следует думать во время телепатической болтовни

1. Надо же, какой у тебя громадный прыщ…

2. Фу. Если бы у моей собаки был такой запах изо рта, я кормила бы ее тик-таком.

3. На самом деле от этой группы меня просто тошнит. Я лишь притворяюсь ее фанатом, потому что ты от нее без ума.

4. Скучно, скучно, скууууучно.

5. Мне нужно сменить пароль компьютера. «1234» даже полный идиот расколет.

6. Дебби была права. Ты зануда.

7…и прическа у тебя идиотская.

8. Если я промолчу, она не догадается, что это сделала я. В том смысле, что наговорить на нее мог кто угодно…

9. Не забыла ли я утром надеть чистые трусы?

10…или на этой неделе?

В чем разница между компьютером и мозгом?

Мозг совсем по-другому устроен, у него иное предназначение, и он совсем иначе обрабатывает информацию, благодаря чему мозг — во всяком случае, пока — обладает гораздо большей гибкостью и мощностью, чем компьютер.

— Не может такого быть. Компьютеры думают намного быстрее, чем мы, разве не так?

На самом деле нет. И если хотите знать, компьютеры вообще не думают.

— Но разве компьютеры — это не то же самое, что электронные мозги? А мозги — это не что-то вроде компьютеров из мяса?

В каком-то смысле, да. Но в остальных — с какой стороны ни посмотри — мозг и компьютер очень сильно отличаются друг от друга.

— И чем же?

Прежде всего они очень сильно различаются по составу и структуре, и от их устройства зависит то, как каждый из них работает и что они реально могут или не могут делать.

— Но тогда расскажите, как устроен компьютер.

Это довольно долгая история, но если вы пообещаете запастись терпением, я попробую. Итак…

Когда мы смотрим на компьютер, то видим экран, клавиатуру и мышку. Но это всего лишь устройства ввода/вывода. Внутри все компьютеры состоят из электронных схем (или цепей). Они скомпонованы и соединены в сложные разветвляющиеся структуры и содержат тысячи маленьких электронных ворот или переключателей. Изменение конфигурации открытых и закрытых ворот (включенных и выключенных переключателей) позволяет компьютеру обрабатывать и хранить информацию, используя простой логический код. Самые ранние компьютеры были механическими и могли оперировать только цифрами, работая как хорошие калькуляторы. Позднее у компьютеров появились электронные переключатели, которые управлялись электронными лампами, что привело к появлению компьютеров размером с комнату, способных производить более сложные вычисления. Но они не могли заниматься решением больше чем одной задачи одновременно, и даже для этого требовалось очень много времени (и невероятное количество энергии).

Еще позже лампы заменили электронными переключателями другого типа, которые назывались транзисторами. Эти компьютеры намного меньше и надежнее, работали быстрее и позволяли обрабатывать информацию разного типа, решать больше одной задачи сразу и составлять программы для выполнения широкого спектра функций. Вскоре сотни таких транзисторных переключателей стали размещать на маленьких, плоских печатных платах. Затем инженеры нашли способ втиснуть тысячи таких переключателей в один крошечный кремниевый микрочип. (К тому времени компьютеры стали достаточно маленькими, чтобы их можно было размещать на столах, и достаточно дешевыми, чтобы их мог приобрести почти каждый желающий).

И наконец, инженеры-компьютерщики научились умещать все необходимые компьютеру схемы в одном-единственном чипе, который назвали микропроцессором. Вот он и является основой всех современных настольных компьютеров и ноутбуков (не говоря уже о мобильных телефонах и других оснащенных компьютерами устройствах).

— Да. История получилась действительно долгая.

Я предупреждал.

— Ну и чем же эта штуковина отличается от мозга?

Так же как компьютер, мозг состоит из цепей, скомпонованных в разветвляющиеся структуры, и обрабатывает информацию, используя логику. Но вместо транзисторов у мозга есть нервные клетки, или нейроны. Нейроны не просто проводят и включают электрические токи, как это делают металлические провода и схемы. Вместо этого они передают сигналы с помощью сверхскоростного движения заряженных молекул (в основном натрия и калия) и специальных химических передатчиков, которые называются нейротрансмиттерами. Сигнал проходит, подобно волне, от одного конца длинного и тонкого нейрона до другого, словно по шипящему бикфордовому шнуру.

Дошедший до конца нейрона сигнал запускает там механизм высвобождения нейротрансмиттеров, которые могут заставить или не заставить следующий нейрон послать свой собственный сигнал. Кроме того, место соединения (или синапс) двух нейронов можно настроить так, чтобы сигнал проходил через него с большей или меньшей легкостью. Это значит, что нейрон может сделать больше, чем простой электронный переключатель, поскольку кроме состояний «открыто» и «закрыто» он может находиться в нескольких промежуточных состояниях (что-то вроде «наполовину открыто» или «частично прикрыто»). Вот поэтому — и еще потому, что из нейронных «цепей» можно создать намного более сложные разветвляющиеся структуры, чем из электронных, — мозг способен обрабатывать гораздо больше информации, чем компьютер, и делать это гораздо быстрее.

— А вот и нет, ничего подобного. Мой компьютер производит вычисления намного быстрее, чем я. К тому же он способен хранить в памяти тысячи картинок и слов, и никогда ничего не забывает. Мне не по силам запомнить даже малую часть этой информации, и, кроме того, я постоянно все забываю.

Это правда, что компьютеры намного быстрее мозга оперируют голыми цифрами. И принцип их устройства позволяет им доставать из памяти слова и изображения намного легче, чем нам. Хотите верьте, хотите нет, но наш мозг способен обрабатывать больше информации, чем даже самый мощный компьютер, и делает это каждый день. Например, как ведет себя ваш компьютер, когда вы пробуете открыть картинку с очень высоким разрешением или загрузить целый фильм? Он открывает ее мгновенно, или ему требуется на это какое-то время?

— Обычно он ужасно тормозит.

Правильно. И пока он пытается это сделать, другие программы — вроде окон интернет-браузера — тоже замедляют работу. Причина в том, что для работы с детальными изображениями и видеофильмами требуется очень много памяти и вычислительной мощности. Но ресурсы памяти и производительности компьютера ограничены, и поэтому, чтобы выполнить все поставленные задачи, ему приходится делить их между обработкой изображений и другими программами. Такое разделение приводит к увеличению времени выполнения каждой конкретной задачи.

Что касается нашего мозга, то он умудряется обрабатывать и хранить видеоизображения, поступающие от глаз непрерывно, каждую секунду, в течение всего дня, семь дней в неделю. Мы не запоминаем всех деталей увиденного, потому что мозг просеивает полученные данные, оставляя только самое важное. Тем не менее изображения обрабатываются все до единого. Мы просто не замечаем, что в то самое время, когда о чем-то думаем или занимаемся другими вещами (например, катаемся на велосипеде или разговариваем), этот процесс идет полным ходом. Но если нам это дается легко и естественно, то компьютеру такое количество графических данных обрабатывать не по силам. Собственно говоря, максимальная скорость обработки (или пропускная способность) мозга не просто немного больше, чем у компьютера. Она больше, чем у всех компьютеров в мире вместе взятых. Так-то вот, мистер ПК.

— Получается, что и у мозга, и у компьютера есть память и оба они обрабатывают информацию, просто мозг делает это гораздо лучше. И в этом главная разница между ними?

Вообще-то, разница не только в том, как они работают, но и в том, что они делают. Компьютеры в основном занимаются выполнением программ, обработкой и хранением информации. Мозг тоже делает это, но еще он учится выполнять сложные задания, управляет работой нашего организма, контролирует наше поведение, стимулирует творческую деятельность и формирует сознание. И хотя некоторые компьютеры наделены ограниченной способностью к обучению новым навыкам (таким как игра в шахматы или карты), ни один из них пока не обладает реальным сознанием или креативностью. Кроме того, компьютеры не могут управлять собственным поведением. Они умеют самостоятельно обнаруживать неисправности и приспосабливаться к новой информации, но не в состоянии «думать» так, как это делаем мы. И этого не случится до тех пор, пока не будет создан полноценный Искусственный Интеллект.

— Но разве таких компьютеров еще нет?

Пока нет, но, возможно, их появление — это всего лишь вопрос времени. Что подводит меня к последнему большому различию между мозгом и компьютером.

— И в чем оно состоит?

В том, как быстро они совершенствуются. Человеческий мозг несравнимо мощнее даже самого мощного компьютера. Но на свое развитие он получил примерно 600 миллионов лет форы. История современных электронных компьютеров начинается с 1940-х годов. Тогда они были громадными, размером с комнату, неуклюжими монстрами, о которых я вам рассказывал. То есть они прошли огромный путь модернизации за очень короткое время. Сейчас наш мозг развивается совсем незначительно, если вообще это делает. Но компьютеры совершенствуются с невообразимой скоростью. Так что вполне возможно, что уже недалек тот час, когда они начнут нас догонять.

— И что тогда будет?

Кто знает. Может быть, мы сможем общаться с ними напрямую, используя свой голос, вместо мышки и клавиатуры. (Не просто использовать отдельные слова и команды, а действительно разговаривать с ними и обсуждать любые вопросы). Возможно, мы даже найдем способ делиться воспоминаниями и мыслями, и это позволит нам стать настоящими друзьями. Если, конечно, компьютеры захотят иметь таких друзей, как мы.

— А что если нет?

Ну, мы всегда сможем пригрозить им отключением от сети. Во всяком случае, когда мой комп начинает капризничать, этого обычно хватает, чтобы поставить его на место.

Что такое дежавю, и почему у одних людей оно бывает чаще, чему других?

Возможно, это какая-то «осечка» мозга или просто «ошибка в воспоминаниях». По правде говоря, мы пока еще точно не знаем.

— Осечка?! То есть мозг умеет стрелять? А это не опасно?

Вовсе нет. В каком-то смысле клетки мозга только тем и занимаются, что постоянно «стреляют» электрическими импульсами. Собственно говоря, вы сейчас читаете эти строки лишь благодаря тому, что ваши глаза подают сигналы, которые заставляют расположенный прямо за ними участок мозга выстреливать тысячи нервных импульсов. Даже простое чтение требует от мозга одновременного выполнения нескольких действий. Вам нужно почувствовать буквы и слова на странице, проанализировать и распознать их формы, а затем сравнить их с бесконечным списком предварительно выученных букв, слов и словосочетаний. После этого вам надо связать их с идеями и концепциями, чтобы понять смысл целого предложения. Все это происходит в течение нескольких секунд, но на каждом этапе сотни нервных клеток должны сделать выстрелы, каждый из которых приведет в действие пусковые механизмы сотен других клеток. Если бы мы могли посмотреть, что делается внутри мозга во время чтения, это было бы похоже на нескончаемую беспорядочную пальбу.

— Вот это жесть! Даже страшно становится.

Да, звучит пугающе, знаю. Но по большей части вся эта стрельба невероятно хорошо организована. Все клетки стреляют в строго определенной последовательности, и сигналы разделяются, разветвляются и перегруппировываются в точно установленном порядке, порождающем мысли, воспоминания и действия.

— Значит, каждый раз, когда случается осечка, у нас возникает дежавю?

Нет, не каждый. Единичные «осечки» случаются постоянно, но благодаря тому, что количество нервных клеток исчисляется миллиардами, а соединений между ними — триллионами, сигналам почти всегда удается очень легко обходить места, где происходят осечки. По всей видимости, феномен дежавю связан с одним специфическим видом осечек, которые возникают только во время формирования новых воспоминаний. Но поскольку дежавю бывает не очень часто, такого рода осечки являются, скорее, исключением, чем правилом. Хотя, конечно, одни люди подвержены дежавю больше других.

— Хорошо, но при чем тут воспоминания?

