Правда ли, что материки движутся?

Как только в XVII веке были созданы относительно точные карты Северной и Южной Америки, многие сразу обратили внимание на сходство береговых линий Нового и Старого Света. Невольно закрадывалась мысль: а не были ли когда-то эти материки единым целым? Но лишь в середине XIX века ученые начали поиск доказательств этого, изучая следы доисторической жизни.

В начале ХХ века немецкий метеоролог, геолог и астро­ном Альфред Вегенер, изучавший изменения глобального климата, пытался найти логику в том, что в покрытой льдами Гренландии обнаружены ископаемые остатки тропических растений, а геологические образцы однозначно подтверждают, что в древности африканская Сахара и Южная Америка были покрыты мощным слоем льда.

В 1915 году Вегенер издал книгу, в которой утверждал, что, когда в Гренландии росли тропические растения, она располагалась вблизи экватора, а когда Африка и Южная Америка были покрыты льдами, их место было возле Южного полюса Земли. Таким образом, Вегенер делал вывод, что материки медленно дрейфуют, но не смог объяснить почему.

Научному сообществу потребовалось примерно 40 лет, чтобы признать эту теорию. К 60-м годам ХХ века весьма подробно исследовали дно океана. Оказалось, что переходная мелководная зона между сушей и глубоким океаном — береговой шельф — резко обрывается идущей вниз практически вертикальной стеной, и в глубину эта стена достигает нескольких километров. Если проводить границу материков именно по линии обрыва шельфа, то Америка и Африка стыкуются практически идеально. Но самое главное, были обнаружены срединно-океанские подводные хребты высотой 1,5–2 км, которые образуются в результате подпора океанского дна восходящими потоками мантии Земли — горячей жидкой субстанции, занимающей слой от 30 до 2800 км под поверхностью. Конвекционное движение мантии, подобное конвекционному движению воды в кипящей кастрюле, и становится тем двигателем, который перемещает огромные тектонические плиты с расположенными на них материками. Так родилась новая наука о строении земной коры — тектоника, обосновывающая перемещение континентов со скоростью 1–10 см в год. За десятки миллионов лет это и составляет тысячи километров, разделяющих некогда единые континенты.

Жизнь мантии сложна, и периодически, как это уже не раз бывало в истории Земли, материки сближаются и сталкиваются, образуя горы, например Урал, Гималаи, Альпы. Если в будущем не произойдет внезапных изменений, то в результате сближения материков через 200–300 млн лет возникнет единый материк Пангея Ультима (последняя Пангея), почти целиком расположенный в Северном полушарии. Ученые уже прогнозируют, какими тогда будут животные. Например, есть основанное на анализе смены видов на предыдущих этапах истории предположение, что через 150–200 млн лет осьминоги и кальмары выйдут на сушу и появятся летающие рыбы.

Мы живем на удивительной планете, но нельзя не поразиться и пытливости человеческого ума, который, начав с очевидного совпадения контуров берегов, сумел достичь глубокого понимания устройства всей планеты.

Есть ли жизнь на Марсе?

Многие верят, что жизнь на Марсе есть. Но они не отличают фантастику от реальных фактов. Фантасты же тысячу раз написали — есть, есть, есть. Вопрос только в том, кого мы там встретим — Аэлиту или кого-то другого. Даже сейчас, когда американские марсоходы Spirit («Дух»), Opportunity («Возможность») и Curiosity («Любознательность») более чем за десять лет с начала функционирования первого из них прислали множество изумительных снимков марсианской поверхности, находятся люди, твердящие: вот видите, тут ухо, тут глаз, тут хобот… Это, конечно, не выдерживает серьезной критики.

Жизнь на Марсе ищут особым образом — проверяют физико-
 химические условия на предмет их пригодности для жизни, а также ищут бактерии и следы их жизнедеятельности.

Высокая степень разрушения старых кратеров наводит на мысль, что раньше у Марса была плотная атмосфера. Результаты, полученные советским спутником Марс-5 (1973 г.), спутником Европейского космического агентства Mars Express (2003 г.) и американским спутником MAVEN (2015 г.), позволяют сделать вывод, что вместе с содержащейся в ней водой атмосфера была унесена солнечным ветром.

