зачем нужна теория относительности
Зачем нужна теория относительности
В самом деле: в отличие от всех фундаментальных теорий СТО и ОТО проложили себе дорогу не через науку, а путем подавления инакомыслия, благодаря запугиванию, запретам, моральному и физическому террору. Протаскивание теорий в “гениальные” происходит обычно по одному и тому же сценарию, с одинаковым набором характерных приемов и методов, далеких от этических норм научных дискуссий. Причем таких, которые позаимствованы из арсенала средств политической борьбы и идут в дело всякий раз, когда эйнштейновские измышления по каким-либо причинам не принимаются просто “на веру”, а одного пропагандистского навязывания “общепризнанной” точки зрения на величие научного гения Эйнштейна и его детищ оказывается недостаточно.
“В 1917 году Фридрих Адлер, работавший вместе с Эйнштейном в Цюрихском университете, был насильственно подвергнут медицинской экспертизе на предмет установления у него умственного расстройства. Основанием послужило то, что Адлер опубликовал работу, в которой опровергал теорию относительности. Так что, когда современные эйнштейнианцы объявляют публично всех критиков этой теории параноиками, то это давно уже не ново. В 1978 году академик Зельдович в очередной раз назвал параноиками тех, кто критикует “святые” догматы: эйнштейнианство и термодинамику. А еще ранее А. Бронштейн в книге “Беседы о космосе и гипотезах” сообщал, что “. только за один 1966 год отделение общей и прикладной физики АН СССР помогло медикам выявить 24 параноика” (“Молодая гвардия”, № 8/95).
Добавим: в СССР решения о запрете на критику теорий относительности принимались как минимум трижды. “В 1934 году выходит специальное постановление ЦК ВКП(б) по дискуссии о релятивизме, в котором все противники этой “теории” относились либо к “правым уклонистам”, либо к “меньшевиствующим идеалистам”, со всеми вытекающими из этого для них последствиями: Соловки, беломорканалы, магаданы. ”. Далее: “В 1942 году на юбилейной сессии, посвященной 25-летию революции, Президиум АН СССР принимает специальное постановление по теории относительности: “действительное научно-философское содержание теории относительности. представляет собой шаг вперед в деле раскрытия диалектических закономерностей природы”. Это постановление было подкреплено устным запретом-указанием всесильного Берии, который в то время руководил атомной “Проблемой № 1”. Наконец, “в 1964 году Президиум АН СССР издает закрытое постановление, запрещающее всем научным советам, журналам, научным кафедрам принимать, рассматривать, обсуждать и публиковать работы, критикующие теорию Эйнштейна” (“Молодая гвардия”, № 8/95).
Бернард Джаффэ отметил: «Данные были почти невероятны. Вывод можно было сделать только один, а именно, что Земля находится в покое. Это, безусловно, было абсурдно»
(Jaffe Bernard // MICHELSON AND THE SPEED OF LIGHT. Doubleday. 1960. P. 76)
Теория относительности и зачем она нужна: часть 1, СТО
Словосочетание «теория относительности», как и имя её автора Альберта Эйнштейна, слышал, наверное, каждый. Увы (хотя основы теории относительности и приходят в школе) многие слабо или не до конца понимают, о чём идёт речь. Попытаемся это дело исправить.
Итак, теория относительности, а точнее, специальная теория относительности, СТО (есть ещё общая теория относительности, ОТО, но о ней в следующий раз) описывает движение тел со скоростями, сравнимыми со скоростью света – в отличие от классической механики, которая «работает» с привычными нам скоростями.
Точнее, даже не так. СТО описывает процессы, происходящие при любых скоростях. Но просто при малых скоростях некоторые эффекты, становящиеся значимыми при скоростях больших, себя практически не проявляют, и можно довольствоваться сравнительно более простыми формулами классической механики. А если мы рассматриваем условия, в которых эти эффекты уже отбросить нельзя, то тут-то нам на помощь и приходит СТО. Если же в формулах СТО считать скорости пренебрежимо малыми по сравнению со скоростями света, то мы получим всё те же уравнения классической механики.
Иными словами, классическая механика является составной частью СТО, её упрощением для частного случая малых скоростей.
Интересно, что большинство эффектов теории относительности были открыты, что называется, на кончике пера, и лишь потом подтверждены экспериментально.
СТО стала результатом многолетних попыток состыковать два хороших, годных раздела физики, категорически не желавших «работать» вместе: классическую механику и электродинамику.
Одним из краеугольных камней классической механики является так называемый принцип относительности, который гласит: в двух системах отсчёта, покоящихся друг относительно друга или движущихся относительно друг друга равномерно или прямолинейно, все законы физики работают одинаково. Если быть уж до конца точным, в классической механике этот принцип, ещё называющийся принципом Галилея, распространяется лишь на законы этой самой механики.
Однако Галилея и его современников можно понять: в их времена-то других отраслей физики, кроме механики, толком и не было. Откуда вопрос: а распространяется ли принцип относительности, к примеру, и на электродинамику? С одной стороны, было логично предположить, что да. С другой – такое предположение порождало ряд неприятных проблем.
В электродинамике ту же фундаментальную роль, которую в механике играют три закона Ньютона, играют четыре уравнения Максвелла. И в некоторые из них в качестве параметра входит скорость света. С точки зрения электродинамики Максвелла, скорость света – универсальная мировая константа, вроде заряда электрона или гравитационной постоянной.
