Простые вопросы. Книга, похожая на энциклопедию - Владимир Антонец

Во второй раз все стало казаться понятным в 1802 году, когда Томас Юнг показал, что все цвета могут быть получены путем сложения трех основных — зеленого, красного и фиолетового. Через 50 лет в 1855 году Герман Гельмгольц дал глубокую физиологическую интерпретацию теории Юнга, предположив, что в состав сетчатки входят три типа рецепторов, чувствительных к основным цветам, а цвет объекта определяется тем, какова пропорция возбуждения этих рецепторов. Кстати, идею о том, что в глазу есть «светочувствительные аппараты» трех типов, еще в 1756 году выдвигал Михаил Ломоносов. Теория Юнга — Гельмгольца блестяще подтверждалась на практике. Однако прямое доказательство существования ровно трех типов колбочек с различными пигментами, обеспечивающими повышенную чувствительность к длинам волн видимого диапазона 0,43, 0,53, 0,56 микрона, соответствующим фиолетовому, зеленому и желто-зеленому, а не красному цветам, было получено более чем через 100 лет — лишь в 1959 году.

Итак, с физиологической точки зрения все тоже стало ясным. Однако еще Иоганн Гете обращал внимание на психологическую составляющую восприятия цвета. Научное объяснение цветоощущения как психологического феномена было предложено Эвальдом Герингом. Он считал, что в мозгу происходят три параллельных процесса оценки соотношения «желтого и синего», «красного и зеленого» и «черного и белого». За доказательство этого факта американцы Давид Хьюбл и Торстен Вайзел (Визел) в 1981 году получили Нобелевскую премию.

Таким образом, мир разноцветный потому, что солнечный свет имеет сложный состав, и потому, что в сетчатке имеется три типа рецепторов — колбочек с различной чувствительностью к свету с разной длиной волны, и потому еще, что сложная обработка в мозгу сигналов этих рецепторов приводит к формированию психического феномена под названием цвет.

Почему море соленое?

По этому поводу у разных народов существуют на удивление однотипные сказки про утонувшую соляную мельничку, которая работает на дне моря до сих пор. Наука же довольно хорошо знает общие причины солености морей и океанов.

Как известно, в природе существует круговорот воды. Часть этого круговорота — ручьи и реки. Так как вода — хороший растворитель, текущие ручьи и реки вымывают минеральные соли, залегающие в земле. Вымываются они в таких малых количествах, что вода кажется нам на вкус пресной. Однако же это малое количество приносится в море. Под действием солнца вода испаряется, а соль остается в море. Потом испарившаяся пресная вода уносится в виде облаков и вновь выпадает дождями на суше. Так поддерживается жизнь рек и ручьев. И они снова выносят немного растворенных солей в море. Постепенно за множество таких циклов вода в океане становится все более соленой. Почти 80 % растворенных в океане солей — хлористый натрий, то есть обыкновенная поваренная соль. Однако морская вода кажется горькой на вкус: это из-за солей магния.

Многолетние наблюдения над океаном показывают, что его соленость практически не изменяется. Это означает, что приносимые реками соли на что-то расходуются. Во-первых, их используют морские животные для построения своих раковин и скелетов, которые потом откладываются на морском дне. Во-вторых, из-за перенасыщенности раствора соли выпадают в осадок. Таким образом, происходит медленный перенос минеральных веществ с одних участков земной коры на другие. По подсчетам американского ученого Франка Кларка, каждый год реки приносят в моря около 2 млрд тонн растворенных солей. Между прочим, такова же масса годового выброса парниковых газов земной промышленностью. Значит, она уже может оказывать влияние на планетарные процессы.

Подсчеты показывают также, что, если из океанов выпарить всю воду, образуется слой соли толщиной 60 м.

Соленость океанов и морей неоднородна и по глубине, и по площади. Она может повышаться в местах интенсивного испарения под действием ветров с пустынь и понижаться в местах обильного выпадения дождей в тропиках. Различия в солености приводят к неоднородному распределению плотности воды, что служит одной из движущих сил в океанских течениях: соленая вода опускается, так как она более плотная, а более пресная вода двигается, чтобы заменить ее. На это движение влияет и неоднородность распределения температуры воды в океане. Эта циркуляция, называемая термохалинной (therme — тепло, hals — соль), жизненно важна для экологии Земли. Она оказывает влияние на глобальный климат с периодами изменений от нескольких сотен до тысяч лет.