Почему ищут именно бактерии? Потому что это самая первая и наиболее мощная и устойчивая форма жизни. Животный и растительный мир только надстройка. В основном на Земле живут и действуют бактерии. Они составляют основную часть биомассы. Именно бактерии обеспечивают биогеохимическое взаимодействие, превращают безжизненные грунты в почву, на которой произрастает вся жизнь, сначала растительная, а потом и животная.

Хотя приспособляемость бактерий поразительно велика, она тоже имеет пределы, поэтому в первую очередь исследуются прежние и нынешние физические условия на Марсе: температура на поверхности и под ней, освещенность, радиоактивный фон, магнитное поле, атмосферное давление, наличие воды и т. д. Изучается и химический состав планеты и ее атмосферы. Исследования дают все больше фактов, подтверждающих, что условия на Марсе вполне приемлемы для существования бактерий. Однако это еще не означает, что они там есть.

Как выявляются бактерии на Земле? Пробу помещают в питательную среду и наблюдают за химическими изменениями, считающимися следствием обмена веществ у бактерий. Первая попытка поставить такой опыт была сделана в 1976 году на американском посадочном модуле «Викинг». Однако однозначной интерпретации результаты не получили. Вторая попытка осуществляется запущенным в ноябре 2011 года и приступившим к работе в августе 2012 года марсоходом Curiosity. На нем установлено специальное оборудование, предназначенное для обнаружения следов ее протекания на Марсе в настоящем или прошлом по элементам, составляющим основу жизни на Земле. Следы этих элементов — углерода, водорода, азота, кислорода, фосфора и серы — были обнаружены при бурении марсианской почвы в 2013 году. Можно было бы доставить марсианские пробы на Землю, но это большой риск. Если там есть бактерии, то в случае утечки их поведение и размножение в мягких земных условиях трудно предсказать. Кстати, есть и проблема заражения Марса земными бактериями, поэтому запуска­емые в космос объекты тщательно обрабатываются.

Наиболее серьезные подтверждения того, что жизнь на Марсе была, как ни странно, получены на Земле. В Антарктиде найдено несколько десятков метеоритов марсианского происхождения, выбитых с поверхности Марса другими крупными метеоритами. В одном из таких «пришельцев», найденном в 1984 году, были обнаружены кристаллы магнетита, которые фактически образовывали слепок бактерии, чрезвычайно похожий на ископаемые слепки земных аналогов.

Таким образом, есть ли жизнь на Марсе, нет ли жизни на Марсе — науке это неизвестно. Наука пока не в курсе дела. Но она очень быстро продвигается.

Зачем были нужны дворяне?

Однажды я услышал от одного молодого и хорошо образованного преподавателя, что, мол, дворяне были жуткими бездельниками: непонятно, зачем они жили.

Действительно, а зачем были нужны дворяне? Что они делали? Попробуем разобраться.

В учебнике истории, написанном известным политологом Сергеем Кара-Мурзой, сказано, что дворянство поставляло общественную элиту, которая связывала государство и обеспечивала и военное, и экономическое, и государственное управление. При этом дворяне очень четко отделяли себя от других сословий. И дело не в том, что они сильно гордились дворянством, — просто они иначе чувствовали ответственность за страну. Безусловно, среди дворян были разные люди: и гордость нации, и прожигатели жизни, и бездельники, и мерзавцы. Но именно среди них были те, кто делал все для России. Поражает, что они относились к своему долгу с очень большой ответственностью и ощущали это смолоду.

Давайте проследим за судьбой такого известного человека, как Иван Иванович Дмитриев. Он был симбирским дворянином и к 40 годам уже отслужил в военной гвардии более двадцати лет. Уйдя в отставку, занялся государственной деятельностью: сначала трудился в Сенате, потом был назначен министром просвещения. России очень повезло, что именно он занимал этот пост. По его протекции Пушкин был принят в Царскосельский лицей. Дмитриев с Карамзиным разработали правила современного русского языка, первыми начали писать на нем, а Пушкин позже показал, как замечательно можно им пользоваться.

Дмитриев заслужил безупречную репутацию, и Александр I именно его попросил распределять государственную помощь погорельцам Москвы 1812 года. Царь был уверен, что тот никогда не спутает государственный карман со своим собственным. Таких, как Дмитриев, было много. Именно они своим талантом и трудами создавали Россию.