Но это плохо согласуется с классической механикой, в которой скорость – понятие относительное, зависящее от системы отсчёта. Если мы будем измерять скорость автомобиля, неподвижно стоя на земле, то мы получим одно значение. Если же проделаем все те же процедуры, находясь в другом движущемся авто, то получим и другое значение скорости. Пассажир, идущий по проходу в салоне авиалайнера, движется с одной скоростью относительно других пассажиров и совсем с другой – относительно людей в аэропорту, откуда этот лайнер вылетел. То есть, скорость в классической механике зависит от точки зрения – а точнее, от системы отсчёта.
Но с точки зрения электродинамики для скорости света это не работает. И если наш пассажир самолёта включит фонарик, то испускаемые им фотоны будут лететь с одной и той же скоростью как для самого пассажира, так и для наблюдателей в аэропорту.
Это может показаться парадоксальным, и, чтобы объяснить это, можно привлечь на помощь следующие рассуждения. Дело в том, что универсальной константой, по всей видимости, является не сама по себе скорость света в вакууме, а просто некая предельно достижимая в нашей Вселенной скорость. И свет движется именно с этой максимальной скоростью ввиду того, что его частицы, фотоны, не имеют массы покоя. Соответственно, ни в одной системе отсчёта свет не может двигаться ни быстрее, ни медленнее – просто потому, что может двигаться только так.
Однако отсюда следует противоречие: в электродинамике скорость света абсолютна, в классической механике, где действует принцип Галилея – относительна. И если мы хотим совместить две теории, то нам надо отказаться либо от принципа Галилея, либо от постулата об абсолютности скорости света. Но оба утверждения казались верными и подтверждались экспериментально. И как быть?
Эйнштейн решил пойти другим путём: он решил признать оба постулата верными и попытаться на этом теоретическом базисе построить непротиворечивую теорию.
Итак, вот два постулата СТО, из которых следует всё остальное:
1. Законы физики и природы вообще одинаковы во всех системах отсчёта, движущихся прямолинейно и равномерно друг относительно друга (классическая механика).
2. Скорость света – универсальная константа, независимая от выбора системы отсчёта (электродинамика).
Теперь дело было за теорией, которая позволяла совместить оба эти постулата без противоречий. Но для этого надо понять, о какого рода противоречиях идёт речь. Рассмотрим одно из них.
Давайте посмотрим на ситуацию с точки зрения землян. До взрыва остаётся 0,7 года. За это время корабль, движущийся со скоростью в 0,5 скорости света, пролетит 0,35 световых года и будет находиться на расстоянии в 0,85 световых года от Земли. Очевидно, что радиосигнал, движущийся со скоростью света, за оставшиеся до взрыва 0,7 года не успеет покрыть расстояния в 0,85 световых лет. Проще говоря, предупреждение не успеет. Корабль взорвётся.
А теперь давайте вдумаемся: в двух разных системах отсчёта мы получаем совершенно различный исход событий. А этого не может быть ни с точки зрения принципа относительности, ни с точки зрения банального здравого смысла.
То есть, второй постулат СТО явно противоречит первому. А точнее, он противоречит ему во всех без исключения случаях, кроме одного: если для пассажиров корабля и наблюдателей на Земле течёт одинаково.
Вот это-то предположение и поставил под сомнение Эйнштейн.
Что если, предположил он, в движущейся системе отсчёта время движется медленнее, чем в неподвижной? В этом случае, действительно, парадокс с кораблём, который взрывается в одной системе отсчёта и остаётся целым в другой, можно разрешить.
Гипотеза о том, что время не является чем-то универсальным, а течёт по-разному для разных наблюдателей, является краеугольным камнем теории относительности. Собственно, Специальную теорию относительности в этом смысле можно считать расширением классической механики на ситуации, в которых время перестаёт быть абсолютным.
В своей фундаментальной работе «К электродинамике движущихся тел», с которой и началась Специальная теория относительности, Эйнштейн из достаточно простых по сути соображений вывел формулу для сокращения времени, а точнее, для соотношения временных промежутков, измеренных в движущейся и неподвижной системе координат. И хотя я обещал не «грузить» читателя формулами, это знаменитое соотношение я считаю нужным привести:
Здесь Δt0 – промежуток времени в покоящейся системе отсчёта, Δt – соответствующий промежуток времени в движущейся системе, V – скорость этой системы, а с – скорость света, одинаковая для всех систем.
Хорошо видно, что при скорости V существенно меньшей скорости света (классическая механика) никакого сокращения времени не происходит, но чем больше скорость, тем сильнее сокращается временной промежуток в движущейся системе.
Но как может время, которое кажется нам некоей универсальной величиной, меняться в зависимости от такой малости, как скорость движения часов, это время измеряющих? На самом деле, это вовсе не так необъяснимо, как кажется. Для этого нужно представить себе время не как некий независимый параметр, а как четвёртое измерение нашего пространства, а точнее, пространства-времени. И говорить уже не о «течении времени», а о движении наблюдателя вдоль временной оси – подобно тому, как этот наблюдатель может передвигаться вдоль пространственных осей координат.
В этой аналогии действительно нет ничего странного в «неодинаковости» времени. Нас ведь не смущает, что перемещаться в пространстве можно с разной скоростью? Так почему же должна смущать возможность движения с разной скоростью «по оси» времени?