Неоднородность солености наблюдается и в разных морях. Это связано с тем, что процесс обмена солями, в частности по термохалинному механизму, очень медленный, а реки, текущие по разным участкам земли, вымывают разные соли, да и испарение воды с поверхности морей происходит по-разному.

Любопытно, что лед, полученный из морской воды, оказывается пресным, как и испаренная морская вода. При этом соль вымораживается и образует на поверхности льда узоры. Иногда в толще такого льда образуются пузырьки, заполненные крепким раствором соли.

Почему люди зевают?

Если обратиться к медицинской энциклопедии 30–40-летней давности, можно прочитать, что-то похожее на то, что «зевание представляет собой безусловный рефлекторный акт, широко распространенный среди млекопитающих, рептилий и рыб. Оно имеет приспособительное значение, направленное на улучшение снабжения организма кислородом». Современные исследования показывают, что это не так.

Нехватка кислорода никак не влияет на то, зевает человек либо животное или нет. Был проделан опыт, когда в комнату с управляемым составом воздуха помещали людей и меняли пропорцию углекислого газа и кислорода. Оказалось, что частота и интенсивность зевков никак не зависели от концентрации кислорода. Энциклопедия оказалась неправа.

Наблюдения показывают, что люди зевают, когда им не хватает впечатлений или когда они в состоянии стресса. Могут зевать студенты перед экзаменом, спортсмены перед выходом на старт, артисты и музыканты перед выходом на сцену. Зевок служит для снятия стресса как средство мобилизации.

Современная диагностическая техника позволила установить, что человек начинает зевать еще в утробе, с четвертого месяца. А там о дыхании еще и речь не идет. Но, по-видимому, стрессы и необходимость мобилизовываться бывают и у плода.

Казалось бы, теперь ясно, отчего люди зевают, однако у зевка обнаружились и другие свойства и функции. В частности, зевота, так же как и смех, заразительна. Если человек читает про зевоту, слышит о ней или, хуже того, видит, как другие зевают, то сам начинает зевать. Вероятно, и вам сейчас приходится нелегко. Заразительность зевания изучена достоверно. Таким образом, стало понятно, что зевок — это еще и некоторый мимический коммуникационный сигнал членов сообщества животных или людей о том, что ситуация стрессовая и необходимо мобилизоваться.

Гипотеза показалась интересной, и тогда был проделан такой опыт. Людей посадили в помещение и стали показывать фильм, в котором герои зевают. Естественно, это действовало на всех участников опыта. Стали следить за каждым из них и подсчитывать частоту зевков. Затем изучили психологические характеристики каждого. Выяснилось, что люди, которые менее заражались зевками, были более равнодушными к окружающим. Таким образом, получается, они продемонстрировали неспособность реагировать на сигналы, подаваемые членами социума.

Чтобы разглядеть мимические сигналы, требуется достаточно острое зрение. По одной из теорий именно благодаря остроте зрения многие животные, в частности обезьяны, широко используют мимику при коммуникациях, необходимых для ведения коллективной социальной жизни. Эти важные способности достались и человеку.

Как видим, иногда научный подход позволяет иначе взглянуть на привычные явления.

Почему мы устаем при ходьбе?

Отчасти мы устаем потому, что наши мышцы во время ходьбы выполняют физическую работу и тратят энергию. От этого в них накапливаются различные продукты обмена, в частности молочная кислота. Эта мышечная усталость очень зависит от нашей походки. Нам легко идти тогда, когда мы двигаем не только ногами, но и руками. С одной стороны, это важно для поддержания равновесия и дыхания, а с другой стороны, так сохранились древние стереотипы, ведь мы, Homo sapiens, стали двуногими прямоходящими из четвероногих.

Четвероногим животным, например лошадям, приходится довольно жестко синхронизировать движение конечностей. Возможных способов синхронизации всего три, отчего и основных аллюров у лошади тоже три: рысь, когда синхронно движутся две ноги, расположенные по диагонали; иноходь, когда синхронно выносятся и опускаются то правые, то левые ноги; и галоп, когда попеременно переносятся то передние, то задние ноги. Эта синхронизация, то есть фактически аллюры, прослеживается и в человеческих танцах. Удивительно, но теория такой синхронизации имеет много общего с теорией относительности, поскольку и там и там основные представления базируются на неевклидовой геометрии искривленных пространств, в которых параллельные прямые могут пересекаться.