Наука прошла долгий путь развития. Древние люди принимали каждую корреляцию за причинно-следственную связь; именно поэтому они думали, что чихание вызывает молнию, а принесение в жертву детей приводит к хорошему урожаю кукурузы. Они даже поклонялись кошкам, считая их богинями, а не милыми пушистыми комочками, которыми они являются. Но, несмотря на весь достигнутый нами прогресс – от плоской Земли до земного шара, от ягнят, которые растут на деревьях, до геномики, остаётся ещё много вопросов без ответа. Некоторые из этих тайн настолько велики, фундаментальны и банальны, что удивляет, почему мы не знаем больше. Итак, далее вы найдёте десять удивительных научных загадок.
10. Что такое жизнь?
Учитывая, что мы живы, все, кого мы знаем, живы, все наши домашние животные живы или были живы, и, по сути, вся поверхность нашей планеты жива, вы можете удивиться, узнав, что мы до сих пор не придумали определения жизни. Вернее, мы придумали сотни, но ни одно из них нельзя назвать исчерпывающим.
Одним из критериев является то, что жизнь поддерживает внутренний гомеостаз, но то же самое делает умный кондиционер или обогреватель. Согласно второму критерию, жизнь состоит из клеток, но липиды способны спонтанно образовывать пузырьки в воде без присутствия какой-либо жизни или генетических инструкций. Третий критерий – способность к размножению; 99,99% муравьёв на планете не могут размножаться, но разве они не живые? Далее, вирусы не считаются живыми, несмотря на то, что они являются органическими и самоорганизующимися, обладают генами, самовоспроизводятся и развиваются путём естественного отбора. Поскольку они нуждаются в хозяине, а также не метаболизируются, мы не считаем их живыми. С другой стороны, мы не знаем, что есть жизнь, а что – нет.
9. Почему мы спим?
Мы относительно недолго существуем на Земле как живые существа, и по какой-то причине мы проводим треть этого времени без сознания (надеемся, что не больше). С эволюционной точки зрения сон имеет мало смысла. Так почему же мы спим?
Мы ещё не знаем. Мы обнаружили много преимуществ сна, включая улучшение памяти, гормональную регуляцию и пассивное развитие навыков, но остаётся вопрос: почему для этого мы должны находиться в бессознательном состоянии? Некоторые животные, например, дельфины, отключают лишь половину своего мозга, когда спят. Другая половина всегда активна и бдительна. Есть животные, которые спят полноценно, но им нужно всего пару часов, чтобы выспаться. Должно быть это правда, что наши предки, которые часами лежали без сознания, с большей вероятностью становились жертвами хищников и, следовательно, меньше распространяли гены, связанные с более длительным и глубоким сном. Но как же они тогда распространились? Более того, возникает ещё один вопрос: какое неизвестное преимущество сна того стоит?
8. Существует ли время?
Вы можете посмотреть на свои часы и увидеть, как течёт время. Значит, оно существует. Но что собой представляет время: то, что мы изобрели, или фундаментальный аспект Вселенной, как масса и энергия? Физики делятся на два лагеря: одни утверждают, что время существует, но не знают, каким образом, другие убеждены, что его нет (стоит отметить, что первых больше).
Учёные часто считают время четвёртым измерением: любому объекту можно присвоить четыре числа, основываясь на его положении (X, Y и Z) и времени. Однако общая теория относительности утверждает, что значение времени зависит от наблюдателя, поскольку под влиянием гравитации время искажается и воспринимается по-другому в разных местах. Таким образом, если каждый наблюдатель в тот или иной момент по-своему воспринимает время, то есть ли у этого времени вообще определение? Некоторые физики думают, что ответ отрицательный: мы просто проецируем последовательность на события, чтобы лучше их понять, поскольку наше восприятие несовершенно.
7. Почему существуют левши и правши?
По какой-то причине люди предпочитают использовать одну руку больше другой. Учёные до сих пор не знают, почему. Кроме того, около 85-90% людей чаще используют правую руку, а остальные 10-15% – левую. Это тоже загадка. Далее следует ещё больше тайн, например, тот факт, что другие животные, такие как собаки, кошки и кенгуру, также бывают левшами и правшами. Стоп, что происходит?
На самом деле никто не знает. Существуют убедительные аргументы в пользу того, почему подавляющее большинство людей предпочитает использовать одну и ту же руку. Поскольку использование и модификация инструментов стали неотъемлемой частью выживания, и поскольку мы социальные животные, имеет смысл создавать инструменты наиболее универсальным и доступным способом – правда, только в том случае, если понятия «правша» и «левша» уже существовали, но как они возникли? И почему правая рука преобладает над левой? И если быть правшой более выгодно, то почему 10-15% людей так упрямо держатся за то, чтобы быть левшами?
6. Количество планет в Солнечной системе
Плутон – это карликовая планета. И поскольку он лишился статуса девятой планеты, многие астрономы считают, что есть другая планета, которая по праву должна носить это звание.