Собственно, теория относительности и «работает» с четырёхмерным пространством-временем. Фактически, математический аппарат СТО преимущественно состоит в переводе привычных нам трёхмерных процессов в четырёхмерную систему и наоборот. К примеру, вводится понятие расстояния между событиями не только в пространстве, но и во времени – так называемого пространственно-временного интервала, или просто интервала. И если рассмотреть нашу аналогию с ракетой с точки зрения такого подхода, окажется, что никаких противоречий и нет. А видели мы их лишь потому, что привыкли к «трёхмерной» логике – удобной и интуитивно-понятной, но, увы, неполной и не отражающей всех особенностей Вселенной.
Классический пример отличия СТО от привычной реальности – так называемая относительность одновременности.
Мы привыкли, что если два события происходят одновременно, то эта одновременность будет также сохраняться для всех систем отсчёта. Если в самолёте, о котором мы упоминали выше, пассажир уронит яблоко, то оно упадёт на пол одновременно и для пассажира, и для наблюдателя в аэропорту. Однако в СТО так уже не получается.
Действительно, представим себе вагон поезда, с релятивистской скоростью проезжающий мимо некоей платформы. В центре вагона сидит один наблюдатель. Второй стоит на платформе. В тот момент, когда оба наблюдателя находятся друг напротив друга, наблюдать-пассажир зажигает спичку.
С его точки зрения свет этой спички достигнет передней и задней стенки вагона за одно и то же время: в его системе отчёта вагон неподвижен, он находится в его центре.
Но в системе отсчёта наблюдателя на платформе всё произойдёт немного не так: свет от спички (скорость которого, напомним, одинакова и в системе отсчёа пассажира, и системе отсчёта наблюдателя на платформе) будет двигаться к обоим стенкам вагона с одинаковой скоростью, но, пока он это делает, стенки вагона сами будут двигаться: передняя – удаляться от наблюдателя, задняя – приближаться к нему. И поэтому свет списки с точки зрения наблюдателя достигнет задней стенки быстрее, чем передней.
Это и есть относительность одновременности: событие (достижение светом стенок вагонов) происходит одновременно для одного наблюдателя и неодновременно – для другого.
На самом деле и при меньших скоростях происходит всё то же самое. Просто из-за малости скоростей релятивистские эффекты незаметны, и события кажутся нам примерно одинаковыми.
Но это ещё не всё. Оказывается, расстояния и размеры предметов в движущихся друг относительно друга системах отсчёта тоже изменяются!
Представим себе, что два человека решили измерить длину некоего протяжённого линейного объекта – скажем, некоей трубы длиной в несколько десятков километров. Для этого один из них отправляется в путь вдоль этой трубы на некоем транспортном средстве, движущимся с известной скоростью. Достаточно замерить время, которое понадобится на то, чтобы добраться с одного конца трубы до другого, умножить на скорость движения – и вот она, длина трубы!
Предположим, что наши наблюдатели для вящей точности решили засечь время независимо друг от друга. В этом случае к их удивлению выяснится, что длина трубы у них получилась разная! Потому что из-за релятивистского сокращения времени часы у движущегося и неподвижного наблюдателя покажут разное время!
Действительно, пусть неподвижный наблюдатель получил, что путь занял промежуток времени Δt0, и с его точки зрения длина трубы будет равной Vx Δt0. Но для движущегося со скоростью V наблюдателя этот промежуток времени сократится по формуле сокращения времени. Соответственно, длина трубы покажется ему равной:
то есть, окажется меньшей, чем у неподвижного наблюдателя. Если теперь интерпретировать ситуацию в системе отсчёта двигавшегося наблюдателя, где он сам был неподвижен, а труба двигалась относительно него, то получится, что длина движущегося объекта для неподвижного наблюдателя уменьшилась по сравнению с длиной, измеренной в неподвижной системе отсчёта (её ещё называют собственной для этого предмета).
Впоследствии были получены релятивистские формулы для многих других процессов и законов динамики и механики.
Несмотря на всю свою красоту и математическую стройность, теория относительности была слишком революционной, и многими была воспринята в штыки. Сотни теоретиков искали «дыры» в этой теории, и сотни экспериментаторов задавались целью её опровергнуть. Эти усилия пошли на пользу науке: в настоящее время Специальная теория относительности является одной из лучше всего проработанных и экспериментально доказанных теорий современной физики.
К примеру, проведены эксперименты, доказывающие независимость скорости света от выбора системы отсчёта. В одном из них измерялась скорость фотонов, испущенных распадающейся частицей, которая сама была разогнана почти до половины скорости света. Никаких отличий этой скорости от известного значения скорости света в вакууме обнаружено не было.
В тех же ускорителях частиц отлично наблюдается релятивистское сокращение времени: короткоживущие частицы, разогнанные до высоких скоростей, живут существенно дольше времени, чем «отведено им природой».
Сегодня всерьёз опровергать Специальную теорию относительности могут только откровенные научные фрики. Положения и формулы СТО используются в десятках отраслей современной жизни, от ядерных реакторов до систем спутниковой навигации. И сам тот факт, что эти штуки работают, подтверждает теорию.