Вспомним эпизод из гоголевских «Мертвых душ»: Чичиков заблудился и случайно попал в поместье к Петру Петровичу Петуху. Ложась спать, через стенку услышал жаркий шепот хозяина, который заказывал повару обед на завтра и объяснял, как и что должно быть приготовлено: «Заверни-ка ты мне, голубчик, кулебяку на четыре угла…» Это к тому, что дворяне не только устанавливали правила жизни. Они задавали стандарты — в еде, одежде и т. д. Пусть не всегда свои — из Парижа, скажем, — но привносили их в наш, российский быт. Таким образом, функция дворян, в частности, заключалась в том, что они служили ориентиром правильной, или новой, жизни. Постепенно под напором перемен они перестали справляться с этой функцией и в результате революции 1917 года были изгнаны. Россия окончательно потеряла один из своих ориентиров.

Новая элита заселила Кремль, дворцы и дачи бывшего дворянства, стала пользоваться их обстановкой и даже одеждой — это исторические факты. Но справиться с задачей создания достойного стандарта эти люди не смогли.

Как утверждают социологи, граждане любой страны нуждаются в национальной идее, которая позволяет им ощущать, что они живут достойно. И эта идея не может быть просто продекларирована, ее нужно передать через высокие стандарты поведения. Вероятно, это важнейшая из наших проблем — прошлые стандарты утрачены и не действуют, а новые, может быть, и возникли, но до сих пор не проявлены.

Зачем люди носят галстук?

Известно, что галстук был придуман на основе шарфа. Но, в отличие от него, этот предмет гардероба совершенно бесполезен: и не греет, и не защищает, только «душит».

Галстук, безусловно, не совсем утилитарный, однако же прекращать носить его никто не собирается.

В обыденной жизни галстук носят не так часто, однако он обязательный атрибут официальной, парадной или форменной одежды (военных, дипломатов, представителей правоохранительных органов и т. д.). Во многих компаниях, для которых важна демонстрация респектабельности, сотрудники-мужчины должны носить достаточно строгий костюм и галстук. Послабление, обычно допускаемое по рабочим субботам, а иногда и по пятницам, позволяет не носить галстука и даже вместо костюма надеть джинсы.

Приличный галстук стоит недешево — 50–100 долларов, статусный вообще может быть на порядок дороже. Умением подобрать галстук в тон костюму, цвету рубашки, глаз и носков, а также красиво завязать его многие гордятся.

Чему же служит галстук? Вот что говорят социологи. Че­ло­век нуждается в том, чтобы отождествлять себя с какой-то группой, иначе ему трудно вести социальную жизнь. Когда вы встречаете человека и ничего о нем не знаете, вы не понимаете, как с ним себя вести, что его может интересовать, какие вопросы можно задавать, а какие не следует. Таким образом, люди носят галстук, потому что он служит символом самоидентификации человека, его принадлежности к определенной субкультуре. Например, в Великобритании существуют галстуки научных обществ, спортивных клубов, гвардейских полков. Если встретите англичанина в темно-синем галстуке в тонкую голубую полоску, по-видимому, это выпускник престижнейшей Итонской частной школы.

Таких идентификационных символов в жизни людей требуется довольно много. Символическое значение могут иметь не только одежда и ее элементы, но и специально изготовленные знаки, медали, перстни, татуировки и проч.

Особое значение такие символы имеют для молодых людей. Например, подростки носят определенные джинсы, скажем драные. Родители не понимают, зачем нужны драные джинсы, когда приличнее и удобнее целые. Но подросткам не джинсы нужны как таковые. Просто они испытывают огромный психологический дискомфорт без обязательных символов принадлежности к конкретной молодежной субкультуре.

Символическое значение может иметь и определенное поведение. Участие в праздновании определенных событий по определенному календарю и в определенных ритуальных формах служит важным доказательством устойчивой связи человека с группой, отмечающей этот праздник, показателем признания ее культурных ценностей. При этом человек рассматривает свое участие как обязанность, как долг перед группой — религиозный, патриотический, национальный, гражданский, семейный и т. п. Неучастие осуждается группой. Настоящий же, любимый праздник побуждает к творческой активности и выдумке, направленной на придание торжеству яркости и блеска. Именно по этому признаку может определяться жизнеспособность праздника и связанной с ним идеи.

