Физика без преград. Увлекательные научные факты, истории, эксперименты
№ 92
Мечта домохозяйки: поможет ли физика избавиться от пыли?
То, что мы в своей квартире регулярно стираем с мебели и сметаем с пола, весьма разнообразно по своему составу! Частицы сажи и гари, залетевшие с улицы. Частицы песка, которые мы принесли на своей обуви. Даже вулканический пепел, способный перемещаться по воздуху на большие расстояния. В состав домашней пыли входят и частички отслоившегося кожного эпителия.
Отдельные «пылинки» висят в воздухе, а соединяясь друг с другом и становясь тяжелее, оседают на мебели и на полу, откуда нам приходится их регулярно вытирать, выметать и вымывать. Пыль вызывает аллергию, накапливает статическое электричество и, наконец, весьма неэстетично выглядит. Конечно, хорошие хозяева делают уборку регулярно. Но можно ли избавить свое жилище от пыли раз и навсегда? Как это было бы здорово!
Увы, полное избавление от пыли остается мечтой. Ведь для того, чтобы ее не было, нам нужно убрать частички пыли из окружающего нас воздуха (что невозможно в бытовых условиях) и сделать поверхности настолько гладкими, чтобы пылинки к ним не прилипали. А это нереально: ведь даже полированная поверхность, которая нам кажется совершенно гладкой, для микроскопической пылинки представляет собой нечто, напоминающее вспаханное поле!
Поэтому единственный выход – чаще делать влажную уборку (особенно в условиях мегаполиса), ставить фильтры на вентиляционные решетки, пользоваться антистатиками (по возможности более экологически нейтральными). Существуют в мире так называемые «пылеулавливающие системы», но в условиях небольшой квартиры применять их вряд ли реально.
Из небольшой двухкомнатной квартиры мы в среднем за год выбрасываем 20 килограммов пыли! Это не считая крупного мусора и бытовых отходов
№ 93
Страшилка века: чем опасен «парниковый эффект»?
О «парниковом эффекте» в последние несколько лет говорят во всем мире ученые, политики, экологи… Что это такое и насколько опасен этот эффект?
На земле работают тысячи заводов и фабрик, по улицам городов ездят миллионы автомобилей, количество отходов жизнедеятельности человека растет в геометрической прогрессии. Все это приводит к тому, что в земной атмосфере концентрируются так называемые парниковые газы. Они образуют своеобразную прослойку, которая задерживает тепловое излучение, исходящее с Земли, и, подобно отбивающему мяч вратарю, возвращают его обратно. Возникает климатический дисбаланс, растет количество осадков (вспомните: на стеклянных стенках огородного парника капли образуются почти постоянно – здесь эффект тот же самый!), увеличивается содержание в атмосфере вредных веществ.
К числу самых опасных последствий парникового эффекта относят глобальное потепление – правда, не все ученые согласны с тем, что изменения климата земли столь тесно связаны именно с наличием парниковых газов в атмосфере. Но даже если допустить, что изменения климата зависят от каких-то иных причин, воздействие парникового эффекта в целом резко негативно. Гибель множества видов животных и растений, рост заболеваний, загрязнение воды, земли и воздуха… Перечислять можно очень долго. Что же нам делать?
К числу необходимых мер ученые относят переход на новые виды топлива – углеродосодержащие, активно использующиеся сейчас, особо опасны. Нужно ограничить количество выхлопных газов, использовать фильтры, искать альтернативные источники энергии, сократить вырубку лесов, повышать «экологическую сознательность» населения… Но окажемся ли мы способны на это?
По некоторым подсчетам, за последние полтора столетия количество углекислого газа в воздухе увеличилось на 25%
№ 94
Солнце мое… Основы гелиобиологии
В конце XX – начале XXI века связь физики с другими науками становится все более прочной. Множество научных проблем и вопросов помогла решить биофизика – наука, изучающая физические процессы, протекающие в биосистемах, и это направление сейчас весьма популярно, особенно в свете многих экологических проблем.
Особым разделом в биофизике является гелиобиология, изучающая влияние изменений активности Солнца на различные организмы. Основоположником этой науки считается Александр Леонидович Чижевский (1897–1964). Все его заслуги сложно даже перечислить, но именно Чижевский сформулировал зависимость между солнечной активностью и разнообразными реакциями живых организмов. Он ввел понятие так называемого «Z-фактора», неопределимого физическими опытами, но имеющего определяющее значение для связей Солнца и Земли. Правда, ряд ученых считают, что этот таинственный фактор – не что иное, как проявление магнитного поля Земли, связь которого с солнечной активностью уже почти никто не подвергает сомнению.
На Солнце наблюдаются особые образования с повышенной яркостью – факелы, а также с пониженной яркостью – пятна
Именно гелиобиологи доказали влияние солнечной активности на рост растений и процессы миграции животных, на обострение хронических заболеваний и скорость размножения бактерий. Правда, механизмы этих связей пока еще не изучены до конца, но ведь именно наличие неразгаданных тайн делает любую науку привлекательной! Гелиобиология достаточно молода, но эта область знания тесно «сотрудничает» с другими: медициной, астрономией, даже психологией.
А. Л. Чижевский был не только физиком, биологом и химиком: он писал стихи, занимался живописью, увлекался философией. Иногда его называют «Леонардо да Винчи ХХ века»
№ 95
Биороботы. Реальность и фантастика
В фантастических фильмах и литературе часто эксплуатируется образ биоробота – гибрида человека с машиной. «Категории» биороботов и их назначение могут несколько разниться в зависимости от сюжета, но в большинстве случаев их объединяет то, что вместо мозга у них некое подобие компьютерного процессора. В целом же он внешне может никак не отличаться от обычных людей. Может ли биоробот испытывать эмоции, чувствовать боль, насколько он вынослив и независим от разных источников энергии – ответы на эти вопросы в основном зависят исключительно от фантазии авторов книги или кинофильма.
Но в реальной жизни схожие технологии тоже существуют. Правда, до замены мозга процессором пока дело не дошло, но, к примеру, искусственные (бионические) конечности уже применяются в мире достаточно широко.
Примитивные протезы, призванные компенсировать утрату руки или ноги, существовали еще в незапамятные времена, но, конечно, их нельзя даже сравнивать с современными. Бионические протезы оснащены множеством датчиков, которые улавливают импульсы, направляемые телом человека. Таким образом, «умная» конечность, которая по сути является высокотехнологичным роботом, не просто помогает своему хозяину удержать стакан с водой или нанести удар по футбольному мячу – она полностью встраивается в систему функционирования его организма.
Робота придумал… Леонардо да Винчи. В его записях есть чертежи машины, похожей на человека и имитирующей его действия.
В настоящее время ученые уже обсуждают возможность полного отказа даже от таких совершенных протезов и переход к технологиям лабораторного восстановления органов взамен утраченных. Получится ли? Посмотрим.
Несколько лет назад компания EKSO Bionics представила роботизированный экзоскелет нижней части тела, который может вернуть способность ходить человеку с повреждением позвоночника
№ 96