Другое дело, что у теории относительности, как и у любой другой теории, существуют свои границы применимости. Так, специальная теория относительности не будет работать в условиях сильных гравитационных полей. Расширить её на эти условия призвана Общая теория относительности. Но об этом – в следующий раз.
Теория относительности Эйнштейна: кратко и понятно
Теория относительности была представлена Альбертом Эйнштейном в начале 20-го века. В чем же состоит её суть? Рассмотрим основные моменты и понятным языком охарактеризуем ТОЭ.
Теория относительности практически ликвидировала несостыковки и противоречия физики 20-го века, заставила в корне поменять представление о структуре пространства-времени и экспериментально подтвердилась в многочисленных опытах и исследованиях.
Таким образом, ТОЭ легла в основу всех современных фундаментальных физических теорий. По сути – это мама современной физики!
Для начала стоит отметить, что существует 2 теории относительности:
Специальная теория относительности (СТО) – рассматривает физические процессы в равномерно движущихся объектов.
Общая теория относительности (ОТО) – описывает ускоряющиеся объекты и объясняет происхождение такого явления как гравитация и существование частиц гравитонов.
Понятное дело, что СТО появилась раньше и по сути является частью ОТО. О ней и поговорим в первую очередь.
СТО простыми словами
Нужно запомнить: относительно любого тела скорость света будет неизменной величиной, как бы быстро оно не двигалось.
Из этого следуют потрясающие воображение выводы вроде замедления времени, продольном сокращении и зависимости массы тела от скорости. Подробнее об интереснейших следствиях Специальной теории относительности читайте в статье по ссылке ниже.
Суть общей теории относительности (ОТО)
Чтобы лучше её понять, нам нужно вновь объединить два факта:
Мы живем в четырехмерном пространстве
Пространство и время – это проявления одной и той же сущности под названием «пространственно-временной континуум». Это и есть 4-мерное пространство-время с осями координат x, y, z и t.
Мы, люди, не в состоянии воспринимать 4 измерения одинаково. По сути, мы видим только проекции настоящего четырехмерного объекта на пространство и время.
Что интересно, теория относительности не утверждает, что тела изменяются при движении. 4-мерные объекты всегда остаются неизменными, но при относительном движении их проекции могут меняться. И мы это воспринимаем как замедление времени, сокращение размеров и т. д.
Все тела падают с постоянной скоростью, а не разгоняются
Давайте проведём страшный мысленный эксперимент. Представьте, что вы едете в закрытой кабине лифта и находитесь в состоянии невесомости.
Такая ситуация могла возникнуть только по двум причинам: либо вы находитесь в космосе, либо свободно падаете вместе с кабиной под действием земной гравитации.
Не выглядывая из кабинки, абсолютно невозможно отличить два этих случая. Просто в одном случае вы летите равномерно, а в другом с ускорением. Вам придется угадывать!
Возможно, сам Альберт Эйнштейн размышлял над воображаемым лифтом, и у него появилась одна потрясающая мысль: если эти два случая невозможно отличить, значит падение за счет гравитации тоже является равномерным движением. Просто равномерным движение является в четырехмерном пространстве-времени, но при наличии массивных тел (например, планет Солнечной системы) оно искривляется и равномерное движение проецируется в обычное нам трёхмерное пространство в виде ускоренного движения
Давайте рассмотрим еще один более простой, хоть и не совсем корректный пример искривления двухмерного пространства.
Можно представлять, что любое массивное тело под собой создает некоторую образную воронку. Тогда другие тела, пролетающие мимо, не смогут продолжить свое движение по прямой и изменят свою траекторию согласно изгибам искривленного пространства.
Кстати, если у тела не так много энергии, то его движение вообще может оказаться замкнутым.
Стоит отметить, что с точки зрения движущихся тел они продолжают перемещаться по прямой, ведь не чувствуют ничего такого, что заставляет их повернуть. Просто они попали в искривленное пространство и сами того не осознавая имеют непрямолинейную траекторию.
Нужно обратить внимание, что искривляется 4 измерения, в том числе и время, поэтому к этой аналогии стоит относиться осторожно.
Таким образом, в общей теории относительности гравитация – это вообще не сила, а лишь следствие искривление пространства-времени. На данный момент эта теория является рабочей версией происхождения гравитации и прекрасно согласуется с экспериментами.
Удивительные следствия ОТО
Световые лучи могут искривляться, пролетая вблизи массивных тел. Действительно, в космосе найдены далёкие объекты, которые «прячутся» за другими, но световые лучи их огибают, благодаря чему свет доходит до нас.
Согласно ОТО чем сильнее гравитация, тем медленнее протекает время. Этот факт обязательно учитывается при работе GPS и ГЛОНАСС, ведь на их спутниках установлены точнейшие атомные часы, которые тикают чуть-чуть быстрее, чем на Земле. Если этот факт не учитывать, то уже через сутки погрешность координат составит 10 км.
Именно благодаря Альберту Эйнштейну вы можете понять, где по близости располагается библиотека или магазин.
И, наконец, ОТО предсказывает существование черных дыр, вокруг которых гравитация настолько сильна, что время вблизи просто напросто останавливается. Поэтому свет, угодивший в черную дыру, не может её покинуть (отразиться).
В центре черной дыры из-за колоссального гравитационного сжатия образуется объект с бесконечно большой плотностью, а такого, вроде как, быть не может.
