Простые вопросы. Книга, похожая на энциклопедию - Владимир Антонец

Таким образом, простой вопрос, почему у людей черная кожа, заставляет задуматься о том, как человек возник и развивался и как он меняется сейчас. Для этого требуются усилия многих наук: и фотобиологии, и антропологии, и археологии, и генетики, и др.

Кстати, известно про афроамериканцев, что они стали несколько светлее, чем их предки, вывезенные из Африки. Не прошло и двухсот лет.

Почему нитки запутываются?

Каждый знает, что нитки часто запутываются, причем совершенно безнадежно! Запутываются лески, цепи, шнурки, шланги, все что угодно. Почему это происходит?

Точный ответ на этот вопрос нашли буквально 40 лет назад. Началось все с попыток рассчитать движение полимерных молекул. И здесь оказались очень успешными идеи академика Ильи Лившица. Оказывается, благодаря гибкости отдельные части полимерных нитей совершают практически независимые движения. Эти движения имеют много общего с хаотичным перемещением свободных частиц в газе, хотя есть и разница. И вот при определенных обстоятельствах, а именно в хорошем растворителе, полимерная нитка превращается в клубок.

Этими идеями воспользуемся и мы, чтобы посмотреть, как поведет себя наша нитка. Возьмем ее так, словно собираемся вдеть в иголку. Мы увидим, что благодаря упругости, потому что торчит только короткий кончик, угол на одном конце и угол на другом конце кусочка нитки жестко связаны друг с другом. Собственно, поэтому ее и удается вдеть в ушко иголки. Возьмем и немножко удлиним кусок нитки, удерживаемой между пальцами. Видите, что получилось? Провисание. Углы стали освобождаться от взаимной зависимости. Наконец, существует такая длина, при которой эти углы никак не связаны. Она очень важная физическая характеристика нити. Эта длина называется персистентной, то есть такой, при которой один угол перестает зависеть от другого. А это значит, что фрагменты единой нитки могут принимать случайное положение, в том числе возможно самопересечение нити. На плоскости это не приводит ни к чему: я ее потяну — она распутается. Но если движение происходит в трехмерном пространстве, то при блуждании в конце концов образуется узелок. Закономерно! Просто достаточно подождать некоторое время, и это обязательно произойдет. Таким образом, если нитка лежит в трехмерном пространстве, если у нее конечная гибкость и она начинает случайно изгибаться от разных воздействий, обязательно произойдет самопересечение, кончик войдет в петлю, а когда вы за этот кончик потянете, все запутается.

Поражает то, что такого типа ниток много (шнурки от ботинок и лески не в счет) — множество важных высокомолекулярных полимерных веществ, которые тоже представляют собой нитки. И с ними все эти процессы также происходят. К счастью, такие полимеры, как ДНК, в которой зашифрована наследственная информация о строительстве живого организма, свободны от запутывания. Двойная спираль ДНК, к счастью, жесткая, и поэтому с ней такого произойти не может.

Таким образом, нитки запутываются согласно закону природы. Если нитка гибкая, достаточно длинная, если она в трехмерном пространстве, то случайные движения ее фрагментов со 100 %-ной гарантией приведут к тому, что возникнут самопересечения и все запутается.

Почему птицы совершают перелеты?

Птицы настолько сильно поражают тем, что умеют летать, что на протяжении всей своей истории человек наблюдает за ними и изучает их. Первое из зафиксированных подробных описаний жизни птиц было составлено великим основоположником многих наук Аристотелем в труде «История животных». Аристотель полагал, что где-то существуют особые теплые местности, куда птицы перелетают, чтобы избежать холодных зим.

Свыше полутора тысяч лет не появлялось более подробных описаний, пока в 1247 году не вышла книга, написанная императором Священной Римской империи Фридрихом II, в которой и были заложены основы современных представлений о миграциях птиц. Фридрих II четко различал места линьки и предотлетных скоплений, связывал сроки отлета у разных видов с погодными условиями, впервые отметил разницу между перелетами и кочевками, описал различные формы мигрирующих стай и порядок расположения летящих птиц.

В середине XVIII века выдающийся шведский ученый Карл Линней создал авифенологический метод изучения перелетов птиц, когда наблюдатели в разных частях страны строго фиксировали моменты их появления весной и отлеты осенью. Этот метод применяется и поныне, а сеть наблюдателей, работающих под руководством ученых, очень широка. Например, в интернете я нашел орнитологические отчеты школьников с Дальнего Востока.