Некоторые ученые считают, что воспоминания хранятся не целиком, а частями, и, возможно, это как-то связано с механизмом дежавю. Обычно мы получаем опыт (то, что увидели, услышали или почувствовали) и храним его в форме воспоминания.[37] Через какое-то время, когда мы видим, слышим или чувствуем что-то похожее, наш мозг воссоздает это воспоминание и сравнивает его с новым опытом, позволяя нам его объяснить и использовать как урок. Представьте, что в какой-нибудь песне вы впервые услышали своеобразный ритм ударных. Через какое-то время вы слышите похожий ритм в другой песне. В подобных случаях ваш мозг обычно вызывает воспоминание о первой песне и сравнивает то, что вы слышите сейчас, с воссозданным воспоминанием о том, что вы слышали тогда. Это позволяет вам осознать, что одна песня отличается от другой. Дошло?

— Вроде бы да…

Вот и отлично. Короче говоря, дежавю может возникать в случае незначительных осечек в процессе формирования воспоминаний. Это может заставить воспоминание о ритме барабана сформироваться раньше, чем вы зарегистрируете его как новый опыт, и вызвать ошибочное ощущение того, что вы его помните, когда на самом деле вы испытываете его впервые. У большинства из нас это чувство появляется довольно редко и поэтому заставляет удивляться. Хотя, конечно, одни люди подвержены дежавю больше других…

— Но почему… Эй, погодите минуту, вы это уже говорили.

Нет, не говорил.

— Нет, сказали. Вы сказали… Ааа! Я понял, вы меня разыграли. Очень смешно.

Ха-ха. Прошу прощения. Не сдержался.

— Не стоит извиняться. Ну а как насчет ошибок в воспоминаниях?

Другая разновидность дежавю может заключаться в том, что человек, у которого оно возникло, думает, что видел или слышал что-то раньше, но в действительности этого не было. Он мог видеть что-то похожее и на самом деле вспоминает именно это, но его воспоминание оказывается неправильным.

— А такое возможно? Я в том смысле, что человек либо помнит то, что было, либо нет. Разве не так? Во всяком случае, мне так всегда казалось.

Как ни странно, но «неправильные» воспоминания — это довольно распространенное явление. Все дело в том, что мы не возрождаем воспоминания (такие как образы и звуки) целиком, как это делает компьютер. Как я уже говорил, воспоминания, по всей видимости, хранятся по частям в разных участках мозга. И поэтому, когда мы что-то вспоминаем, то просто воссоздаем образ, звук или чувство, снова складывая их из этих кусочков. Иногда целое складывается идеально. Но гораздо чаще какие-то кусочки успевают потеряться, и тогда вы можете вспомнить свой пятый день рождения, но (если у вас не сохранилось фотографий) не сумеете припомнить, какого цвета были на вас носки. И тогда в процессе творческого воссоздания вы можете воспользоваться кусочками других воспоминаний — или даже опыта, которого никогда не получали. Экспериментальным путем ученые установили, что время от времени это делает большинство людей. Другими словами, вы можете быть абсолютно уверены, что на свой пятый день рождения щеголяли в белых носочках… когда в действительности были в них на своем седьмом дне рождения… а на вашем пятом дне рождения белые носочки были на ногах у вашего лучшего друга… а на вас были белые кроссовки и серые носки, и так далее. Допустить такую ошибку можно очень легко.

— То есть некоторые люди пытаются подстраивать старые воспоминания под какие-то новые вещи?

Совершенно верно. Однако мы пока ничего не знаем наверняка, потому что состояние дежавю возникает не очень часто, и трудно поймать кого-то в момент формирования дежавю и просканировать его мозг. И это сильно затрудняет ученым изучение данного явления. Хотя, конечно, одни люди подвержены дежавю больше других.

— Вы это уже говорили.

Нет, не говорил.

— Нет, говорили. Вы… Ооой! Я снова купился!!

Ха-ха.

Наука и жизнь: объяснения уже испытанных ощущений не примере коров

Дежавю: ощущение, что вы уже видели эту корову раньше.

Дежаму: ощущение, что вы слышали мычание этой коровы раньше.

Дежабу: ощущение, что эта корова пугала вас раньше.

ДежаО!: да, раньше она тоже была такой толстой.

БОЛЬШИЕ вопросы

Некоторые вопросы оказываются настолько огромными, что даже ученые не могут ответить на них ничего определенного. Попробуйте, к примеру, поломать голову над этим:

Вам пришел новый вопрос:

Имя: Эшли

Вопрос: Что будет через 100 тысяч миллионов лет?

К сожалению, Эшли, у меня нет ответа. Но я буду счастлив, если люди сумеют дожить до той поры и увидеть все своими глазами.

Нас всех привлекают исключительные вещи. Самые большие, самые маленькие, самые горячие и самые твердые. Даже если мы знаем, что никогда в жизни их не придется увидеть, сама возможность подумать о подобных вещах заставляет воспринимать окружающий мир не таким ординарным и обыденным.

Поэтому сейчас мы устроим пиршество для любителей всего экстраординарного. Мы познакомимся с животным, которое живет дольше всех на свете, с самой смертоносной в мире болезнью и узнаем, что может быть мокрее воды.

А теперь перейдем к автору следующего вопроса:

Вам пришел новый вопрос:

Имя: Камилла

Вопрос: Каковы размеры Вселенной нам реально надо узнать дело срочное спасибохх

Да, дело реально серьезное. Может, вы защищаете мир от вторжения инопланетян? Или собираетесь в другую Вселенную, и вам нужно срочно отправляться в путь?

В любом случае, прошу прощения за то, что не ответил, и очень надеюсь, что вы сами сумели узнать ответ вовремя. Ах да, и желаю удачи.

Какие живые создания считаются самыми маленькими и самыми большими?

В зависимости от того, как их измерять. И что подразумевать под словом «живые». Самыми маленькими окажутся либо бактерии, либо вирусы, либо кусочки подвижной ДНК, самыми большими — деревья, грибы или вся планета!

— Не надо мне голову морочить. Я в том смысле, что бактерии и вирусы по-настоящему не живут, разве не так? Они просто… в общем… существуют.

Это с какой стороны посмотреть. Что касается бактерий, то биологи однозначно признают их живыми. А некоторые заходят так далеко, что считают живыми даже вирусы.

— Но мне хотелось услышать о каких-нибудь миниатюрных мышках или блошках или о чем-то типа этого. Ну, вы понимаете, о чем-то таком, что реально передвигается. Питается разными продуктами. Словом, живет.

Но бактерии способны делать все, что вы сказали. И пусть у них нет ног, но многие могут сокращать микроскопические, похожие на мышцы волокна внутри своих тел, чтобы передвигаться и отыскивать еду. У некоторых есть даже маленькие белковые гребные винты, которые называются жгутиками и позволяют им перемещаться в жидкостях подобно моторным лодкам. И хотя у них нет рта, питаться они умеют очень хорошо. Бактерии поглощают питательные вещества (пищей им может служить все, что угодно, — от сахара до металлов), переваривают их с помощью специальных белков (их называют энзимами, или ферментами) и используют для получения энергии или строительства разных структур внутри своих тел. В сущности, они делают то же самое, что любые другие живые существа. Включая нас. Просто мы едим и перевариваем продукты более сложными способами, чем бактерии. Да и вообще, чтобы считаться «живым», просто передвигаться и питаться недостаточно.

— Недостаточно? А как же нам тогда определить, что живое, а что нет?

Дело в том, что принадлежность к живому миру связана, в первую очередь, со способностью или неспособностью тех или иных природных созданий к самоорганизации, а точнее, с их способностью поддерживать жизнедеятельность и размножаться, которая позволяет им самим (и их потомкам) «жить». У бактерий эти способности явно есть, потому что они поглощают питательные вещества, копируют собственную ДНК и воспроизводят себе подобных, разделяясь на две части, одна из которых становится «дочерней» бактерией и продолжает делать то же самое. Вирусы тоже копируют свою ДНК, «собирают себя по частям» в единое целое и воспроизводят потомство. А если вы желаете пойти еще дальше, то могу сообщить, что существуют микроскопические фрагменты подвижной ДНК, так называемые транспозоны (они же — «мобильные генетические элементы», они же — «прыгающие гены»), которые внедряются в клетку ДНК, копируют себя и «выпрыгивают» обратно, чтобы внедриться куда-нибудь еще. В каком-то смысле они тоже самоорганизовываются, воспроизводятся и поддерживают свою жизнедеятельность.

— Выходит, что они тоже живые, да?

Вроде того. Но вирусы и транспозоны не могут всем этим заниматься без посторонней помощи (им приходится заимствовать копировальные механизмы у живых клеток, в которые они вторгаются), и поэтому некоторые биологи не считают их «живыми». Отдельные ученые упорно причисляют их к разряду «живых», но подавляющее большинство сходится на том, что в них сочетаются элементы живых и неживых созданий. То есть они находятся как бы на границе того, что мы называем жизнью. Чтобы не влезать в научные споры, мы будем придерживаться безопасной точки зрения и считать, что самые маленькие живые существа — это бактерии, которые в любом случае намного меньше мышей или блох.

— А насколько меньше?

Длина средней мыши составляет около 12 см, включая хвост, а размер тела средней блохи не превышает 3 мм. Размеры и формы бактерий бывают разными, например, средняя длина широко распространенной кишечной палочки Escherichia coli составляет около 2 микрометров (двух миллионных долей метра или двух тысячных миллиметра). Чтобы вы могли наглядно представить эту величину, скажу, что на острие булавки можно выложить цепочку из тысячи таких палочек. Вирусы и транспозоны еще меньше — от 100 до 200 нанометров (или миллиардных долей метра). Но мы уже решили их дисквалифицировать, и поэтому корона самых крошечных живых созданий достается бактериям, как форме жизни из тех, что нам на данный момент известны.

— Хорошо, с мелочью разобрались. А как насчет самых больших живых созданий? Может, начнем с динозавров?

Некоторые из них действительно были очень большими, но ведь вы спрашивали о самых больших живых созданиях.

— Ладно, тогда с китов. Они больше деревьев и грибов?

Это зависит от конкретного вида китов, деревьев и грибов. На сегодняшний день самым большим животным на Земле является голубой кит, чья длина достигает 34 м. Но если мы говорим о самых больших живых созданиях, то среди деревьев найдется кое-что побольше. Гигантская секвойя вырастает до 90 м в высоту, до 9 м в поперечнике и весит больше шестнадцати голубых китов. И это если принимать во внимание только отдельные деревья.

— Что вы хотите этим сказать?

Некоторые деревья, такие как осинообразный тополь, способны клонировать себя. Дело в том, что из его корней вырастает множество практически одинаковых стволов. Но ученые все равно считают их одним и тем же растением. Если принять их точку зрения, то одно такое «дерево» по имени Пандо в штате Юта живет уже 80 тысяч лет, занимает площадь больше 170 тысяч квадратных метров и весит почти 6 тысяч тонн — примерно столько же, сколько гигантская секвойя, но намного больше по объему.

— А как обстоит дело с грибами?

Точно так же, как осинообразный тополь, некоторые грибы клонируют себя и в конечном итоге занимают огромную территорию. И поскольку неясно, где заканчивается тело одного гриба и начинается тело другого, можно сказать, что все они тоже единое живое создание. Вес одной колонии опят, которая растет в Северной Америке, по оценкам ученых, составляет около 540 тонн, или примерно одну десятую часть гигантской секвойи. Но этот гриб занимает территорию почти в 9 квадратных километров, что делает его самым большим живым созданием с точки зрения занимаемого пространства.

— И больше него никого нет?

Возможно. Но существует гипотеза, согласно которой всю Землю — с ее континентами, океанами, атмосферой и всеми живущими на ней существами — можно считать одним колоссальным живым созданием, или суперорганизмом. В этом случае получится, что самое большое живое создание имеет около 12 800 км в диаметре, а его масса составляет около 5,5 миллиардов триллионов тонн!

— Получается, что самое большое живое создание в мире, это… сам мир?

Получается так.

— Тогда ему, наверное, очень одиноко.

Может, и нет. Не исключено, что где-то в космосе есть другие живые миры, ожидающие встречи с ним. Возможно, когда-нибудь мы сумеем помочь им познакомиться друг с другом.

Какие животные живут дольше всех, и какого возраста они достигают?

Мы не можем быть уверены насчет того, какое животное живет дольше всего, потому что самые старые животные, возможно, еще живы и скрываются в таких местах, где их пока никто не обнаружил. Но из тех, что мы нашли, самыми почтенными долгожителями являются представители одного вида двустворчатых моллюсков, чей возраст может превышать 405 лет!