Таким образом, ОТО может приводить к весьма противоречивым выводам в отличие от Специальной теории относительности, поэтому основная масса физиков не приняла её полностью и продолжила искать альтернативу.
Но многое ей и удаётся предсказывать удачно, примеру недавнее сенсационное открытие гравитационных волн подтвердило теорию относительности и заставило вновь вспомнить великого учёного с высунутым языком. Любите науку, читайте ВикиНауку.
«Все тела падают с постоянной скоростью, а не разгоняются»
Щито?! Ускорение свободного падения Вам ни о чем не говорит?
ИМХО, самое простое объяснение сути теории относительности:
«Длина минуты зависит от того, с какой стороны двери туалета Вы находитесь.»
Иррациональные число «Пи»
Вы знали, что математика, это не просто мир постоянных чисел, непонятных выражений и формул? Что это не однотонное полотно серых, или черных букв, которые сливаются в предложения и тексты?
Наука, это интересно! Как-то раз, я залез в пучины интернета, в поисках чего-нибудь интересного, я не знал куда движусь, и каждый шаг удивлял меня. В результате путешествия стало греческое иррациональное число «Пи» (π).
В следующей визуализации процесс был очень похож на предыдущий, просто цифры, или точки, были изображены на краях изображения у виде кругов. Чем больше точка, тем более большой диаметр у круга.
Фиолетовые большие круги представляют собой девятки, которые в одном десятичном ряду повторяются шесть (6) раз. Это как раз те точки именуемые «точками Фейнмана», которые говорят, что: повторение происходит намного раньше, чем предсказывает вероятность.
Так-же это число, можно сказать «вхоже» в любую формулу, ведь хоть при описании окружности, хоть при повторении биения сердца, или орбиты Земли вокруг солнца, оно работает! Это удивительно!
Последовательность цифр числа Пи (π) кажется случайной, но это и обозначает, что любая цифра начиная от 0, до 9, имеет равные шансы появится в одном десятичном ряду.. но действительно ли это так?
На иллюстрации выше, Вы можете видеть ещё одну из визуализаций этого загадочного числа. И вроде как исходя из работ астронома и аналитика Надие Бремера, где он изобразил, как число Пи (π) преодолевает барьеры 100, 1000, 10 000 и 100 000 тысяч цифр, можна сделать вывод, что оно случайно.
Но что скажет человек, глядя на эту же мозаику но уже с другого расстояния? Допустим метров 100. То же самое, ведь число бесконечно. Куда двигаться как увидеть то, что заполняет собой всё, и субъект, находящийся даже в любой точке этого пространства, всё время в объекте, и ничего не видит?
Если сходу показать эти картинки, для многих людей они будут, и останутся просто картинками, но на самом деле, это визуализация того, как цифры могут «поместится» в графическом пространстве, и мощный инструмент для понимания математических закономерностей, правил.
Наблюдателя убери
Отбор эмбрионов, направленный на обеспечение интеллекта детей. Реальная услуга с сомнительными результатами
В специальном отчете, опубликованном в New England Journal of Medicine, возникают серьезные вопросы о преимуществах, рисках и этичности новой услуги, которую авторы называют «отбор эмбрионов на основе полигенных оценок» или ESPS. Услуга позволяет пациентам с экстракорпоральным оплодотворением отбирать эмбрионы с целью выбора более здоровых и даже более умных детей.
В отчете под названием «Проблемы с использованием полигенных оценок для отбора эмбрионов» многонациональная группа исследователей описывает ограничения услуги. Они также предупреждают, что пациенты и даже клиницисты по экстракорпоральному оплодотворению могут подумать, что эта услуга более эффективна и менее рискованна, чем она есть на самом деле.
Авторы подчеркивают, что, поскольку один и тот же ген часто влияет на множество разных признаков, выбор одного признака может привести к непреднамеренному отбору неблагоприятных признаков. Они также предупреждают, что использование сервиса может изменить демографические характеристики населения, усугубить социально-экономическое неравенство и обесценить определенные черты характера.
Если ESPS по-прежнему будет доступен для пациентов с ЭКО, исследователи призывают Федеральную торговую комиссию США разработать и обеспечить соблюдение стандартов ответственного обмена информацией об услуге. Авторы также призывают к общественному обсуждению этичного использования технологии и необходимости ее регулирования.
Несовершенный способ обеспечить здоровых детей
Полигенные оценки – это прогнозы индивидуального здоровья и других признаков, полученных в результате исследований генома. Было показано, что у взрослых полигенные оценки частично предсказывают эти исходы. Однако их предсказательная сила значительно снижается при сравнении эмбрионов друг с другом, поясняют авторы отчета.
«Полигенные оценки являются лишь слабыми предикторами большинства индивидуальных результатов у взрослых, особенно социальных и поведенческих черт, и есть несколько факторов, которые еще больше снижают их предсказательную силу в контексте отбора эмбрионов», – сказал соавтор отчета Патрик Терли. «Полигенные оценки предназначены для работы в иных условиях, чем клиника ЭКО. Эти слабые предикторы будут работать еще хуже при выборе эмбрионов».