Таким образом, получается, что даже обычные люди, пользующиеся какими-то предметами, совершающие какие-то поступки, участвующие в праздниках или болеющие за спортивные команды, одновременно подают сигналы окружающему миру о том, кто они такие и чего от них ждать. И галстук — один из таких очень простых атрибутов и самых распространенных сигналов.

Зачем нужен сон?

Сон всегда привлекал внимание людей как необычное и таинственное явление. Он вызывал непонимание, а иногда страх. Сон казался чем-то близким к смерти, а значит, и управлять им должно какое-то божество. Например, древнегреческий бог сна Гипнос входил в свиту Аида — владыки подземного царства смерти, брата всемогущего Зевса. Греки считали, что Гипнос неслышно носится на своих крыльях над ночной Землей с головками мака в руках, льет из рога снотворный напиток и нежно касается глаз волшебным жезлом. Никто не может устоять против Гипноса, и он погружает и богов, и смертных в сладкий сон.

Современная наука определяет сон как особое генетически предопределенное состояние организма человека и теплокровных животных (то есть млекопитающих и птиц), характеризующееся закономерной последовательной сменой определенных циклов и стадий. Получается, что необходимость спать предопределена генетически.

Наблюдать циклы и фазы сна, а также регистрировать их объективные характеристики можно только с помощью специальных приборов, в основном регистрирующих электрическую активность клеток головного мозга, различных мышц тела, среди которых особо важную информацию дает электрическая активность глазодвигательных мышц. Одновременно регистрируются и другие показатели, например: электрокардиограмма, изменения артериального давления, двигательная активность тела и конечностей, дыхательные движения грудной стенки и брюшины, характеристики тока воздуха, температура тела.

Вот что удалось выяснить с помощью этого мощного научного арсенала. По показаниям приборов, сон абсолютно четко может быть разделен на две фазы — медленную и быструю. Медленной фазу сна назвали потому, что во время нее резко замедляется электрическая активность мозга и мышц, последние расслабляются, уменьшается частота пульса и дыхания. Быстрая фаза характеризуется усилением электрической активности мозга и быстрыми движениями глаз. В свою очередь, фаза медленного сна делится на четыре стадии, в каждой из которых свои характерные особенности. Всего цикл сна занимает примерно полтора часа. Соотношение длительности фаз медленного и быстрого сна составляет 3: 1, хотя и меняется с возрастом.

Научные выводы оказались в сильном противоречии с житейскими представлениями о сне как об отдыхе. Оказалось, что сон — особая форма активной жизни человека. Основная функция медленного сна восстановительная. В это время в мозгу накапливаются энергетически богатые вещества, а также синтезируются необходимые для жизни гормоны. Фаза быстрого сна направлена на переработку информации и построение программы поведения, то есть во время сна идут интенсивные психические процессы. Собственно, сны снятся как раз в быстрой фазе. Если человека разбудить в это время, он расскажет сон во всех подробностях. Обычно же сны забываются. Наука не научилась трактовать сны так красочно и конкретно, как это делается в различных сонниках, но разработала основанные на этом методы диагностики заболеваний и состояний человека.

Разные люди в разном возрасте нуждаются в разной продолжительности сна. Известно, что многие талантливые или даже гениальные люди спали мало. Например, полководец Наполеон Бонапарт и философ, музыкант и врач Альберт Швейцер спали всего по четыре часа в сутки, а вот младенцы и пожилые люди спят много.

Сон продолжают изучать во множестве лабораторий мира. В любом случае ко сну надо относиться серьезно и бережно.

Зачем нужны деньги?

Вопрос о том, зачем нужны деньги, современному человеку кажется совершенно диким. Однако путешественники говорят: нелегко объяснить, что это такое, человеку, живущему в условиях культуры, которая не использует деньги (например, папуасу). Честно говоря, и современному человеку непросто разобраться, какие существуют деньги и как они работают. Мы в России, например, только привыкаем к кредитам/ипотекам/процентам, да еще к электронной денежной системе, в которую не сразу и вникнешь. Казалось бы, уж прагматичные американцы все про деньги знают, они довольно много сделали для развития денежной системы. Однако для рядовых американцев выпускается журнал «Деньги», а также транслируются телепередачи, в которых людям объясняют, как их зарабатывать, эффективно тратить и экономить.