— Двустворчатые моллюски!?! Скользкие, противные твари типа тех, что продаются в магазинах морепродуктов? А мне казалось, что речь пойдет о черепахах, китах или о ком-то вроде них.

Да, они тоже отличаются завидным долголетием. Галапагосские слоновые черепахи доживают до 177 лет, а гренландские киты — до 211. В принципе, многие крупные животные живут очень долго. Как показывает практика зоопарков, при надлежащем уходе за здоровьем (и чуточке везения) слоны и попугаи могут прожить там до семидесяти лет, а лебеди — больше ста лет!

— А почему они живут так долго?

Точно никто не знает, но существует несколько общих тенденций, позволяющих строить правдоподобные версии. Например, было бы логично предположить, что большое значение имеет размер. Нам известно, что в принципе, чем больше животное, тем дольше оно живет. Это позволяет объяснить, почему гигантские киты и черепахи могут прожить больше ста лет, в то время как у мелких млекопитающих, таких как землеройки, срок жизни не превышает трех лет, а крошечные мушки-поденки живут меньше суток.

— Но ведь тех моллюсков никак не назовешь очень крупными?

Да, действительно. Они не гиганты. Природа создала множество исключений из правила «крупные животные живут дольше», и это заставляет нас признать, что не все здесь так просто. Другая версия основана на том, что срок жизни животного определяется не столько размерами, сколько его активностью. Учитывая тот факт, что крупные животные менее активны, чем мелкие (сравните медлительную черепаху или кита с суетливой землеройкой), можно сделать вывод, что они живут дольше потому, что тратят меньше усилий на оптимальный для них образ жизни. Многим мелким животным почти все свое время и энергию приходится тратить на то, чтобы догонять еду и удирать от хищников — они всегда «на бегу». У крупных животных меньше врагов и не такая подвижная добыча. Например, гренландским китам, чтобы пообедать, достаточно неторопливо проплыть через подводную тучу планктона, а слоновые черепахи охотятся за не слишком резвыми травами и фруктами Галапагосских островов. Что же касается исландской циприны — нашей 405-летней долгожительницы, — то она просто сидит на камне и отцеживает пишу из океанической воды. Для этого много усилий не требуется.

Кстати, проблема старения ее тоже не особенно беспокоит. У циприны нет глаз и ног, и поэтому в преклонном возрасте ей не нужны очки или трость. А седины и морщины ей тоже нипочем, потому что они у нее с самого рождения.

— И дольше этого животного никто не живет?

Если судить с формальной точки зрения, то можно назвать кое-кого постарше. Возможно, вы не считаете губок животными, но ученые относят их к простейшим животным, или примитивным многоклеточным организмам. Если включить их в список претендентов, то пальма первенства достанется так называемым стеклянным губкам, которые способны прожить невообразимо долго — 15 тысяч лет! А если мы перейдем от животных к другим видам живых созданий, то некоторые из них живут даже дольше этого срока.

— Насколько дольше?

Отдельные деревья и растения живут тысячи лет, например остистые межгорные сосны (Pinus longaeva), которые, по некоторым оценкам, способны прожить 5 тысяч лет или дольше. Некоторые другие растения размножаются, выращивая из собственных корней новые растения, то есть, по сути, клонируют сами себя. Такие клонированные растения и деревья растут кустами или рощами, и хотя отдельные их части отмирают, остальные живут дальше, и поэтому всю колонию можно считать одним огромным живым организмом, а его стволы или побеги — частями единого тела, а не отдельными растениями. Если принять в расчет и эти чудеса природы, то самым старым растением на земле следует считать куст тасманского королевского падуба, обнаруженный австралийскими учеными в 1996 году. С помощью химических методов определения возраста они установили, что ему больше 46 тысяч лет!

— Ничего себе! Но уж это живое создание просто обязано быть самым старым. Или нет?

Опять же, все зависит от того, что считать «живым». В условиях полного отсутствия воды или питательных ресурсов некоторые грибы и бактерии могут превратиться в спящие (то есть практически безжизненные) споры и провести в таком состоянии миллионы лет, чтобы вернуться к жизни сразу, как только поблизости появятся вода и пища. Микробиологи обнаружили споры одной бациллы, или палочковидной бактерии, чей возраст превышал 250 миллионов лет, и успешно вернули ее к жизни в лаборатории. Кроме того, подобно растениям, многие грибы и бактерии размножаются, просто отпочковываясь друг от друга, и вырастают в колонии идентичных клонов. В частности, так называемые архебактерии живут больше 3,5 миллиарда лет — с момента появления жизни на Земле — и до сих пор полны сил. Практически они не подвержены старению. Другими словами, они бессмертны.

— Но если одни существа могут жить вечно, то почему другие стареют и умирают?

Еще раз приходится признаться, что никто ничего не может сказать с уверенностью, но некоторые ученые полагают, что это как-то связано с активностью, о которой мы уже говорили выше. У разных организмов разные скорости метаболизма, то есть они с разной скоростью расщепляют пищу и превращают ее в энергию. У простых и маленьких организмов скорость метаболизма, как правило, выше. Чтобы поддерживать жизненные силы, им приходится постоянно питаться и часто жить в высоком темпе. Более крупные и сложные организмы часто могут ограничиться несколькими приемами пищи в день. У них ниже скорость метаболизма, и они менее активны. Считается, что повседневный процесс расщепления пищи и превращения ее в энергию фактически способствует старению, потому что повреждает ДНК внутри клеток. Поэтому чем активнее ведет себя организм, тем быстрее он «сжигает» жизненные ресурсы и ускоряет процесс старения.

— Значит, секрет вечной жизни в том, чтобы делать как можно меньше? Ха! Так я и знал! Ну, тогда с этой самой минуты я просто стану как можно больше валяться на диване перед телевизором, и родители ни за что на свете не смогут меня оттуда согнать! Ха-ха-ха!!

Боюсь, что из этой идеи ничего хорошего не выйдет. Как это ни печально, но эффект, скорее всего, окажется прямо противоположным. Нам необходимо регулярно упражнять тело и мозг, чтобы сохранять молодость и ясность ума. Ничегонеделание неизбежно вызовет проблемы со здоровьем и приведет к ослаблению организма. Исход я из всего, что на данный момент известно ученым, можно однозначно утверждать, что поддержание физической формы — это самый лучший способ продления молодости.

— Однако у того маленького моллюска все получилось как нельзя лучше.

Так у него же нет ни рук, ни ног, ни — на худой конец — даже мозгов.

— А жаль.

Почему больших кошек называют львами, тиграми и леопардами, а большие собаки все равно остаются собаками?

Потому что львы, тигры и леопарды не принадлежат к виду домашних кошек, в то время как собаки всех пород — от чихуахуа до датского дога — относятся к одному виду. Они непохожи лишь потому, что такими их сделали мы — с небольшой помощью собачьей ДНК.

— Хорошо, но если все они относятся к одному виду, то почему собаки разных пород отличаются очень сильно, а кошки нет?

В каком смысле?

— В том смысле, что домашние кошки тоже бывают разных пород, правильно?

Правильно. Короткошерстные, длинношерстные, гладкошерстные сиамские, пушистые персидские…

— Да, но все они более-менее одного размера и формы, правда? На свете нет могучих домашних кошек величиной с волкодава. Или беговых кошек, способных развивать такую же высокую скорость, как борзые собаки. А почему собаки разных пород такие разные?

Ну, с одной стороны, причина в том, что мы сделали их такими специально. А с другой — это объясняется тем, что собаки как вид довольно легко поддаются изменению.

— А в чем причина?

История примерно такова. И собаки, и кошки изначально были дикими животными. Наши доисторические предки заботились лишь о том, чтобы приручить их (или одомашнить) и они могли выполнять полезную для человека работу. Примерно десять тысяч лет назад, когда люди начали выращивать пшеницу и другие злаки, кошкам нашлось достойное дело — удерживать мышей подальше от запасов зерна. Намного позже люди стали превращать их в домашних любимцев и занялись межпородным скрещиванием, чтобы сделать их более пушистыми, привлекательными или необычными на вид. Как бы там ни было на самом деле, но за всю историю своей жизни рядом с человеком у кошек было всего два основных занятия: ловить мышей и создавать домашний уют.

— А что же собаки?

Собак тоже одомашнили тысячи лет назад, возможно даже раньше, чем кошек. Но почти сразу они оказались пригодными для нескольких видов работ. Будучи от природы стайными животными, они не только присоединялись к «стаям» людей и следовали за ними с большей готовностью, чем кошки, но и легко соглашались выполнять сторожевые и охотничьи функции под руководством своих приемных вожаков. Кроме того, в отличие от домашних кошек, которые в основном произошли от прирученных на Ближнем Востоке (где возникло земледелие), собак приручали и использовали как охотников и сторожей во многих частях света, включая Европу, Азию и Африку. Их содержали и разводили по-разному, вследствие чего они и развивались неодинаково. Одни были больше, другие — меньше. Одни были поджарыми и длинноногими, другие — более массивными и мускулистыми.

— Значит, вот в чем причина такого разнообразия форм и размеров?

Не совсем. Это было только начало, и ранние «породы» собак все еще были очень похожими. Большинство известных нам сегодня пород (всего их более 150) было выведено за несколько последних столетий путем скрещивания собак, обладающих нужными людям качествами. В основном это делалось для получения пород, способных выполнять определенные виды работ (охотничьих, беговых, сторожевых и так далее). Еще позднее стали выводить собак необычной внешности, пригодных на роль домашних баловней. Однако, несмотря на такие значительные внешние отличия, все эти доберманы, таксы, пудели и чихуахуа принадлежат к одному и тому же виду домашних собак (Canis domesticus), потому что теоретически их можно скрещивать.

— Вы хотите сказать, что от добермана и чихуахуа могут родиться щенки?

Теоретически да. Несмотря на то что некоторые породы разошлись так далеко, что их скрещивание было бы нежелательным (как, например, эти две), в этом заключается один из основных критериев определения биологического вида: все его представители могут иметь здоровое потомство, способное производить собственных отпрысков. Вот почему все порода собак относятся к одному виду, а кошки и собаки к разным видам. На свет может появляться множество помесей ротвейлеров с доберманами, но в обозримом будущем мы не увидим помеси кошки и собаки.

— Короче, мы сделали собак такими разными специально. Но что вы имели в виду, когда сказали, что собаки легко поддаются изменению?

Дело в том, что в природе не все так просто. От скрещивания двух крупных животных нельзя автоматически получить потомство еще больших размеров. А целенаправленно получить другие черты — такие как длина ног или форма головы — еще труднее. Но все эти качества контролируются генами роста. И похоже, что у собак, в отличие от большинства других животных, есть несколько относительно простых генов роста, которые легко передаются по наследству и усиливают друг друга, что позволяет получить больший эффект при скрещивании их носителей.

— Но откуда мы про все это узнали?

Кое-что мы узнали, изучая историю собаководства, а какие-то данные получили, непосредственно изучая ДНК собак. Недавно ученые завершили международный проект «Геном собаки». Они составили полную карту всех известных собачьих генов и раскрыли значение всех «букв» кода ДНК домашних собак. Анализируя код с помощью компьютеров, генетики обнаружили много генов, связанных с собачьими болезнями и проблемами роста. Но кроме того, они обнаружили свидетельства недавней истории выведения пород собак, и связи домашних собак с другими животными. Например, было доказано, что собаки являются родственниками волков и гиен. Но ученые сумели проследить их эволюционную историю еще дальше и выяснили, что у собак были общие предки с енотами, медведями и даже моржами!

— Прикольно. И что они собираются делать со всей этой информацией?

Надо надеяться, что они используют ее для того, чтобы еще больше узнать о разных породах собак: о том, как они растут и развиваются, какие гены вызывают болезни, которым они подвержены. Это позволит нам разрабатывать медицинские препараты и профилактические средства для породистых собак, которые помогут им дольше жить и оставаться здоровыми. Кроме того, это поможет продолжить работу по идентификации собачьих генов (даже самых древних, доставшихся от енотов или медведей), что позволит собаководам выводить новые породы, увеличивая разнообразие форм и размеров представителей собачьего племени.