Терли, который является директором Центра поведенческой и медицинской геномики в Центра экономических и социальных исследований Дорнсайф при Университете Южной Калифорнии, и его коллеги по исследованию изучали, является ли ESPS более эффективным для обеспечения здоровья в будущем, чем случайный отбор эмбрионов. Для этого они смоделировали ожидаемую разницу в риске будущего человека для нескольких заболеваний, сравнивая использование ESPS для выбора эмбриона с выбором одного жизнеспособного эмбриона случайным образом из 10. Они обнаружили, что в большинстве случаев снижение риска заболеваемости, который предлагает услуга, очень мал и весьма неопределенен.
В настоящее время несколько компаний работают с клиниками ЭКО, чтобы предложить услуги пациентам, которые хотят выбрать эмбрион с меньшими рисками развития диабета, рака, сердечных заболеваний, болезни Альцгеймера, воспалительного заболевания кишечника и шизофрении. Одна компания также предлагает услугу по отбору эмбрионов в соответствии с их прогнозируемым уровнем образования, семейным доходом и когнитивными способностями.
Недостатки службы подбора
Чтобы ESPS работал, полигенные оценки должны давать, по крайней мере, умеренно точные прогнозы относительно того, разовьются ли у выбранных эмбрионов определенный признак или нет. Исследования, в которых генерируются полигенные оценки, иногда предполагают умеренные или даже большие различия в фактических результатах между людьми с высокими и низкими оценками, но эти различия основаны на выборке людей из разных семей. Как отмечают Терли и его коллеги, ESPS обычно включает в себя сравнение членов одной семьи, что значительно снижает его прогностическую способность.
Кроме того, в исследованиях, которые производят полигенные оценки, участвуют люди со схожим происхождением и в основном европейские предки. В результате большинство построенных сегодня полигенных оценок будут менее предсказуемыми для людей других предков.
Наконец, оценки предсказательной силы полигенных показателей обычно предполагают очень похожие среды для поколения, включенного в исходное исследование, и поколения, которое родится в результате ESPS. Но к тому времени, когда эмбрион, выбранный службой, станет взрослым, человек может оказаться в совершенно ином окружении.
Широкое использование ESPS сопряжено и с другими рисками. Например, исследователи предупреждают, что использование услуги может усугубить существующие проблемы со здоровьем и другие диспропорции, поскольку она в основном доступна только относительно богатым и в настоящее время лучше всего работает среди тех, кто имеет европейское происхождение. Это также может усилить предрассудки и дискриминацию, сигнализируя о том, что существующие люди с чертами, против которых делают отбор родители, менее ценны.
«В некоторых странах есть органы власти, которые решают, на какие признаки эмбрионов можно тестировать», – сказала Мишель Н. Мейер, доцент кафедры биоэтики и юрист Geisinger Health System и соавтор специального доклада. «Но в США существует сильная юридическая и этическая традиция рассматривать репродуктивные решения как вопрос личного индивидуального выбора. В краткосрочной перспективе FTC должна помочь установить, что считается адекватным доказательством в поддержку заявлений об ожидаемых преимуществах ESPS и что считается адекватным раскрытием информации в данном контексте».
Исследователи также призывают профессиональные медицинские сообщества разработать политику и рекомендации, а сами компании – продемонстрировать, что информация, которую они предоставляют различным клиентам, является полной, точной и понятной.
Они также говорят, что в обществе необходимо обсудить, могут ли существующие правовые рамки адекватно обеспечивать точную информацию о ESPS, и следует ли принять ограничения на использование услуги.
«Многие индивидуальные репродуктивные решения, принимаемые на протяжении поколений, могут иметь глубокие социальные последствия», – сказал соавтор отчета Дэниел Дж. Бенджамин,. «В совокупности эти решения могут изменить демографические характеристики населения, усугубить неравенство и обесценить черты, против которых отбираются».
Больше околонаучного на канале t.me/everScience.
Все страны на планете занимают меньше трети поверхности нашей планеты
Поверхность Земли — это более 510 миллионов квадратных километров, но менее 30% из них, скажем так, является поверхностью в привычном нам понимании. Остальное — вода.
Крупнейшими странами по площади являются Россия (3,35%), Канада (1,96%) и Китай (1,88%). Вместе они занимают примерно 7,2% всей поверхности Земли.
С помощью этой инфографики вы сможете наглядно оценить эти и другие данные о поверхности нашей планеты. Больше околонаучного на канале t.me/everScience.
Трехмерная реконструкция синапса
а — Срез через синаптическое окончание. Изображение содержит 60 белков, которые расположены в количестве копий и местоположениях, определенных с помощью микроскопии. б — Белки, указанные на реконструкции синапса. в — Увеличенное изображение активной зоны.
Credits: B. G. Wilhelm, S. Mandad, S. Truckenbrodt, K. Krohnert, C. Schafer, et. al.. (2014). Composition of isolated synaptic boutons reveals the amounts of vesicle trafficking proteins.
Больше околонаучного на канале t.me/everScience.
Умный мозг не только большой, но и жаждущий крови
Мозгу нужно много крови, чтобы быть умным.
Нынешняя парадигма состоит в том, что человеческий интеллект становился все более сложным, когда наш мозг становился больше. Однако австралийские и южноафриканские исследователи утверждают, что это только одна сторона медали. Их исследование показало, что увеличение притока крови к мозгу может быть связано с улучшением когнитивных функций.