Первые деньги возникли несколько тысяч лет назад и имели товарную форму: в качестве денег использовался ходовой товар, который можно было обменять на другие. В роли денег попеременно выступали скот, зерно, кожа, меха, табак, вино, сушеная рыба или бусы из ракушек. Например, японским самураям даже в довольно позднее историческое время жалованье выплачивали мешками риса.

Важно то, что ценность товара и товарных денег была одинаковой. Потом это свойство перешло на металлические деньги: стоимость золотых/серебряных слитков или монет стала реальной. А позже возникли деньги, которые были лишь знаковыми, поскольку их цена не имела никакого отношения к обозначенной на них стоимости, а носила, скорее, характер обязательства. Так, в России с подозрением отнеслись к введению медных и бумажных денег. В Китае же бумажные деньги появились еще в древности, но там уже действовал прекрасно отлаженный государственный механизм и гарантии весомости подобного способа расчета были довольно велики.

По мере развития мировой экономики нужно было все больше денег. В ХХ веке золотого запаса не стало хватать для обеспечения необходимого объема денежной массы. В связи с этим был налажен выпуск необеспеченных бумажных денег, что спровоцировало инфляцию. Бумажные деньги также не могли эффективно обеспечивать развитие. Тогда стали более активно использовать такие средства расчетов, как вексель, долговая расписка. Развитие информационных технологий позволило отказаться от бумажных носителей, и появились электронные деньги разных типов.

Многообразие экономических целей и операций привело к появлению новых функций денег. В нынешнее время таких функций насчитывается едва ли не дюжина, включая измерение и учет состояния экономики, что и породило многообразие видов и типов денег. Теория таких денег очень сложна.

Таким образом, мы не можем переносить свое житейское представление о бумажных деньгах, чеках или электронных деньгах как о средстве платежа за наши покупки на деньги в целом, так как экономическая жизнь целого общества гораздо сложнее.

О перспективах будущего без денег можно прочитать лишь в утопических теориях. Скорее всего, формы денег будут продолжать развиваться и видоизменяться. Поэтому важно знать, как работают деньги и как ими пользоваться. К счастью, в некоторых школах России детей начинают учить основам экономики уже в первом классе.

Как возникает смех?

Наверное, нет людей, которые не любят смеяться. Известно много, правда, не очень достоверных свидетельств о пользе смеха для здоровья. Но откуда же он берется? Наука всерьез занимается этим вопросом. Существует даже международное общество по изучению юмора, которое начиная с 1988 года проводит ежегодные научные конференции.

Научные материалы о смехе совсем не веселы, но часто бывают любопытны и удивительны. Вот что я нашел в одной обзорной статье.

Первым, кто задумался о природе смеха, был Аристотель. Он определил смешное как «некоторую ошибку и безобразие, никому не причиняющее страдания и ни для кого не пагубное». Удивительно, но именно это определение и лежит в основе современных теорий смеха, хотя выделенных его видов насчитывается довольно много. Например, известный ученый Владимир Пропп выделил шесть видов смеха, определенных в основном по психологической окраске: насмешливый, добрый, злой, жизнерадостный, обрядовый и разгульный.

Человеческие эмоции — это отклики на соответствующие им по прагматическому значению события. Неприятное вызывает огорчение и неприязнь, что-то удивительное — интерес, а страшное — испуг, ужас. Парадокс смеха в том, что он не соответствует событию (предмету), которое его вызвало. Смех, несомненно выражающий приятное, радостное чувство, при пристальном рассмотрении оказывается ответом на событие, в котором человек уловил, помимо всего прочего, нечто достойное осуждения и отрицания, но не несущее в себе опасности. Одновременное ощущение опасности или дефекта и осознание их незначимости и преодолимости порождают особую сложную эмоцию, вызывая смех.

Реакция на опасность имеет мимическое отражение, основной частью которого становится гримаса, сопровождающаяся оскалом, который обнажает зубы. Мимика улыбки и смеха, таким образом, оказывается сглаженной формой оскала недовольства. В ней «ослабленный» вариант агрессии соответствует меньшей доле увиденного зла. Сходство мимики смеха и плача было замечено еще Леонардо да Винчи: «Тот, кто смеется, не отличается от того, кто плачет, ни глазами, ни ртом, ни щеками, но только неподвижным положением бровей, которые соединяются у того, кто плачет, и поднимаются у того, кто смеется».