— Вы хотите сказать, что можно вывести собаку с большим полосатым хвостом? Или громадную медвежью собаку с огромными когтями и зубами?

Ну что вы, не торопитесь. Это не так легко сделать.

— Ерунда. Я хочу медвежью собаку немедленно. Подумать только, меня сразу все зауважают. Никто не посмеет меня обидеть, если я выйду с одной из таких на улицу.

Может быть. Но как вы заставите ее выполнять команду «рядом», если она не захочет этого делать. И представьте, какой вам потребуется совочек, чтобы убирать за такой громадиной.

— Ах да. Это мне даже в голову не пришло.

Какое животное самое крутое на свете?

Возможно, это тихоходка, или водяной медведь — странное, похожее на насекомое существо, которое способно пережить замораживание, кипячение, голод, путешествие в открытом космосе и даже ядерную войну.

— Вообще-то я ждал, что вы заговорите о медведях. Например, о гризли. Но водяные медведи? Кто они такие?

Это странные, микроскопические животные, немного напоминающие раздутых мокриц. С когтями.

— Так, значит, это насекомые?

Нет. И мокрицы, кстати, тоже.

— Не насекомые?

Нет. Мокрицы — родственники насекомых, потому что все они принадлежат к группе артроподов (что в переводе с греческого означает «членистоногие»). У всех артроподов членистые конечности и твердый наружный скелет, состоящий из органического вещества, хитина. Поэтому при близком рассмотрении они похожи на рыцарей в прочных латах.

Насекомые — это класс шестиногих артроподов. Кстати, на долю насекомых в общем количестве членистоногих приходится около 95 %. Остальные 5 % составляют восьминогие паукообразные (к которым относятся пауки, скорпионы и клещи), десяти- или двенадцатиногие ракообразные (крабы, раки, лобстеры, креветки и мокрицы), а также многоножки. Тихоходок природа наградила восемью ногами и наружным хитиновым скелетом.

— Значит, они относятся к арахнидам?

Нет. У них не членистые конечности, и поэтому они не принадлежат к членистоногим.

— Так кто же они такие?

Они являются родственниками членистоногих, но настолько своеобразные, что их даже выделили в отдельную группу так называемых тардиград (переводится с греческого как «тихоход»). Эти странные животные достигают чуть больше одного миллиметра в длину и питаются микроскопическими частицами растений, мхов и бактерий. Они обитают почти повсюду. На данный момент ученым известно больше 900 видов тихоходок. Многие из них живут в океанах, хотя некоторые их представители неплохо чувствуют себя и на суше, там, где рядом есть хоть капелька воды. В основном они используют свои ноги чтобы плавать, но могут передвигаться по плоским поверхностям медленной переваливающейся походкой. Из-за этой походки — и еще, пожалуй, когтей — их и окрестили «водяными медведями».

— Судя по такому описанию, они кажутся мне довольно хилыми. Что же тогда делает их такими крутыми, хотелось бы знать? Готов спорить, что я смогу назвать целую кучу животных, которые будут покруче ваших тарди-как их там…

Мои животные легко обойдут ваших по всем показателям.

— Прикалываетесь!

На полном серьезе. Они дадут фору любому другому животному по части всех признаков крутизны, о которых вы только можете подумать.

— Ладно. Тогда поборемся. Выводите своего. А я выставлю… медведей гризли. Они реально крутые ребята.

Так и быть. Это хорошее начало. Гризли действительно палец в пасть не клади. Они большие, свирепые (если их спровоцировать), более-менее всеядны и могут обходиться без еды до шести месяцев во время зимней спячки.

— Ха! Вот видите!

…Но кто они по сравнению с тихоходками? Сопляки. Водяные медведи способны выдержать без еды и воды до десяти лет, погружая себя в такую глубокую спячку (гибернацию), что у них останавливаются почти все жизненные процессы.

— Ну ладно, а как насчет белых медведей? Готов спорить, что ваши тихоходки не смогут выжить на арктическом морозе.

Да, я знаю, что белые медведи тоже очень выносливы. Толстая кожа и мех помогают им выжить при температурах до -37 °C. Что до тихоходок, то они способны выдерживать температуры ниже -200 °C. Поэтому для них Арктика и Антарктика — это все равно, что Багамы. Давайте следующего!

— Отлично. Тогда выставляю броненосцев. Эти животные сворачиваются в бронированные шары, чтобы никто не смог ими полакомиться. Уверен, что на такое ваши тихоходки не способны.

Ах да, броненосцы. Твердая кожистая броня защищает их от волков, койотов и даже медведей. Но точно известно, что ягуар своими сверхмощными челюстями успешно разгрызает броненосцев (и черепах). Однако, если учесть, что давление зубов ягуара при укусе может превышать 300 кг, то броненосцы сохраняют свою позицию в списке самых защищенных животных. Но попробуйте опустить броненосца на дно океана, и всесокрушающее давление воды превратит его в лепешку. А вот мои сверхпрочные друзья тихоходки способны выдерживать давление в 6 с лишним тысяч килограммов на квадратный сантиметр, или в шесть раз больше давления, существующего на дне самой глубокой океанской впадины. Кроме того, если запустить броненосца в космический вакуум, он мгновенно лопнет, как воздушный шарик. А если вы запустите в космос тихоходку, она лишь посмеется над вами (точнее, посмеялась бы, если б умела).

— Она способна жить в космосе?

Не совсем. Реально жить в космосе не может никто, но тихоходка в состоянии гибернации смогла бы выжить там какое-то время и снова вернуться в активное состояние после того, как ее возвратили бы на Землю. Но даже после такого уточнения эта ее способность не становится менее поразительной.

— Ха! Вспомнил! Тараканы! Вот кто положит конец спору. Я слышал, что тараканы способны пережить взрыв мощной ядерной бомбы! Даже то, что они единственные существа, которые на это способны! Ну как, крыть больше нечем?

К сожалению, у вас не совсем верные сведения. Ничто не в состоянии пережить прямое попадание ядерной бомбы. Огненный жар попросту превратит в пар все, что окажется в радиусе нескольких километров от эпицентра взрыва — включая тараканов. Но за пределами этой площади тараканы сумеют успешно справиться с уровнями радиации, способными убить большинство остальных животных. Для того чтобы убить человека, достаточно излучения силой в 2 тысячи рад, но тараканы сумеют выдержать до 6400 рад или даже больше. И эта цифра действительно впечатляет…

— Ха-ха! В конце концов я выиграл!!

…если не вспомнить, что тихоходки способны пережить 570 тысяч рад, что позволяет считать их радиационно непробиваемыми.

— Ладно, ладно. Водяные медведи неразрушимы. Вы победили.

Ура! Я выиграл!

— Хорош орать… да постойте, я тут подумал: вот если астероид или еще какая гадость уничтожит наш мир, может ли случиться так, что тихоходки выживут и станут править на всей планете?

Гммм. На мой взгляд, это вполне возможно.

— Может быть, такое где-то уже случилось, и громадные водяные медведи вразвалку бродят по другим планетам, ожидая, когда их найдут.

Не исключено. Или даже какие-то существа еще покруче, чем они. Возможно, когда-нибудь мы это узнаем.

— Жесть! И может быть тогда мы узнаем, какие существа самые крутые во всей Вселенной!

Тогда нам остается только надеяться, что они окажутся дружелюбными.

Научные факты: другие крутые ребята в животном мире

Взрослая горная горилла может поднять груз в десять раз больше собственного веса. Самые сильные люди способны поднять вес лишь в три раза больше себя. По мнению ученых, сила среднего самца гориллы примерно эквивалентна силе шести среднестатистических мужчин.

Для своих размеров жуки скарабеи выглядят еще более внушительно. Некоторые из них способны поднять груз в 400 раз больше, а удерживать на спине в 800 раз больше веса собственного тела. Некоторые орлы способны лететь с грузом в четыре раза больше их собственного веса. Самые лучшие реактивные лайнеры и грузовые самолеты способны нести груз, превышающий их собственный вес лишь в два раза с небольшим хвостиком.[38]

Верблюды могут потерять больше 25 % воды в своем организме и, несмотря на это, выжить в палящей жаре пустыни. Большинство животных (в том числе и человек) умирают от жажды, потеряв всего 10 % воды.

Люди могут выжить без еды всего лишь около шести недель. Самцы императорских пингвинов способны выдержать четыре месяца, самки белых медведей — больше восьми месяцев, а африканская двоякодышащая рыба — больше четырех лет!

Какое животное плавает быстрее всех, и какую скорость оно может развить?

Трудно сказать что-то с полной уверенностью, но это вполне может быть тунец. Хотя рыбы-парусники, дельфины и пингвины тоже плавают очень быстро.

— Тунец?! Из которого консервы делают? Смех, да и только!

Так вот знайте, что, несмотря на все сложности с точным измерением результатов, факт остается фактом: голубой тунец стал автором самого высокого официально зарегистрированного достижения в скоростном плавании — 70 км/ч в течение двадцати с небольшим секунд.

— Как-то не очень впечатляет.

Может и так, но по сравнению с людьми это практически реактивная скорость. Даже у самых быстрых пловцов-олимпийцев скорость не превышает 8 км/ч. Так что голубой тунец перемещается в воде примерно в девять раз быстрее, чем мы. Кстати, гепарды — самые быстрые сухопутные бегуны — бегут всего в три раза быстрее, чем лучшие спринтеры на соревнованиях.

— Да, но разве это не смешно — обыкновенный тунец? Думаю, на свете должны быть пловцы побыстрее его. Например, акулы или кто-нибудь еще.

Что касается акул, то они почти все время плавают довольно медленно. Обычно они неторопливо курсируют со скоростью семь или восемь километров в час, подобно зубастым, смертельно опасным подводным лодкам, делая короткие рывки только для того, чтобы кого-нибудь догнать. Однако следует признать, что когда акулам это действительно нужно, они могут плыть очень быстро. Акулы мако и молот способны развивать скорость до 95 км/ч, правда, лишь на очень коротких дистанциях. Другие крупные рыбы, такие как парусник, ваху (колючая пеламида) и марлин, тоже могут делать очень стремительные рывки. Очевидцы утверждают, что видели, как парусник мчался со скоростью 110 км/ч. Если верить этому сообщению, то парусник должен быть признан самой быстрой из существующих рыб. Но неопровержимо доказать, что он в самом деле развил такую скорость, очень трудно.

— Но почему это так трудно выяснить? Разве нельзя просто последить за ними какое-то время с лодки и засечь показанное время?

Измерять скорость передвижения под водой намного труднее, чем засекать время спринтерского забега гепарда или газели. Находясь в лодке, нельзя увидеть стремительно плывущую рыбу, если только она не выставит над поверхностью воды плавник. Под водой за рыбами могут наблюдать аквалангисты и подводные лодки, но вода имеет свойство искажать расстояние, да и видимость в ней часто бывает слишком плохой. Многие из приведенных выше цифр (в частности, показанные парусником 110 км/ч) основаны на оценках рыбаков, а мы все знаем, какие преувеличения они допускают в рассказах о том, какой огромной и стремительной была сорвавшаяся с крючка рыба. Единственные достоверные цифры можно получить у морских биологов. Они часто устанавливают на изучаемых животных радиомаячки или передатчики, а потом наблюдают за их миграциями и поведением с помощью космической и наземной аппаратуры слежения. Именно от них мы узнали, что миграционные пути голубого тунца проходят по всему Тихому океану и как быстро он может двигаться, когда захочет.

— Но что делает тунца таким особенным?

Тунца можно по праву назвать идеальной машиной для передвижения в воде. Он вырастает до 3,7 м в длину, и в нем больше полутонны (680 кг) веса, основная часть которого приходится на почти лишенные жира длинные плавательные мышцы. У тунца обтекаемая форма, снижающая сопротивление воды, и, в отличие от большинства других рыб, он не сгибает тело из стороны в сторону, а держит его прямо и жестко. Тунец рассекает воду, как торпеда, используя быстрые и мощные движения своего похожего на полумесяц хвоста.