Используя размеры двух отверстий в основании черепа, которые позволяют артериям проходить к мозгу, исследователи смогли подсчитать, сколько крови использовалось для прохождения через мозг у 11 видов предков гоминида, от австралопитеков до архаичных Homo sapiens. Это охватывает последние 3,5 миллиона лет.
Они обнаружили, что приток крови к мозгу непропорционально увеличивается с объемом мозга. Они выяснили, что показатель притока крови к объему мозга составляет 1.4, как сообщается в исследовании, опубликованном в Royal Society Open Science.
«Размер мозга увеличился примерно на 350% на протяжении эволюции человека, но мы обнаружили, что приток крови к мозгу увеличился на удивительные 600%», – говорит руководитель исследования, профессор Роджер Сеймур из Университета Аделаиды. «Мы полагаем, что это, возможно, связано с потребностью мозга удовлетворять все более энергичные связи между нервными клетками, которые способствовали эволюции сложного мышления и обучения. Чтобы наш мозг был таким умным, он должен постоянно получать кислород и питательные вещества из крови».
Конечно, чем более метаболически активен мозг, тем больше крови требуется, но новое исследование показывает, что кровоток и объем мозга не увеличиваются согласованно. Опять же, человеческий мозг несколько особенный в том смысле, что он также очень хорошо упакован. А именно, мозг складывается в привычной морщинистой форме ореха, что позволяет формировать больше нервных связей в меньшем объеме. Это может объяснить, почему артерии, направляющие кровь в мозг, увеличиваются в размерах непропорционально размеру мозга.
Используя отверстия в черепе, исследователи определили интенсивность мозговой активности у предков, которые жили миллионы лет назад.
«На протяжении всей эволюции развитие функции нашего мозга, по-видимому, связано с тем, что нам требуется больше времени, чтобы вырасти из детства. Это также связано с семейным сотрудничеством в охоте, защите территории и уходе за молодыми», – сказал соавтор Ваня Бозиочич. «Появление этих признаков, похоже, хорошо следует за увеличением потребности мозга в крови и энергии».
Больше околонаучного у нас на канале t.me/everScience.
О современной физике в одном абзаце
Больше околонаучного на канале https://t.me/everScience
Отец и сын
В 1906 году Джозеф Джон Томсон получил Нобелевскую премию по физике за демонстрацию того, что электрон является элементарной частицей, а в 1937 году его сын Джордж Паджет Томсон получил Нобелевскую премию за то, что показал, что электрон может быть волной.
Больше околонаучного на канале https://t.me/everScience.
ПОЧЕМУ ИНОПЛАНЕТЯНЕ — ЭТО БОЛЬШЕГОЛОВЫЕ ГУМАНОИДЫ С БОЛЬШИМИ ГЛАЗАМИ?
Автор: создатель сообщества Фанерозой, научный популяризатор, Александр Яскин.
При упоминании слова «инопланетянин» многие из нас вспомнят образ серого высокого гуманоида с огромными чёрными глазами. Даже если сделать поисковой запрос в Яндексе или в Google, то там тоже в первую очередь вы увидите изображение таких инопланетян. Почему именно этот образ так нравится нашему мозгу?
Уфологи сразу ответят, что это самый популярный образ, потому что именно такие инопланетяне посещали нашу планету. Я надеюсь, что для вас разоблачать этот миф не надо. Да и пусть лучше его разоблачают мои коллеги, популяризирующие астрономию, космонавтику и иные смежные специальности.
Тем более, что ответ, гораздо менее будоражащий фантазию, на этот вопрос есть в журнале Skeptic [1]. И сейчас я расскажу вам об этом ответе.
Начать стоит с того, что многие животные имеют т.н. врождённый шаблон распознавания образов. Так, птенцы с самого рождения опасаются тени, которую оставляют хищные птицы. А вот тень птиц, не представляющих опасность, чувства тревоги не вызывает.
Новорождённый человеческий детёныш в возрасте до двух месяцев не умеет различать лица. Единственное, что распознаёт младенец, так это глаза. После рождения зрительные возможности новорождённого достаточно ограничены. Он видит объекты в пределах одного метра, не различает цвета и видит вокруг лишь оттенки серого. Также самой важной в этой истории особенностью зрения младенца является младенческий астигматизм. В следствие этих характеристик младенец воспринимает лицо матери, которое является первым визуальным впечатлением у ребёнка, в сильно искажённом виде.
А теперь давайте посмотрим на самих инопланетян. На картинке ниже мы видим компьютерную модель чубика.
А вот посмотрите на рисунки, сделанные людьми, утверждающими, что их похищали инопланетяне.
Далее учёные взяли фотографию женщины и попробовали исказить её до такой степени, в которой её могут увидеть младенцы. Они учли и астигматизм и иные параметры зрения новорождённых.
После обработки получилось изображение, которое вы можете увидеть на пятой картинке. На этом изображении мы можем различить только глаза. Специалисты предполагают, что именно этот образ сохраняется в нашем мозгу, и в некоторых случаях может всплывать во снах или в галлюцинациях с большими глазами и трактоваться, как лицо инопланетянина.
Вероятнее всего, образ инопланетянина тесно связан с нашими младенческими впечатлениями. А если наложить сверху образ и то, что многие вещи нам навязала культура, то природа таких видений становится простой и понятной.
P.S. Прежде чем писать нецензурные комментарии, ознакомьтесь с правилами нашего сообщества.