Эмоцией, противоположной смеху, при таком подходе оказывается стыд, который, как и смех, отличает необходимость осмысления. Но стыд обращен не к внешним объектам, а вовнутрь человека, на себя самого. И если смехом можно поделиться, то стыд пережить можно только самому.

Многие наблюдатели отмечают, что смех лучше всего раскрывает человека, так как показывает, над чем и как человек смеется и как он способен страдать или гневаться.

Известен случай с американским психологом Норманом Казинсом, который имел смертельный диагноз — коллагеноз. Казинс попросил перевести его в гостиницу и принялся один за другим смотреть комедийные фильмы. Через несколько дней почти непрерывного смеха его перестали мучить боли, а анализы улучшились. Вскоре он поправился и смог вернуться к работе. Поэтому — смейтесь на здоровье!

Как летает воздушный шар?

О воздушном шаре нет никаких древних мифов, как, например, про крылья Дедала и Икара, да и изобретен он сравнительно недавно. Чтобы придумать воздушный шар, надо было наблюдать не за птицами, а за рыбами. Воздушный шар плавает в воздухе точно так же, как предметы малой плотности в воде. Но провести такую аналогию, конечно, гораздо труднее, чем сравнение с крыльями.

Первым оказался итальянский монах Франческо Лана. В 1670 году он предложил сделать шары из тонкой меди и откачать из них воздух. Но он и сам понимал, что атмо­сферный воздух сомнет эти шары.

В 1709 году другой монах — Бартоломео Лоренцо Гусмао из Бразилии, бывшей тогда португальской колонией, — предложил просто наполнить шар теплым воздухом. С огромным трудом добрался он из Америки в Португалию и продемонстрировал полет. За это его обвинили в связях с нечистой силой, и монах был вынужден бежать.

Было только начало XVIII века, и наука тогда еще не приносила особых практических плодов; правда, картину мира меняла. А это не нравится многим даже в наши дни.

В 1783 году образованные братья Жозеф и Этьен Монгольфье из французского города Анноне изготовили и запустили шар, наполненный нагретым воздухом. Слухи о шаре быстро распространились, и Парижская академия наук поручила профессору Жаку Шарлю разобраться в изобретении братьев Монгольфье. Вместо этого тот сам разработал схему шара, сделанного из шелка, пропитанного каучуком и наполненного водородом, который в 1766 году открыл Кавендиш. Шар успешно взлетел, но, когда достиг разреженных слоев воздуха, раздулся и лопнул.

Братья же приехали в Париж и потрясли всех полетом своего шара, пассажирами которого были утка, петух и баран, а профессор Шарль более всего был удивлен тем, что шар братьев Монгольфье, получивший название «монгольфьер», наполнялся теплым воздухом. У монгольфьера были недостатки: воздух быстро остывал, а объем полости, хотя и был довольно велик, обеспечивал малую грузоподъемность.

А профессор Шарль сделал новый компактный и грузоподъемный шар на водороде, в котором были предусмотрены почти все современные детали: сетка, удерживающая его; гондола, регулировочные клапаны, балласт. Это стало прообразом аэростата (1783 г.).

Современные спортивные воздушные шары — монгольфьеры. С помощью современных горелок получилось наладить хорошее управление температурой воздуха, поэтому пилоту удается уверенно контролировать высоту полета. А так как направление ветров на разной высоте различное, аэронавты просто ловят попутный ветер и летят вдоль поверхности Земли в нужную им сторону, совершая даже кругосветные путешествия.

На принципе использования легкого газа построены и дирижабли, оболочка которых сделана из легкого металла. Они могут перевозить гигантские грузы, но не спеша. Из-за этого и из-за опасности возгорания в начале ХХ века они проиграли соревнование самолетам. Символом этого проигрыша стал фешенебельный немецкий дирижабль «Гинденбург», сгоревший в Нью-Йорке 6 мая 1937 года. Но теперь дирижабли имеют шанс вернуться, потому что появились новые материалы и можно обеспечить совсем другой уровень безопасности. Дирижабли не требуют сложной инфраструктуры и не наносят ущерба окружающей среде. К тому же люди осознали, что в перевозках регулярность порой важнее скорости, поскольку позволяет планировать свои действия.

