Простые вопросы. Книга, похожая на энциклопедию - Владимир Антонец

Чтобы отнять тепло, можно применять полупроводниковые системы, в которых охлаждение происходит при пропускании электрического тока. Такие системы используются для охлаждения электронных чипов. Можно охладить объект, заставив его излучать энергию в виде звуковых волн.

Удивительное открытие, удостоенное Нобелевской премии, сделано в последние годы. Оказалось, что вещество можно охлаждать с помощью света. Если правильно подобрать длину волны лазерного излучения, то можно добиться, чтобы помещенные в магнитную ловушку атомы, движущиеся навстречу световой волне, поглощали фотоны. Импульс этих фотонов направлен навстречу движению атомов, и поэтому атомы при поглощении затормаживаются, то есть происходит охлаждение. Обездвиженные атомы гораздо легче исследовать. В обычных условиях в газе они движутся со скоростью до нескольких километров в секунду.

Большой прогресс ожидает и наши традиционные холодильники. За счет применения новых материалов и технологий можно будет использовать способы охлаждения, которые раньше были невыгодны. Новые холодильники будут потреблять в два раза меньше энергии, а сам агрегат будет раза в полтора компактнее.

Как узнать время?

Вопрос о том, как узнать время, сейчас кажется тривиальным, потому что у всех есть часы. Посмотрел на часы — узнал время. Нет часов — посмотрел на экран телевизора или послушал радио. Но в действительности вы не определили время, а лишь узнали его. А между тем кто-то это время нам установил, кто-то эту услугу нам оказал.

Измерением времени человечество интересуется с момента своего возникновения. Если бы люди не научились определять сезонные времена, не смогли бы выжить. Оседлая жизнь была бы невозможна. Интересно, что существовали календари, в которых указывалось не четыре, а лишь три сезона. Например, в Древнем Египте были сезоны половодья, сева и сбора урожая. Многие народы Европы знали только зиму, весну и лето. И естественно, что это время измерялось по положению астрономических тел — звезд, Солнца, Луны.

Существовало несколько очевидных масштабов: видимое годовое движение Солнца, Луны и изменение ее фаз, а также суточные движения небесных тел. Поэтому у разных народов возникали различные календари в зависимости от того, наблюдение за движением какого светила бралось за основу. Сразу же появилась и остается актуальной до сих пор проблема синхронизации разных календарей, поскольку периоды движений светил и Земли не кратны друг другу. Например, период обращения Земли вокруг Солнца содержит нецелое число периодов вращения Земли вокруг своей оси. Поэтому для удобства пользования по результатам астрономических наблюдений в календари надо вносить регулярные поправки, например високосные дни, что оказалось серьезной научной задачей. Человечество обходилось такими наблюдениями буквально всю свою историю.

В XVII веке после открытия Галилеем постоянства периода колебаний маятника были изобретены современные механические часы. В то время люди, по-видимому, никуда не торопились и у часов была только одна стрелка — часовая. Механические часы быстро достигли точности, превышающей точность хода небесных светил, и стали эталоном продолжительности интервалов времени. Однако начало отсчета интервалов все равно необходимо согласовывать с небесными событиями, чтобы у всех людей было единое время.

В 50-е годы XX века возникли кварцевые эталоны времени, точность которых составляет несколько миллионных долей секунды в сутки. Но и их качество перестало удовлетворять людей. Сейчас, когда человечество занимается очень тонкими задачами, требования к измерению времени возрастают необычайно. Мы даже не представляем, что живем в системе, где существует мировое время, которое регулярно отслеживается, и поддерживается, и вводится во все наши информационные составляющие — телевидение, радио, компьютерные сети. И уже не хватает точности не только механических часов, но и кварцевых. Для дальнейшего улучшения измерения времени используют атомные эталоны частоты, стабильность которых в миллион раз выше стабильности вращения Земли.

Главный эталон времени России входит в группу лучших мировых эталонов. Он находится во Всероссийском научно-исследовательском институте физико-технических и радиотехнических измерений (ВНИИФТРИ) в Зеленограде. Это очень сложный комплекс аппаратуры. Его погрешность не превышает одной секунды за полмиллиона лет.