— Согласен, это в самом деле круто. Но готов спорить, что дельфин сможет его обогнать. Я прав?

Только не на прямой. Средний дельфин афалина разгоняется примерно до 30–40 км/ч, а его максимальная скорость не превышает 50 км/ч. Даже самый стремительный представитель семейства дельфинов, косатка, или кит-убийца (в действительности это вовсе не кит, просто его так назвали из-за большого размера), не сможет догнать несущегося на полной скорости тунца. Кстати, косатка способна двигаться в воде со скоростью 55 км/ч, что делает ее самым быстрым водным млекопитающим.

В отличие от рыб, у косаток и дельфинов хвост расположен горизонтально, и при движении они двигают им вверх-вниз, а не в стороны. При этом они совершают волновые движения телом вверх-вниз, формируя вокруг грудных плавников вихревые потоки воды, которые толкают плавники вперед, в то время как хвост, словно мощный мотор, толкает тело животного сзади. В результате они как бы летят под водой.

— Как пингвины?

Да, пингвины используют ту же технику. И, кстати, они показывают неплохие результаты. В частности, папуанский пингвин способен передвигаться под водой со скоростью 35 км/ч в течение нескольких часов без передышки.

— Может ли человек использовать эту технику, чтобы плыть быстрее? Например, развести руки в стороны и двигать ими вверх-вниз, или как-нибудь еще?

В принципе, да, но поскольку у человека движения рук обеспечивают совсем другие группы мышц, долго плыть таким способом он не сможет. Правда, ВМФ США испытывает снаряжение «PowerSwim» для подводного плавания, которое позволяет боевым пловцам из подразделения «морских котиков» плавать, как дельфины. Два передних «крыла», закрепленные под грудью аквалангиста, соединяются с двумя другими крыльями у него под лодыжками. Совершая волнообразные движения телом, пловец может двигаться под водой в полтора раза быстрее, чем в простых ластах.

— Круто! Мне определенно хочется испробовать такие крылья. Может быть, если я в совершенстве их освою, то смогу гоняться в них за тунцами.

Хорошая идея. Желаю удачи.

Что самое быстрое на Земле?

Вне всякого сомнения, это частица света. Потому что, насколько нам известно, ничто не может двигаться быстрее.

— Тоже мне новость. Я не об этом спрашивал. Я имел в виду что-нибудь реальное. Ведь у света нет тела, которое можно потрогать, или я ошибаюсь?

Ошибаетесь. Свет состоит из микроскопических пакетов энергии, которые называются фотонами и вполне подходят под определение того, что в физике называется материальным телом. Правда, они совсем ничего не весят (у них нулевая масса), но это вовсе не значит, что они не существуют. Зато у фотонов есть энергия, момент движения и скорость. И всего этого у них в избытке. Они путешествуют (сейчас вы ахнете) со скоростью света, которая составляет 1079 миллионов км/ч. Следовательно, фотоны — это однозначно самые быстрые материальные тела на Земле.

— Хорошо, тогда поставлю вопрос иначе. Какие носители материальных тел, обладающих реальным весом, или массой, являются самыми быстрыми на Земле? Например, животные, автомашины, поезда, самолеты и всякое такое?

Ладно. С чего начнем?

— Даже не знаю. Ну… хотя бы с самого быстрого животного. Ведь это гепард, я прав?

Нет.

— Неужели нет?

Гепарды действительно бегают очень быстро. На коротких дистанциях они способны развивать скорость до 100 км/ч, что делает их самыми быстрыми сухопутными животными. Но в воздухе сокол сапсан может сложить крылья и пикировать со скоростью до 320 км/ч. И в сравнении с ними гепарды выглядят черепахами.

— Здорово! Это и вправду быстро. Ну ладно — тогда перейдем… к самому быстрому поезду. Наверняка, это знаменитый поезд-пуля в Японии?

Это действительно японский поезд, но не тот. В 1996 году японский поезд-пуля Синкансэн установил рекорд скорости — 443 км/ч. Но с тех пор это достижение было побито «летающими» поездами на магнитной подвеске (или маглев).[39] В ноябре 2003 года китайский маглев развил скорость 430 км/ч, но уже через месяц его превзошел другой маглев на экспериментальной линии в префектуре Яманаси (Япония). Этот поезд разогнался до 550 км/ч. Возможно, что и этот рекорд уже превзойден, но как бы там ни было, на данный момент поезда маглев являются самыми быстрыми поездами в мире.

— Прекрасно. А теперь перейдем к автомобилям!

Самый быстрый автомобиль? Это звание все еще удерживает реактивный автомобиль Thrust SSC, который в 1997 году развил невероятную скорость — 1227,985 км/ч. Это быстрее скорости звука!

Говорят, что раскатистый удар от перехода звукового барьера был слышен в 20 км от места заезда!

— Круто! А самый быстрый самолет?

Самый быстрый самолет обычного типа (то есть воздушное судно с винтовым или реактивным двигателем, способное взлетать и садиться самостоятельно) — это SR-71 «Blackbird», который в 1976 году с ревом пронесся по воздуху со скоростью 3 529,56 км/ч и до сих пор удерживает этот рекорд. Но если мы говорим о самом быстром летательном аппарате, то у ракетных самолетов и запускаемых с Земли космических кораблей скорости намного выше.[40] За девять лет до появления «Blackbird» североамериканский ракетный самолет Х-15 во время испытательного полета в высоких слоях атмосферы достиг умопомрачительной скорости — 7 274 км/ч. И пусть выведенный на орбиту шаттл вряд ли можно назвать воздушным судном (потому что он движется в безвоздушном пространстве) или даже «самым быстрым на Земле» (ведь он уже находится за пределами Земли), он движется с крейсерской скоростью около 28 290 км/ч (или 7 860 м/сек), которую трудно даже представить.

— Потрясающе. А сможем ли мы когда-нибудь построить космические корабли, которые будут летать еще быстрее? Быстрее скорости света?

Очень бы этого хотелось. Особенно если учесть, что до Проксимы Центавра (а это ближайшая к нам звезда) больше четырех световых лет, или около 40 триллионов километров. А пока самым быстрым из построенных на Земле летательных аппаратов является космический зонд «Voyager-1». После того как он использовал для разгона гравитационные поля планет Солнечной системы (это называется пертурбационным маневром), его скорость составила около 62 тысяч км/ч. Чтобы добраться на такой скорости до Проксимы Центавра, ему потребовалось бы больше 73 тысяч лет. Короче говоря, до скорости света нам пока еще немножко не хватает (а точнее, что-то около 1 080 км/ч).

— Есть над чем поработать…

Совершенно верно. И между прочим, большинство физиков полагает, что мы никогда не сможем достичь скорости света, как бы ни старались.

— Это еще почему?

Потому что, согласно законам физики, с возрастанием скорости тела растет его масса. Чем выше масса тела, тем больше силы нужно приложить, чтобы его разогнать. Чем больше мы будем приближаться к скорости света, тем труднее дальше разгоняться, и в конце концов дальнейшее увеличение скорости станет невозможным, или, во всяком случае, для этого потребуется больше энергии, чем ее можно найти во всей Вселенной. Вот почему скорость света, по всей видимости, останется для нас недостижимой мечтой.

— Какая тоска. Получается, что мы никогда так и не доберемся до звезд?

Таким способом, скорее всего, нет, но могут существовать и другие пути. Некоторые физики считают, что мы, возможно, сумеем использовать специальные туннели, или «червоточины», в пространстве-времени, чтобы перемещаться к звездам напрямую, как через двери. Или даже сможем сами создавать такие туннели, искривляя пространство-время с помощью так называемых уорп-механизмов. Но опять же, никто пока не нашел способа это сделать, не используя больше энергии, чем в настоящее время существует во Вселенной.

— Но ведь когда-нибудь люди могут его найти, правда?

Правда. В этом мире возможно все. Не исключено, что мы ошибаемся насчет деформации пространства-времени, или достижения скорости света, или даже самой скорости света. А может быть, мы почти все понимаем правильно, но какой-то фрагмент мозаики все еще ждет, пока его обнаружат. И если это произойдет…

— …тогда я смогу оказаться пассажиром следующего рейса на Проксиму Центавра?

Почему и нет? Мало ли что может случиться.

Есть ли на свете вещи горячее Солнца?

Сколько угодно, включая молнию и многие звезды на небе. Кстати, среди звезд наше Солнце выглядит «чуть тепленьким».

— Неужели молния горячее Солнца?

И да и нет. Все зависит от того, какую часть Солнца взять. У нашего светила много слоев, и разница в температуре между ними весьма солидная. Но если речь идет о той части Солнца, которую мы видим, о том поверхностном слое, откуда к нам направляется солнечный свет, то молния горячее.

— Выходит, что если бы у меня был скафандр, полностью защищающий от жары, и я мог бы стоять на Солнце и коснуться его одной рукой…

Да…

— …а в другую руку взять молнию, то я бы почувствовал, что молния горячее?

Если бы вы были полностью защищены от жары, то не смогли бы почувствовать температуру ни того, ни другого.

— Да ладно вам, вы же понимаете, что я имею в виду.

Ладно, согласен. Если б вы могли их почувствовать, то да, молния была бы горячее.

— В самом деле?

Точно. Температура молний может быть больше 28 000 °C. У Солнца поверхность не такая твердая, как у Земли (вот почему вы в любом случае не смогли бы на ней стоять, даже в огнеупорном скафандре). Однако существует граница между внутренней частью Солнца и наружной, так называемой фотосферой, где появляются темные пятна. Там температура может составлять от 3 700 °C до 5 700 °C. Следовательно, молния в пять раз горячее поверхности Солнца.

— Но я слышал, что если бы Солнце оказалось рядом с Землей, оно бы нас расплавило.

Это правда.

— Но молнии постоянно ударяют в Землю, и если они горячее Солнца, то почему не расплавляют планету?

Отчасти потому, что молнии существуют очень недолго.

— А почему?

То, что мы называем «молнией», не является физическим телом. Это всего лишь событие или явление. Оно происходит, когда поток заряженных частиц, или электронов, проходит между грозовым облаком и землей, образуя вспышку в воздухе во время своего прохождения. Его механизм примерно таков: в определенных типах облаков молекулы воды сталкиваются и трутся между собой, в результате чего в облаке накапливается электрический заряд.[41] По мере увеличения заряда атомы газа в воздухе между облаком и землей временно лишаются своих электронов, и воздух превращается в супергорячую плазму.

Плазма считается четвертым состоянием материи (после твердого, жидкого и газообразного), в котором электроны отделяются от атомов. Разные виды плазм могут достигать температуры в тысячи градусов, но на их создание тратится очень много энергии, и они не могут долго существовать. Именно так и обстоит дело с молнией. После того как через образовавшуюся плазму проходит электрический заряд, атомы и электроны снова соединяются, формируя нормальные молекулы воздуха и излучая вспышку света, которую мы называем молнией. И поэтому времени, в течение которого плазма остается очень горячей, не хватает (и к тому же ее ничтожно мало), чтобы расплавить планету.

— Но Солнце могло бы это сделать. Я прав?

Правы. Солнце могло бы легко расплавить планету, если бы оказалось к ней достаточно близко. Оно имеет колоссальную массу, стабильную температуру, которая на некоторых его участках гораздо выше, чем на поверхности. Над поверхностью Солнца супергорячая плазма образует похожие на ореол слои, которые называются хромосферой и короной. Температура некоторых областей короны может превышать 2 миллиона градусов Цельсия, что в тысячи раз горячее молнии. А в результате ядерных реакций внутри солнечного ядра температуры там поднимаются до 15 миллионов градусов и выше.

— Теперь мне понятно, почему вы сказали: «И да и нет».

Так оно и есть. Одни части Солнца в пять раз холоднее молнии, но другие в пятьсот раз горячее.

— Похоже, там действительно жарко.

Совершенно верно.

— Но входит ли Солнце в число самых горячих тел, существующих на свете?