Квантовая теория поля: визуализация от ScienceClic
Как согласовать теорию относительности с квантовой механикой? Что такое спин? Откуда берётся электрический заряд?
25 часов в сутки
Вес человека на разных планетах
Ну что, очередное закрытие ресторанов, театров и границ вступило в силу. Пока все мы сидим дома без возможности путешествовать, давайте хоть по планетам полетам. Кстати, а сколько мы там будем весить?😉
О ЯДОВИТОЙ ЛАПШЕ НА УШИ
Пришла пора опубликовать здесь свою заметку, писанную в 2010 году или раньше. Потому что актуальности она не утратила.
Илья Ильф при полной поддержке Евгения Петрова не церемонился со скудоумными соотечественниками. Достаточно вспомнить Эллочку Щукину, которую он сравнивал по уровню развития с людоедами племени мумбо-юмбо, или её подругу Фиму Собак, знавшую богатое слово гомосексуализм. Была в записных книжках Ильфа и шутка про человека такого некультурного, что бактерия ему снилась в виде большой собаки.
Это я к тому, что на днях многочисленные интернет-леди сделали перепост одного и того же текста с проникновенным заголовком «Для всех, кто дорожит здоровьем близких. ».
Привожу его полностью, с авторской орфографией и пунктуацией.
1. Никакой пластиковой посуды в микроволновых печках.
2. Никаких пластиковых бутылок с водой в морозильных камерах.
3. Никаких пластиковых упаковок в микроволновых печах.
Эта информация была опубликована в газете, выпускаемой больницей им. Джона Хопкинса (Johns Hopkins Hospital), а также распространена Медицинским центром Walter Reed Army.
Диоксин вызывает раковые заболевания, особенно рак груди.
Диоксин является высоко ядовитым веществом для клеток человеческого организма.
Не замораживайте пластиковые бутылки с водой, так как это приводит к освобождению дииоксина, входящего в состав пластика.
Особое внимание следует уделить недопустимости использования пластиковой посуды для нагревания пищи в микроволновках. Особо это касается жирной пищи. Сочетание жира, высокой температуры и пластика вызывает освобождение диоксина и его проникновения в пищу, а, соответственно, в конечном счете, в клетки человеческого организма.
Вместо пластика, медики рекомендуют для подогрева пищи использовать стеклянную или керамическую посуду. Результат будет тот же, но без диоксина в пище!
Поэтому продукты быстрого приготовления, такие как растворимые супы, каши и т.д. вначале необходимо переложить из пластиковой упаковки в стеклянную посуду, а затем лишь ставить в микроволновку или любую другую печь.
Также недопустимо использование пластиковых крышек, покрытий во время приготовления пищи в микроволновой печи. Это также опасно, как и использовать пластиковую посуду. Высокая температура приводит к тому, что диоксин практически «растаивает и стекает» с такой крышки в пищу. Намного безопаснее использовать бумажные салфетки.
Конец пространной цитаты…
…которая представляет собой классический образец белиберды, рассчитанной на впечатлительного идиота – или идиотку, да простят меня дамы. Потому что образ диоксина, «освободившегося» из пищевой посуды благодаря «сочетанию жира, высокой температуры и пластика», или диоксина, который «растаивает и стекает» в пищу – это штука посильнее «Фауста» Гёте, как сказал бы один Отец Народов. И очень напоминает ту самую бактерию в виде большой собаки.
Фрэнк Заппа язвил: современная журналистика – это когда тот, кто не умеет писать, берёт интервью у того, кто не умеет говорить, для того, кто не умеет читать. Я бы добавил, что зачастую разговор идёт на тему, в которой ни бельмеса не смыслят все трое.
Пожалуй, в процитированной статейке верно лишь одно: диоксины (их много разных) действительно представляют смертельную опасность. Кроме рака, они вызывают многие болезни, а ядовиты примерно в тысячу раз сильнее, чем боевые отравляющие вещества.
Но вот незадача: в состав любого диоксина входит хлор. Которого нет и быть не может в полиэтилене, состоящем только из углерода с водородом – это проходят в средней школе.
Хлор есть в ПВХ – поливинилхлориде, из которого не посуду делают, а лепят, например, дешёвую напольную плитку. Если такую плитку сжигать (не нагревать в микроволновке, а именно сжигать!), в самом деле можно получить диоксин. И если отбеливать хлором целлюлозную пульпу – тоже. И если производить гербициды хлорфенольного ряда… Но какое, интересно, отношение это имеет к кулинарии?
Есть соблазн поглумиться над каждой строчкой безграмотных авторов, у которых одинаково плохо и с русским языком, и с физикой-химией. Им для начала не худо бы усвоить, что термическая деформация – это физический процесс, а горение – химический. При окислении появляются новые вещества, а при плавлении – нет.
Есть соблазн, и всё же я не стану тратить время. Ограничусь предложением «для всех, кто дорожит здоровьем близких»: если выуживаете в сети заметки на жизненно важную тему – не почтите за труд освежить в памяти школьную программу, наведите пару справок, ведь интернет как раз под рукой!
И не спешите верить всему, что публикуют доброхоты-двоечники. Особенно если они пугают вас подслушанным где-то непонятным словечком диоксин и ссылаются на американскую клинику имени Хопкинса. Очень может быть, что это как раз пациенты клиники резвятся в отсутствие санитаров.