Таким образом, время узнать очень трудно, потому что есть несколько физических механизмов измерения промежутков времени и нужда в синхронизации разных времен. А уж мы с вами только смотрим на отображение того времени, которое добыто для нас его хранителями.

Как узнают о родстве и переселениях народов?

Интерес к этому вопросу велик и зафиксирован еще в книгах Ветхого Завета. Согласно последним научным данным, современный вид человека появился в Африке. Это произошло около 40 000 лет назад. Потом он мигрировал на Ближний Восток, а затем на запад — в Европу и на восток — в Азию. Существовавшие в то время другие группы людей, например европейские неандертальцы, исчезли.

Далее по суше люди достигли Юго-Восточной Азии. По суше же, когда еще не было Берингова пролива, они достигли и Америки, а на лодках добрались до Австралии и островов Океании. Как все это удалось узнать?

Для понимания происхождения народов или этносов привлекаются методы самых разных наук, но прежде всего истории, археологии и языкознания. В наследовании и изменениях культурных ценностей и языка есть некоторые общие закономерности и связи. С середины XX века началось применение популяционной генетики.

В основу этой науки легла работа русского генетика Сергея Четверикова «О некоторых моментах эволюционного процесса с точки зрения современной генетики», опубликованная в 1926 году. Она позволяет изучать изменение генотипа, в том числе и под действием миграции.

Миграция генов, то есть их распространение на новые территории, имеет два основных механизма. Один, постоянно существующий, но не очень сильный, — браки между представителями разных народов. Другой — физическое переселение народов.

Генетические изменения происходят не очень быстро, поэтому, сопоставляя генофонд различных народов или отдельных его групп по устойчивым маркерным генам и их сочетаниям, можно пытаться оценить наличие или отсутствие общих предков.

Сейчас считается, что наиболее авторитетные данные о расовой и этнографической структуре населения Земли представлены одним из ведущих мировых специалистов по популяционной генетике, итальянским ученым Луиджи Кавалли-Сфорца. В книгах «История и география генов человека» и «Гены, народы и языки» ему с коллегами удалось обобщить и сопоставить разнородную генетическую, культурную, археологическую и лингвистическую информацию о разных народах мира. Им выдвинута теория о происхождении отдельных рас и народов и развитии человечества в целом.

Кавалли-Сфорца разделяет человечество на десять основных генетических групп: восточные азиаты, европейцы, эскимосы, юго-восточные азиаты, коренное население Америки, жители Тихоокеанских островов, южные азиаты и северные африканцы, субсахарские африканцы, аборигены Австралии, народы койсанской группы и центральноафриканские пигмеи.

Это общая картина, но исследования происхождения народов ведутся очень активно, в том числе и в России. Нередко научные результаты разрушают сложившиеся мифы. Однако не подлежит сомнению, что знать истину о своем происхождении и родстве важно для любого народа.

Когда наступает новый год?

Единой для всей Земли даты нового года нет. И проблема не столько в том, что невозможно эту дату установить, сколько в том, что трудно договориться, какой промежуток времени считать годом и от какого события вести отсчет.

В нашем представлении год связан с движением Солнца. Главной единицей считается тропический год. Он равен промежутку времени от одного фиксированного момента — солнцестояния или равноденствия — до следующего. Его продолжительность примерно 365,24 суток.

Наше представление о месяце связано с движением Луны. Промежуток времени от полнолуния до полнолуния называется синодическим месяцем. Его продолжительность составляет приблизительно 29,5 суток.

Как видно, все значимые для людей промежутки времени — сутки, месяц и год — не кратны друг другу. Поэтому постоянные соотношения между годом и 12 месяцами, между годом и 365 днями не могут поддерживаться. Приходится принимать какие-то компромиссные решения.

Скажем, мусульманский календарь — лунный. В нем год никак не связан с движением Земли вокруг Солнца. Поэтому один и тот же месяц может приходиться на разные сезоны.