Нет. До самых горячих ему далеко. Солнце — это большая горячая звезда, невероятно горячая по сравнению с большинством вещей на Земле. Но как ни странно, по звездным меркам Солнце выглядит довольно средненько. Поэтому ученые и относят его к желтым карликам — одному из типов звезд среди множества более крупных (и горячих) небесных тел, которые видны на небе каждую ночь. Желтые карлики примерно в два раза горячее красных карликов, к которым относятся более мелкие звезды с температурой поверхности около 3 000 °C. Но голубые гиганты во много раз больше нашего Солнца, и у них температура в три с лишним раза выше. На поверхности она превышает 18 000 °C (а вы помните, что поверхность — это одна из самых холодных частей звезд).

— А какие звезды самые горячие?

Самые горячие во Вселенной — это умирающие звезды. В конце своей жизни некоторые, особенно массивные, звезды взрываются, и эти невероятные по мощности взрывы называют вспышками сверхновых звезд. Температура сверхновых звезд достигает миллиардов градусов, в сотни тысяч раз горячее ядра нашего Солнца. По сравнению с ними наша маленькая звезда выглядит чуть теплой.

— Ну и ну. С ума сойти.

А сейчас я вам скажу, что еще горячее Солнца.

— Что?

Я! Ойейей! Померяйте мне несчастному температуру! Я весь ГОРЮ!

— Действительно. А я и не заметил, что вам нездоровится.

Думал, само пройдет. Извините. Пойду лечиться.

Какая болезнь самая смертоносная?

Самая ужасная — это редкая разновидность лихорадки, которая разрушает органы и вызывает кровотечение из кожи по всему телу. Но самая смертоносная — это всем нам знакомый грипп.

— Неужели есть болезнь, заставляющая всего человека истекать кровью? Брррр!!

Да. Звучит просто пугающе, не так ли?

— И что же это за напасть такая?

Это группа вирусных заболеваний под общим названием «геморрагическая лихорадка», вызываемая семейством филовирусов. «Филум» в переводе с латыни означает «нить», и эти вирусы получили такое название потому, что под электронным микроскопом они похожи на завязанные узлами или скрученные в спирали ниточки. Возбудителями болезни являются два вируса этого семейства — Эбола и Марбург. К счастью, они не очень заразны (то есть не слишком легко передаются от больных людей здоровым). Большинство случаев заражения зарегистрировано в Африке, где носителями вирусов являются обитающие там обезьяны без всяких для себя последствий. Вспышки заболеваний обычно происходят в одной деревне или ограничиваются небольшой территорией, и общее количество жертв лихорадки Эбола и Марбургской геморрагической лихорадки составляет несколько сотен человек. Возможно, они просто убивают людей настолько быстро, что не успевают распространиться…

— Кошмар. Но как же тогда можно ими заразиться?

Вирусологи (ученые, которые изучают вирусы и вирусные заболевания) до сих пор не уверены в том, как Эбола и Марбург передаются людям. Но учитывая то, что другие филовирусы разносятся мухами и клещами, живущими на грызунах и обезьянах, они склонны считать этот способ передачи болезни самым вероятным. Еще раз повторю: геморрагическая лихорадка не очень легко переходит от человека к человеку. Для этого нужно находиться в очень близком контакте. А поглядев на того, кто ее подхватил, большинство людей не испытывают желания подходить к нему слишком близко.

— А почему? Поймите меня правильно. Я знаю, что пожалею об этом вопросе, но что именно она делает с человеком?

Что ж, я вас за язык не тянул. Но читать дальше советую только тем, у кого крепкие нервы.

Вирус атакует органы всего тела, включая самый крупный — кожу. Он размножается внутри клеток и разрывает их, вызывая в конечном итоге летальный исход. Начальные проявления: усталость, головокружение и жар. Затем начинается кровотечение из-под кожи, из глаз, носа, ушей и рта — практически отовсюду. Но убивает человека не кровотечение. Как правило, причиной смерти становится отказ почек или нервной системы, вызывающий судороги, кому и смерть.

— Брррр! Жуть!

Я же говорил, вы сами напросились.

— Ну ладно, двинемся дальше. Получается, что это самая смертоносная болезнь из всех существующих, не так ли?

Дело в том, что эта болезнь, хотя и ужасная, но очень редкая. И в целом, если судить по ежегодной статистике, она убивает совсем немного людей. В иные годы вообще никого. Так что все зависит от того, что вы подразумеваете под словом «смертоносная». Многие болезни убивают больше людей, чем геморрагическая лихорадка.

— Например?

В тройку самых смертоносных болезней в промышленно развитых странах входят ишемическая болезнь сердца (которая вызывает инфаркт), цереброваскулярная болезнь (вызывает инсульт) и легочные инфекции, такие как пневмония. Это связано с тем, что у большинства развитых стран хватает средств, чтобы обеспечить своих граждан чистой водой, хорошими системами канализации и услугами врачей и больниц. В развивающемся мире многие страны не могут этого себе позволить, и поэтому самыми смертоносными там являются другие болезни. В их число входят малярия (передается через инфицированных комаров), болезни, вызывающие диарею, такие как холера, и инфекции, занесенные при родах. Кроме того, много людей убивает СПИД — как в развивающихся, так и в развитых странах. И хотя лекарства от него пока не нашли, больше ущерба он причиняет в развивающихся странах, отчасти потому, что их жители получают меньше информации о том, как его избежать.

— Но все же, какая болезнь самая смертоносная?

Это опять же зависит от того, что подразумевается под словом «смертоносный». В силу того, что многие из вышеназванных болезней излечимы (или, во всяком случае, подаются лечению), их можно не считать самыми смертоносными. И хотя СПИД пока не лечится, существует другая неизлечимая болезнь, которая за один раз убивает больше людей, чем любая другая.

— Это чума, да?

Почти угадали. Бубонная чума, или «черная смерть», убивала миллионы людей во время повальных эпидемий в шестом, четырнадцатом и семнадцатом веках. И хотите верьте, хотите нет, но бактерия, которая является ее причиной, до сих пор бродит по миру, ежегодно вызывая несколько новых вспышек заболевания…

— Что?! Где? А мне никто ничего не сказал!!

…но причин для паники нет, потому что в наши дни чума лечится обычными антибиотиками.

— Уф! Отлегло от сердца.

И кроме того, по миру все еще бродит другая болезнь, лекарство от которой до сих пор не найдено, хотя каждый год она стала уносить больше человеческих жизней, чем чума. И эта болезнь — грипп.

— Что? Быть этого не может! У меня однажды был грипп, и я, слава богу, жив и здоров.

Видите ли, та болезнь, которую большинство людей считают гриппом (раньше было принято название инфлуэнца), на самом деле просто очень неприятное простудное заболевание легких. Настоящий грипп сваливает человека с ног на неделю или больше, вызывая слабость, головокружение, жар и тошноту.

— Но обычно он все-таки проходит, не так ли?

Так. Но перебороть его удается лишь потому, что штамм вируса гриппа, который подхватил человек, похож на тот, который он перенес раньше в этом году или год назад. Иммунная система организма примерно знает, как выглядит этот вирус, быстро его распознает и бросает на борьбу с ним все силы. Но время от времени появляются совершенно новые штаммы гриппа. Обычно они возникают у животных (часто у птиц или свиней) и мутируют (или изменяются) так, что обретают способность заражать людей. Когда такое случается, разверзаются врата ада, как это было в 1918 году, когда один-единственный штамм гриппа убил больше 25 миллионов человек. Сравните эту цифру с 2 миллионами человек в год, умирающих от «черной смерти» и с 3 миллионами ежегодных жертв СПИДа, и вам сразу станет ясно, каким смертоносным способен быть грипп.

— Значит, вот почему всех так напугал птичий грипп?

Правильно. Сам по себе птичий грипп людям не опасен. Но если он мутирует таким образом, что способен инфицировать их, то это может привести к еще одной пандемии, похожей на ту, что потрясла мир в 1918 году. А этого никто не желает допустить.

— Ну все, решено, до конца года я спрячусь в спальне. Когда повсюду гуляет столько опасных болезней, страшно даже на улицу выходить!

На вашем месте я бы не боялся так сильно. Никаких признаков надвигающейся эпидемии гриппа или чумы в данный момент нет. К тому же, больше всего молодых людей в развитых странах убивает даже не болезнь. Эта штука намного опаснее любого вируса или бактерии. И убивает она прямо на месте.

— И что же это такое?

Это несущаяся на бешеной скорости автомашина. В дорожно-транспортных происшествиях каждый год погибает больше миллиона человек. Но, в отличие от большинства заболеваний, дорожных инцидентов можно легко избежать. Просто смотрите по сторонам, когда переходите улицу, а весь остальной мир позаботится о себе сам.

Какая машина самая большая в мире?

Ответ зависит от того, какие критерии использовать. Это может быть гигантский «сокрушитель атомов», построенный учеными для исследования природы Вселенной, или глобальная, размером с планету, система электронных средств связи.

— Сокрушитель атомов? Название впечатляет. А он что, в самом деле может разбивать на куски атомы?

Может. Или, скорее, его можно использовать для того, чтобы сталкивать атомы и элементарные частицы друг с другом на огромной скорости, близкой к световой.[42]

— Звучит прикольно. Но зачем нужно это делать? Хохмы ради?

Может, и так. Ученые — люди со странностями. Но все же, наверное, для забавы можно было найти что-нибудь подешевле и попроще. Особенно если учесть, что установки, необходимые для того, чтобы разгонять и сталкивать атомы (правильнее называть их ускорителями частиц), входят в число самых больших и дорогих машин на Земле. С их помощью физики исследуют природу атомов, элементарных частиц и материи. Они затрачивают колоссальные количества энергии на то, чтобы разделить атомы на более мелкие части, а потом анализируют осколки, разлетающиеся после столкновения. Таким образом они надеются получить новые сведения о том, как ведет себя материя (то, из чего сделано все в этом мире), и прежде всего о том, как она формируется. Если они сумеют это выяснить, то смогут объяснить, как Вселенная стала такой, какая она есть, в каком направлении пойдет ее развитие в будущем и как работают все детали ее механизма — от звезд до планет и черных дыр.

— Тогда им придется изрядно потрудиться. Но почему эта установка должна быть такой большой?

Так же как автомобилю для набора максимальной скорости требуется длинный отрезок дороги, так и частице для разгона почти до скорости света нужен длинный разбег. Настолько длинный, что даже если свернуть дорожку для разбега в кольцо, это кольцо получится очень большим.

— Насколько длинный?

Попробую объяснить на примере Большого адронного коллайдера (БАК). Это самый мощный в мире ускоритель субатомных частиц (адронов) и, возможно, самая большая машина в мире. По сути, он представляет собой гигантское кольцо из электромагнитов, построенное на глубине 100 м под землей, на границе между Францией и Швейцарией. Длина кольца ускорителя составляет 27 км, а общий вес этой махины превышает 38 тысяч тонн. Для сравнения, примерно столько же весят 3 800 двухэтажных автобусов.

— Эй, постойте. Это действительно большая машина. Но почему вы сказали «возможно, самая большая»?

Потому что все зависит от того, какой смысл вложить в слово «самый большой». БАК почти наверняка является самой большой в мире экспериментальной научной установкой. Да и то лишь с точки зрения площади, которую он занимает. На свете есть другие машины, и побольше, и потяжелее.

— Какие-нибудь громадные самолеты или что-то в этом роде?

Нет. Я имею в виду действительно большие и тяжелые вещи. Самый большой в мире самолет имеет размах крыльев всего около 90 м и весит лишь 175 тонн (или 17,5 автобуса). Внушительно, но ничтожно мало в сравнении с самоходной платформой, которая доставляет на стартовую площадку космические шаттлы. Этот супертягач с прозаическим названием «Crawler» (гусеничный транспортер) весит больше 2700 тонн (270 автобусов).[43]

— Обалдеть. Готов спорить, что это самая тяжелая движущаяся машина в мире.

А вот и нет. Гигантский, самодвижущийся роторный экскаватор «Bagger 288» весит 45 тысяч тонн, на 7 с лишним тысяч тонн больше, чем даже Большой адронный коллайдер. На конце длинной, как у подъемного крана, стрелы у него располагается огромное вращающееся колесо с землечерпальными ковшами. Длина этого гигантского чудовища больше 300 м, а высота 100 м.[44]

— Впечатляет!