В 1890 году датский учитель гимназии Мортенсен впервые окольцевал скворцов легкими пластинами из цинка. С 1899 года он уже использовал кольца из легкого металла, надевая их на ноги аистам, уткам, различным морским птицам. И до этого многие ученые пытались метить птиц, но такого эффективного метода предложить не смогли. 1899-й официально признан годом начала кольцевания птиц, а Мортенсен — изобретателем этого метода. Кольцевание позволило выяснить многие особенности птичьих перелетов и их причины.

Абсолютными рекордсменами по дальности миграций оказались полярные крачки, которые гнездятся и выводят птенцов в Арктике, улетая на зимовку к берегам Антарктиды. Перелет, который они совершают дважды в год, составляет от 15 000 до 22 000 км и длится примерно три месяца.

Один из видов куликов — бурокрылые ржанки — пролетают без остановки 4000 км по маршруту Лабрадор — Южная Америка. Примерно так же летают и ласточки.

Выясняется, что массовые миграции у птиц, так же как и у многих видов наземных животных и рыб, выработались в процессе эволюции как «приспособление» к переживанию регулярно возникающих, в том числе и сезонных, ухудшений условий внешней среды. При этом перелетные птицы вовсе не стремятся к резкой смене обстановки, а, наоборот, выбирают для зимовок места, экологические условия которых во многом сходны с местами их гнездования, хотя и расположены в другом полушарии. Те же полярные крачки ровно половину жизни тратят на перелеты, ради того чтобы и зимой, в привычных для них условиях полярного дня, ловить мелкую рыбешку в холодных водах северных морей.

Много легенд ходит об удивительных способностях птиц ориентироваться в пространстве. Это им удается благодаря отлично, но неизвестно как работающим внутренним часам и умению определять положение солнца или звезд, в зависимости от того, в какое время суток определенный вид птиц совершает перелет. Умение птиц ориентироваться по силовым линиям магнитного поля Земли не находит научного подтверждения.

Сезонные и дневные миграции разного масштаба совершают все живущие на Земле, например, мы каждый день ходим на работу.

Почему редки драгоценные камни?

Высокая стоимость и редкость драгоценных камней связаны между собой, но обусловлены разными причинами. Редкость всегда объясняется условиями происхождения. Ценность определяется людьми.

Российское законодательство считает драгоценными камнями алмазы, изумруды, рубины, топазы, аметисты, бриллианты, сапфиры и александриты, а также природный жемчуг и янтарь. По химическому составу они совсем не уникальны. Большинство природных драгоценных камней всего лишь твердые соли, окислы и иные соединения различных металлов, молекулы которых организованы в упорядоченную структуру (кристаллическую решетку). Так, рубин, сапфир и изумруд — это оксид алюминия. Топаз — силикат алюминия. Гранат — сложный силикат, имеющий в составе алюминий, кальций, магний, железо, марганец и хром. Алмаз же — это чистый углерод, так же как и графит.

В природе кристаллы образовывались в течение миллионов лет, в глубине земной коры под давлением в сотни тысяч атмосфер и при температурах до 2000 ℃. Это придало им уникальные свойства и красоту, привлекающие людей. Мест, где складывались такие условия, крайне мало, чем и объясняется редкость драгоценных камней.

Однако в начале XX века монополия природы была нарушена. В 1902 году французский инженер Вернейль синтезировал первый драгоценный камень, идентичный природному, — кристалл рубина весом 6 г. В нынешнее время в лабораториях синтезируют не только рубины, но и алмазы, сапфиры, изумруды и кварц. Синтезируются и камни, которые в природе не встречаются. Когда речь идет о лабораторных условиях, говорить о редкости не приходится.

Чем же объясняется драгоценность? Конечно, спросом. Редкая вещь не всегда ценна. В древние времена камни, так же как и золото, часто посвящались богам. Например, в Торе прямо сказано, что золото предназначено для украшения храма. Во многих религиозных традициях рай предстает в необыкновенном сверкании и свечении, земным эквивалентом которого служат самоцветные камни. Это придает им сверхъестественную значимость. Обладание драгоценным камнем переносило часть этой значимости на человека. За это можно было отдать много денег.