В Солнечной системе за пределами Нептуна существуют десятки теоретических планет. Сам Плутон долгое время оставался чисто теоретическим. И хотя учёные исключили уже многих из этих потенциальных кандидатов, они постоянно предлагают новые версии, и не без оснований: всё не так просто за пределами Нептуна. Многие объекты за пределами Нептуна, преимущественно карликовые планеты и малые планеты, расположены странным образом. Иными словами, не случайно и даже не так, как вы могли бы ожидать. Складывается впечатление, что какое-то большое тело за пределами Нептуна притягивает к себе эти объекты с помощью гравитации, и многие считают это большое тело планетой под номером девять.
5. Что такое отпечатки пальцев?
Как и в случае с правшами/левшами, наши отпечатки пальцев настолько универсальны и банальны, что мы склонны не подвергать сомнению их существование. Это всего лишь узоры на кончиках наших пальцев. В чём же тут тайна? На самом деле тайн несколько.
Во-первых, отпечатки пальцев уникальны. Даже у однояйцевых близнецов разные отпечатки пальцев. Мы понятия не имеем, почему. Одно из объяснений состоит в случайности развития и образе жизни, однако оно легко опровергается тем фактом, что отпечатки пальцев остаются прежними на протяжении всей жизни. Кроме того, мы не знаем, когда и почему они появились. Согласно одной из теорий, они способствовали лучшему сцеплению при лазании по деревьям, но исследования показали, что отпечатки пальцев на самом деле уменьшают сцепление. Но даже если бы это было правдой, почему они уникальны для каждого человека?
4. Почему физика иногда не работает?
В тот момент, когда физики подумали, что они к чему-то пришли, появилась квантовая запутанность. Она настолько непостижимая, что Эйнштейн назвал её «жутким действием на расстоянии».
По сути своей, запутанность – это явление, при котором две частицы связываются так, что всё, что влияет на одну, влияет и на другую. Даже если они разделены расстоянием. Например, отдельные фотоны могут разделиться на пару запутанных фотонов. Если бы мы перенесли один из этих фотонов в соседнюю комнату, за много километров или даже в иную галактику, и там что-то повлияло на него, это мгновенно отразилось бы на другом фотоне. Это означает, что обмен сигналами между двумя частицами происходит быстрее скорости света, что невозможно. И всё же этот феномен существует.
3. Хм, черепахи?
Из всех вопросов, на которые ещё предстоит ответить эволюции, один из самых удивительных – это происхождение черепах. В последние годы, благодаря более совершенным генетическим технологиям и археологическим находкам, мы приближаемся к ответу. Но всё равно это кажется странным. Это не квантовая наука. Это черепахи. Удивительно, что мы до сих пор не знаем, как они произошли.
Черепахи невероятно уникальны с точки зрения строения скелета. Их панцири сделаны из модифицированных рёбер, позвонков и костей таза. Кости растут под кожей и покрыты слоем кератина, белка, из которого состоят наши ногти. Они также являются анапсидами; это означает, что у них нет височных окон, характерных для других позвоночных. У черепах отсутствуют ближайшие родственники. Это весьма странная и экстремальная адаптация, и при таком малом количестве свидетельств, связанных с переходными формами, черепахи остаются большой загадкой.
2. Из чего состоит большая часть вселенной?
Мы склонны думать, что Вселенная пуста, если не считать планет, звёзд и тому подобного. Но масса всей материи составляет менее 5% вселенной. Остальные 95% вселенной – это тёмная материя и тёмная энергия, и мы понятия не имеем, что это за вещи. Мы знаем, сколько их, только потому, что они влияют на расширение вселенной. Мы знаем, что он там нет планет, звёзд и всего остального. Нам также известно, что это не антивещество, потому что мы можем обнаружить взрывные взаимодействия между антивеществом и материей. Есть несколько других известных теорий. Но из-за малого количества доказательства их нельзя назвать состоятельными.
1. Что такое гравитация?
То, что было подброшено, должно упасть. Мы понятия не имеем, как это происходит и почему. Да, фундаментальная сила, которой является гравитация, настолько очевидна, что дети почти сразу же понимают её основные правила. Несмотря на это, она считается одной из самых больших научных загадок.
Ньютон вывел надёжное уравнение для прогнозирования и расчёта гравитации, описав её как силу. Затем Эйнштейн предоставил нам правдоподобное объяснение её существования, заявив, что на самом деле это не сила, а следствие искривления пространства-времени массой. Затем и физика элементарных частиц, и квантовая механика пришли к выводу, что гравитация в том виде, в каком мы её знаем, либо не имеет смысла, либо требует дополнительной работы. Масса, энергия и все три фундаментальные силы состоят из частиц, а гравитация – нет. По крайней мере, насколько мы можем судить. Теоретический «гравитон» остаётся неоткрытым, если он вообще существует.