…А если включить в число движущихся машин нефтяные танкеры, то самый крупный из них, полностью загруженный нефтью, весит больше 750 тысяч тонн (75 тысяч автобусов!).[45] Собственно говоря, если расширить понятие «машина» еще больше, то можно найти что-нибудь даже потяжелее этого.

— Что вы этим хотите сказать?

Дело в том, что «машиной» можно назвать практически любое устройство, которое использует неподвижные и подвижные детали для выполнения какой-то работы или задания. Мы строим машины для того, чтобы они делали работу, которую люди не могут или не хотят делать сами, или для того, чтобы они помогали нам выполнять какие-то задания лучше, чем мы способны сделать это самостоятельно. Машина может быть механической, электронной или сочетать в себе и то и другое. То есть она может находиться на месте и передвигать какие-то вещи внутри себя, как микроволновка или холодильник. Или она может перемещаться в пространстве, как автомобиль, самолет или нефтяной танкер. Другими словами, под определение «машина» попадает практически все, на что мы смотрим, но есть еще одна, о которой мы забыли. И она намного больше, чем все остальные, вместе взятые.

— Что же это такое?

Это глобальная телекоммуникационная сеть. Грандиозная машина планетарного масштаба, которую весь мир использует, чтоб поддерживать связь посредством телефонных звонков, посланий по электронной почте, чатов в интернете и тому подобных средств общения. Сложите все это вместе, и получится одна большая машина.

— Не дурите мне голову. Это множество разных машин, а не одна большая. Кроме того, это всего лишь куча телефонов, компьютеров и проводов. Готов спорить, что все эти вещи, вместе взятые, не весят больше одного супертанкера.

Если все эти вещи работают вместе, выполняя одну и ту же работу, то, на мой взгляд, будет вполне справедливо считать их одной большой машиной, разве нет? И обещаю, что вы удивитесь, когда узнаете, как много наберется этих вещей.

— Так и быть, продолжайте. И насколько большой окажется эта «машина»?

Чтобы это узнать, нужно немного посчитать, так что следите внимательно. Итак, начнем с телефонов. В мире около 1,3 миллиарда телефонных аппаратов проводной связи весом примерно по 700 г каждый. Вместе это составит 910 тысяч тонн. Затем приплюсуем сюда около 2,2 миллиарда мобильных телефонов, весящих в среднем по 113 г. Получается еще 248,6 тысяч тонн добавки к нашей машине. Перейдем к компьютерам. В мире их, по меньшей мере, 600 миллионов, и средний ПК весит около 50 кг, то есть это еще 30 миллионов тонн. Ну вот, пока что наша машина весит около 31,1 миллиона тонн.

— И это еще не все?

Совершенно верно. Еще у нас есть система, которая соединяет их в единое целое. Даже если игнорировать все коммутаторы и прочее, все равно останется примерно 700 орбитальных спутников, необходимых для обеспечения работы нашей машины. Средний вес спутника около 2 000 кг, так что придется добавить еще 1400 тонн спутникового оборудования. И хотя некоторые сигналы телефонных и интернет-сетей транслируются через спутники, все же подавляющее большинство из них проходят по громадным, толстым, тысячекилометровым кабелям, проложенным по дну океанов.

— В самом деле?

Да. Такие кабели тянутся через Атлантический океан между США и Европой, через Тихий океан от США до Азии и Австралии, а также вокруг всего побережья Африки и Южной Америки. Их общая длина составляет около 300 тысяч километров, что совсем ненамного меньше расстояния до Луны. И поскольку каждый километр такого кабеля весит около 5 000 кг, то к общей сумме придется добавить примерно 1,5 миллиона тонн.

— С ума сойти. И что у нас получается в конечном итоге?

Получается, что эта машина охватывает всю Землю и простирается примерно на 36 тысяч километров в космос во все стороны от нее (на таком расстоянии находится большинство спутников связи). А весит «машина» глобальной телекоммуникационной сети больше 32 миллионов тонн. Попробуйте назвать что-нибудь более грандиозное!

— Знаете, вам не стоило заниматься этими вычислениями. Можно было просто сказать мне, что она реально большая.

Спасибо огромное. И вы говорите мне об этом только сейчас.

— Ну не обижайтесь. Дайте поцелую. Ха-ха-ха.

Почему вода мокрая, и есть ли что-нибудь мокрее ее?

Вода мокрая потому, что ее молекулы скользят, когда взаимодействуют друг с другом, и прилипают к остальным вещам. Хотите верьте, хотите нет, но существуют вещи такие же «мокрые» или даже более «мокрые», чем вода!

— Но что конкретно мокрее воды и почему?

Тут тоже (в который уже раз) все зависит от того, что мы будем понимать под словом «мокрое».

— В каком смысле?

В том смысле, что «мокрое» — это просто название, которое мы даем вещам, пропитанным (или покрытым) водой или похожими на воду жидкостями.

— Ну и что…

Но скажите мне, что мокрее: мокрое одеяло или водопад?

— Эээ… водопад, кажется.

А почему?

— Потому… что он… более водянистый. В том смысле, что в нем больше воды.

Правильно. И это всего один из возможных ответов на вопрос. Если «мокрый» означает «похожий на воду», тогда ничего больше похожего на воду, чем сама вода, быть не может, и ничто не может быть мокрее воды.

— Так значит, вот в чем тогда все дело.

Возможно. Но в этом случае мы бы слишком быстро закрыли тему, не так ли? Поэтому давайте немного потолкуем о том, что еще мы имеем в виду, когда называем воду (или другую жидкость) «мокрой». Само собой, что это напрямую связано с поведением жидкостей.

— Глупости. Какое у жидкостей может быть поведение? Никто не заставляет их, словно школьников, соблюдать всякие там правила, и у них нет мозгов, чтобы принимать решения о том, что им делать. Тоже мне, новости!

Что правда, то правда, но все материалы и вещества ведут себя — или действуют — определенным образом (и для этого им не нужно ничего решать). Например, кусок железа не ведет себя так, как вода. Он тупо лежит на месте без какого-либо движения. Он не течет, не капает и не изменяет свою форму, чтобы заполнять всевозможные емкости, как это делает вода. И вы ни за что не сможете намочить что-нибудь куском железа.

— А если нагреть его так сильно, что он расплавится?

Прямо в точку! Если твердое железо расплавить, то оно превратится в жидкость и начнет течь, капать и изменять форму. Но скажите мне, почему жидкости ведут себя подобно воде, а твердые вещи нет?

— Эээ… не знаю. Может, это связано с их структурой?

Вот именно, вы сразу ухватили суть. Все дело в том, как прочно и сильно их молекулы связаны друг с другом. В твердом веществе молекулы построены в нерушимые ряды и колонны и образуют что-то вроде забора из проволочной сетки или металлической клетки. Клетка не может сильно сгибаться или скручиваться, и поэтому материал остается цельным куском. У жидкостей молекулы тоже соединены, но не так жестко, и они имеют возможность двигаться относительно друг друга. То есть они напоминают тех спортсменок в синхронном плавании, которые держатся друг за друга и перестраиваются, образуя самые причудливые фигуры, но при этом не теряют контакта между собой. Такие молекулы способны образовывать плоские слои (или лужи) и маленькие сферы (или капли), то есть принимать любые формы, какие вы только можете себе представить.

И вот теперь мы подходим к самому главному. Чтобы намочить вещь, жидкость должна обладать способностью течь вокруг и сквозь нее. Вода, если она не заморожена (то есть не в виде льда), может делать это очень успешно. Но подумайте вот о чем: что будет, если вода не станет прилипать к вещи? Она просто протечет сквозь нее, нигде не задерживаясь. Окажется ли такая вещь мокрой?

— Если к ней не прилипнет ни единой капли?

Да. Ни одной капельки.

— Эээ… тогда… нет. Пожалуй, что нет. Она останется сухой.

Правильно. Следовательно, чтобы что-то намочить, жидкость должна не просто течь, а прилипнуть к материалу, из которого данная вещь состоит. Эта способность прилипать зависит от так называемой силы поверхностного натяжения, силы, с которой молекулы на поверхности капли воды сцепляются друг с другом, чтобы образовать шар и не дать этой капле развалиться на части. Эта же сила формирует похожий на мост слой сцепленных молекул на плоской поверхности жидкостей. (Вот почему насекомые, которые носятся по поверхности прудов, не проваливаются в воду, а скользят по этому «молекулярному мосту», как на коньках). Она же формирует из молекул воды мосты между волокнами вашей рубашки, плавок, волос и других вещей, внутрь которых проникает вода. У воды поверхностное натяжение очень высокое (в сравнении с другими жидкостями), и это помогает ей сцепляться с различными материалами и делать их мокрыми.

— А что происходит, когда эти материалы высыхают?

Через какое-то время молекулы воды в мокрой вещи впитают тепло из окружающего воздуха и испарятся, то есть мосты жидкости превратятся в газ (водяной пар), который улетучится. Этот процесс, конечно, можно ускорить, если нагреть мокрую вещь. Встряхивание и отжимание одежды тоже ускорит процесс, потому что эти действия заставляют молекулы воды отцепиться от материала и вместо этого сцепиться друг с другом, образуя капли. Эти капли отделяются от вещи и в конце концов тоже испаряются.

— Но погодите. Если вода так успешно протекает сквозь вещи и прилипает к ним, то как что-то может быть мокрее воды?

Дело в том, что некоторые жидкости (например, спирт и химические растворители) способны течь, капать и расплескиваться точно так же, как вода, но у них поверхностное натяжение немного слабее. Это значит, что их молекулы не имеют сильного сцепления друг с другом в каплях и лучше прилипают к материалам, делая их еще более мокрыми. (Благодаря тому, что они не образуют большого количества капель, им удается проникать в самые узкие пространства и там сцепляться с материалами и волокнами, что делает их очень полезными для очистки вещей от загрязнений). Именно такие жидкости и являются более «мокрыми», чем вода.

— Если и дальше так пойдет, то в следующий раз вы станете рассказывать мне, что на свете есть вещи более сухие, чем кости.

На самом деле, в ваших костяк содержится довольно много воды, и поэтому существует немало вещей…

— Согласен, пример неудачный. В таком случае, тверже чем гвоздь.

Это зависит от материала, из которого сделан гвоздь. Какие вы имеете в виду? Железные? Стальные? И кстати, любые гвозди можно расплавить.

— Ну все, ваша взяла. Наверное, мне стоит придумать вопросы потруднее.

Заключительное слово

Надеюсь, эта книга доставила вам удовольствие и, возможно, вызвала у вас желание узнать больше о науке, технологиях и о том, как все устроено в нашем мире. Наука играет такую важную роль в нашей жизни, что каждому человеку необходимо знать о ней хотя бы немного, чтобы понимать, что происходит вокруг.

Но самое главное в том, что получение знаний о науке, если подойти к этому делу правильно, может оказаться очень увлекательным занятием. Все, что вам нужно, — это продолжать задавать вопросы, и тогда наука сможет открыть перед вами двери в совершенно новый неизвестный мир понимания и веселья. Используйте ее и развлекайтесь. Уверяю, вы не пожалеете.

Вот, к примеру, хороший вопрос, над которым стоит поразмыслить:

Вам пришел новый вопрос:

Имя: Александр

Вопрос: Что будет, если наука перестанет развиваться?

Без науки не будет новых машин, технологий, никаких новых лекарств, исследований космоса и надежды спасти окружающую среду на Земле. Наука заставляет мир двигаться вперед. И мы должны быть ей за это благодарны.

И наконец:

Вам пришел новый вопрос:

Имя: Миа

Вопрос: Насколько важно ходить в школу, и до каких размеров вырастают утконосы?

На мой взгляд, очень важно. Школа приучает вас учиться в дальнейшей жизни, а то, чему вы научитесь, и друзья, которых заведете, будут поднимать вам настроение в течение многих лет после того, как вы ее закончите. Поэтому советую не бросать учебу.

Ах да, чуть не забыл. Самцы утконоса достигают около 60 см в длину, а самки — около 50 см.

Спасибо за вопрос.

С уважением, Гленн

Приложение. Вопросы, на которые вам, возможно, не нужны ответы

Многие из посетителей веб-странички «Спросите Гленна» удивили меня тем, что оставили вопросы не о науке, не о технологии, а обо мне. И хотя я не просил этого, было бы невежливо не ответить, по крайней мере, на некоторые из них. Короче говоря, предлагаю вам небольшую подборку по этой теме. Итак, поехали!

Вам пришел новый вопрос:

Имя: Митчелл

Вопрос: Превед, братан, как дела?

Превед, Медвед. Все ништяк, в натуре.

Вам пришел новый вопрос:

Имя: Джордж

Вопрос: Как вас зовут?

Меня?.. Гленн. По-моему, это указано на веб-странице.

Вам пришел новый вопрос:

Имя: jjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjj

Вопрос: Сколько вам лет?

Сейчас тридцать два, но к тому времени, когда вы это прочтете, может быть, будет больше.

Вам пришел новый вопрос:

Имя: Лорен

Вопрос: Что вы любите делать?

Читать книги, смотреть кино, играть на гитаре, заниматься спортом, бывать на людях, веселиться. Все, как у всех, правда.

Вам пришел новый вопрос:

Имя: Наталия

Вопрос: Какой ваш любимый цвет?

Голубой.

Вам пришел новый вопрос:

Имя: Аниса

Вопрос: Вам нравятся домашние животные?

Да. У меня очень большая и сердитая кошка, которая сидит рядом со мной, когда я пишу, и укоризненно смотрит на меня, потому что я ее игнорирую.

Вам пришел новый вопрос:

Имя: Хлоя Мейнард

Вопрос: А вы можете прыгать как лягушка?

Да. Но не очень хорошо.

Вам пришел новый вопрос:

Имя: Джеми

Вопрос: Как вы поживаете и любите ли науку?

Лучше всех, спасибо. И да, люблю.

Вам пришел новый вопрос:

Имя: Филип

Вопрос: Вы, наверно, Альберт Эйнштейн?

Эээ… нет. Альберт Эйнштейн — это Альберт Эйнштейн. И он умер. Извините.

Вам пришел новый вопрос:

Имя: Мэтью

Вопрос: У вас когда-нибудь была девушка? Вам нравится сыр так же сильно, как мне? У вас волосатые подмышки? У вас раздвоенные мочки на ушах? Вы любите кроликов? У вас много денег? Хотите поиграть в «виселицу»?[46] Вы скажете «до свидания»?

Да, не знаю, да, нет, да, нет, пока нет, да. До свидания.

Примечания

1

Один из крупнейших и старейших технических музеев Великобритании, где демонстрируются подлинные, действующие приборы, оборудование, машины или их точные модели, которые можно трогать руками. Открыт в 1857 году. — Прим. перев.

2

Она называется нёбным язычком и нужна для того, чтобы при глотании еда не попадала в нос и дыхательное горло.

3

Единица измерения громкости или силы звука. — Прим. перев.

4

Доктор Фрэнсис Фесмайр из больницы Университета Флориды получил за него в 2006 году Игнобелевскую премию по медицине, вручаемую за достижения, которые «не следует повторять». — Прим. перев.

5

Подробнее о сне и о том, почему он нам нужен, рассказано в разделе «Зачем нам нужен сон?».

6

Подробнее о белках и о сложных задачах, которые они решают, рассказывается в разделе «Все ли люди видят цвета одинаково?».

7

Подробнее о том, как белки решают сложные задачи, рассказывается в разделе «Все ли люди видят цвета одинаково?».

8

Подробнее об этом рассказывается в разделе «Откуда мы знаем, что Земля нагревается?».

9

Подробнее об изменениях климата Земли в прошлом рассказывается в разделе «Откуда мы знаем, что Земля нагревается?».

10

Подробнее об альтернативных источниках энергии рассказывается в разделе «Можем ли мы использовать навоз и птичий помет как топливо для электростанций?».

11

Подробнее о метане и использовании биоэнергии рассказывается в разделе «Можем ли мы использовать навоз и птичий помет как топливо для электростанций?».

12

Подробнее о слоях земной атмосферы рассказывается в разделе «Почему самолеты не могут подняться в космос?»

13

Подробнее о парниковом эффекте рассказывается в разделе «Можем ли мы повлиять на парниковый эффект и остановить глобальное потепление?».

14

Подробнее о том, как изменение климата может изменить мир, рассказывается в разделе «Если наш климат изменится, то где будет лучше или хуже всего жить?».

15

Подробнее о борьбе с изменением климата рассказано в разделе «Можем ли мы повлиять на парниковый эффект и остановить глобальное потепление?».

16

Подробнее об электромобилях рассказывается в разделе «Если обычные автомобильные двигатели загрязняют окружающую среду, то почему мы не используем электрические?».

17

Подробнее о механизме глобального потепления рассказывается в разделе «Потепление на планете происходит само по себе, или это наших рук дело?».

18

Подробнее о будущем ракетных полетов рассказывается в разделе «Смогут ли ракеты когда-нибудь заменить самолеты?».

19

Подробнее о скоростях полета рассказывается в разделе «Если Земля вращается с запада на восток, то почему полеты на запад проходят не намного быстрее, чем на восток?».

20

Подробнее о том, как самолеты удерживаются в воздухе, рассказывается в разделе «До каких пор можно увеличивать размер самолета, прежде чем он станет слишком тяжелым, чтобы летать?».

21

Подробнее о том, как действует сила тяги и как летают самолеты, рассказывается в разделе «До каких пор можно увеличивать размер самолета, прежде чем он станет слишком тяжелым, чтобы летать?».

22

Подробнее о разнице между реактивными авиационными и ракетными двигателями рассказывается в разделе «Почему самолеты не могут подняться в космос?»

23

Подробнее о том, как большие, тяжелые самолеты могут держаться в воздухе, рассказывается в разделе «До каких пор можно увеличивать размер самолета, прежде чем он станет слишком тяжелым, чтобы летать?».

24

Подробнее об атмосфере рассказывается в разделе «Почему самолеты не могут подняться в космос?».

25

Подробнее о парниковом эффекте рассказывается в разделе «Можем ли мы повлиять на парниковый эффект и остановить глобальное потепление?».

26

Чтобы выяснить, как быстро они могут двигаться, и узнать о других рекордах скорости, смотрите раздел «Что самое быстрое на Земле?».

27

Подробнее о том, как мозг управляет дыханием, рассказывается в разделе «Можем ли мы забыть дышать?».

28

Подробнее о форме мозга рассказывается в разделе «Почему мозги похожи на уродливую цветную капусту?»

29

Подробнее об исчезающих животных рассказывается в разделе «Повлияет ли глобальное потепление на животных?»

30

Подробнее о различиях между мозгом людей и животных рассказывается в разделе «Почему у людей мозги умнее, чем у животных?».

31

А кое-кому удается делать это почти вдвое дольше! Подробности можно найти в разделе «Почему мы дышим, и почему для дыхания нужны легкие?»

32

Подробнее о том, как мозг формирует воспоминания, рассказывается в разделе «Почему музыка навевает воспоминания?».

33

Подробнее о разнице между людьми и животными рассказывается в разделе «Почему у людей мозги умнее, чем у животных?».

34

Подробнее об этом рассказывается в разделе «Что такое дежавю, и почему у одних людей оно бывает чаще, чем у других?».

35

Подробнее о том, как мозг создает воспоминания, рассказано в разделе «Почему музыка навевает воспоминания?».

36

Подробнее о различиях в устройстве мозга человека и животных рассказывается в разделе «Почему у людей мозги умнее, чем у животных?».

37

Подробнее о том, как мозг формирует воспоминания, рассказывается в разделе «Почему музыка навевает воспоминания?».

38

Подробнее о самых тяжелых самолетах в мире рассказывается в разделе «До каких пор можно увеличивать размер самолета, прежде чем он станет слишком тяжелым, чтобы летать?».

39

Подробнее о поездах маглев рассказывается в разделе «Будем ли мы когда-нибудь ездить в летающих поездах или автобусах?».

40

Подробнее о будущем ракетных полетов рассказывается в разделе «Смогут ли ракеты когда-нибудь заменить самолеты?».

41

Подробнее о грозовых облаках рассказывается в разделе «Для чего нужны облака?».

42

Подробнее о скорости света рассказывается в разделе «Что самое быстрое на Земле?».

43

Вообще-то их два, и зовут их шутливо Ганс и Франц, a «Crawler» — это сокращение от «Crawler Transporter». — Прим. перев.

44

В справочниках приводятся другие цифры: высота 96 м, длина 240 м, длина стрелы 200 м, ширина 46 м, эксплуатационная масса 13,5 тысячи тонн. — Прим. перев.

45

Подробнее о том, почему громадные корабли держатся на воде, рассказывается в разделе «Почему большие металлические корабли не тонут?».

46

Детская игра в слова; при неправильном ответе игрок рисует одну за другой части виселицы с повешенным.

Content

Гленн Мерфи
Какая громкая бывает отрыжка? Недетские вопросы

Предисловие

Наука про нас

Насколько громкой может быть отрыжка?

Почему мы икаем, и как остановить икоту?

Почему мы дышим, и почему для дыхания нужны легкие?

Почему наши глаза защищены веками, а уши нет?

Почему одни люди не ощущают неприятный запах, а другие его чувствуют?

Почему пыльца вызывает сенную лихорадку?

Точему от холода или испуга у нас появляется гусиная кожа?

Почему пряности обжигают язык, даже когда они совершенно холодные?

Почему под солнцем кожа темнеет, а волосы светлеют?

Почему у родителей, которые никогда не были рыжими, может родиться рыжий ребенок?

Климатический хаос

Когда произойдет глобальное потепление?

Откуда мы знаем, что Земля нагревается?

Потепление на планете происходит само по себе, или это наших рук дело?

Можем ли мы повлиять на парниковый эффект и остановить глобальное потепление?

Могут ли испускаемые коровами газы вызвать изменение климата?

Для чего нужны облака?

Это правда, что глобальное потепление ухудшает погоду?

Повлияет ли глобальное потепление на животных?

Можем ли мы использовать навоз и птичий помет как топливо для электростанций?

Если наш климат изменится, то где будет лучше или хуже всего жить?

Средства передвижения

Почему большие металлические корабли не тонут?

До каких пор можно увеличивать размер самолета, прежде чем он станет слишком тяжелым, чтобы летать?

Почему самолеты не летают между аэропортами по прямым линиям?

Если Земля вращается с запаса на восток, то почему полеты на запад проходят не намного быстрее, чем на восток?

Почему самолеты не могут подняться в космос?

Смогут ли ракеты когда-нибудь заменить самолеты?

Если ракеты «сгорают» в атмосфере, то почему этого не происходит с нами?

Если обычные автомобильные двигатели загрязняют окружающую среду, то почему мы не используем электрические?

Смогут ли когда-нибудь автомобили управлять собой?

Будем ли мы когда-нибудь ездить в летающих поездах или автобусах?

Загадки мозга

Почему у людей мозги умнее, чем у животных?

Почему мозги похожи из уродливую цветную капусту?

Можем ли мы забыть дышать?

Все ли люди видят цвета одинаково?

В какой части мозга живет наш ум?

Почему музыка навевает воспоминания?

Зачем нам нужен сон?

Можем ли мы научиться читать чужие мысли и передвигать предметы силой своей мысли?

В чем разница между компьютером и мозгом?

Что такое дежавю, и почему у одних людей оно бывает чаще, чему других?

БОЛЬШИЕ вопросы

Какие живые создания считаются самыми маленькими и самыми большими?

Какие животные живут дольше всех, и какого возраста они достигают?

Почему больших кошек называют львами, тиграми и леопардами, а большие собаки все равно остаются собаками?

Какое животное самое крутое на свете?

Какое животное плавает быстрее всех, и какую скорость оно может развить?

Что самое быстрое на Земле?

Есть ли на свете вещи горячее Солнца?

Какая болезнь самая смертоносная?

Какая машина самая большая в мире?

Почему вода мокрая, и есть ли что-нибудь мокрее ее?

Заключительное слово

Приложение. Вопросы, на которые вам, возможно, не нужны ответы

Примечания