Как летает самолет?

Всякий раз перед посадкой самолета в салоне можно услышать: «Ну как такая махина вообще взлетает?» Сам удивляюсь, хотя изучал механику сплошных сред.

Дело в том, что нас обманывает интуиция. Кажется, что самолет поднимает вверх напор встречного воздуха, а причина совсем в другом.

Загадка подъемной силы крыла самолета сначала была решена на практике. В 1876 году контр-адмиралом российского флота Александром Можайским была построена модель самолета — «летучка» — с тремя винтами, приводившимися в движение заведенной часовой пружиной. В 1903 году братья Уилбур и Орвилл Райт построили настоящий самолет с бензиновым двигателем, решив главную проблему — управление полетом, а в 1906 году русский профессор Николай Жуковский теоретически объяснил возникновение подъемной силы крыла и дал формулу ее расчета.

Подъемная сила крыла объясняется тем, что при движении самолета струи воздуха обтекают крыло и давление воздушной среды на него изменяется. На верхней стороне благодаря выпуклости крыла и наличию положительного угла атаки (наклону плоскости крыла по отношению к направлению движения самолета) воздух в струе движется с большей скоростью, чем на нижней, обычно плоской стороне. В результате давление воздуха на нижней стороне крыла оказывается больше, чем на верхней. Это и означает возникновение подъемной силы.

Если взять полоску бумаги и подуть вдоль нее сверху, то давление воздуха на верхней стороне снизится и полоска поднимется вверх. Так действует подъемная сила, такая же, как и на крыле самолета. И так же, как при обтекании крыла, вдоль верхней поверхности полоски воздух движется быстро, а под нижней практически замирает. От этого и возникает разность давлений.

При разбеге и полете самолет должен достичь определенной скорости, чтобы подъемная сила сравнялась с его весом.

Надо заметить, что разность давлений на сторонах крыла не так велика. Например, новейший аэробус А-380 при полной загрузке и заправке имеет вес не более 560 тонн, а площадь его крыльев чуть меньше 1700 м2. Поделив одно на другое, получаем, что для подъема этого гиганта средняя разность давлений на крыло должна быть всего 0,033 атмо­сферы, то есть 33 г/см2. Приблизительно такую же величину составляет нормальное давление в легких человека.

Самый маленький самолет в мире BD-5T имеет длину менее 4,5 м. Он стоит около 45 000 долларов, и его можно собрать из поставляемых деталей. Взлетный вес BD-5 равен 413 кг, а площадь крыльев составляет приблизительно 8 м2. Получается, что для его взлета достаточно перепада давлений между нижней и верхней поверхностью крыла всего 0,005 атмосферы. Это в семь раз меньше, чем для аэробуса, но ведь тот и весит в 1500 раз больше. Пожалуйста, сами решите, чему удивляться.

Изучая принципы полета, я наткнулся на самоучитель для вертолетчиков и прочел такую фразу: «В то же самое время вы должны использовать вашу другую руку на рычаге контроля, который находится прямо перед вами, чтобы переместить вертолет вперед, назад или в любую другую сторону, как будто вы управляете обычным самолетом».

Как мы видим?

Еще со школы мы все хорошо знаем: человек видит благодаря тому, что у него в глазу имеется сетчатка, состоящая из светочувствительных клеток — колбочек и палочек. Меняющий свою форму хрусталик проецирует отража­емый окружающими предметами свет на сетчатку и создает на ней изображение этих предметов. Весьма похоже на цифровой фотоаппарат с трансфокатором и светочувствительной полупроводниковой матрицей вместо сетчатки. Палочки и колбочки преобразуют свет в электрические сигналы, которые и передаются в мозг, запуская сложнейший процесс видения. Для этого мозг использует не только информацию, поступающую к нему в данный момент, но и накопленный ранее опыт. Собственно, то, что мы видим, — это основанная на предыдущем опыте интерпретация поступающих сигналов. В частности, этот опыт используется для управления движением глаз при рассматривании.

Известно, например, что лягушка видит только движущиеся объекты. Почему же человек умеет видеть неподвижные предметы? Оказывается, что и он через 1–2 секунды перестает воспринимать неподвижные изображения, если освещенность каждой из колбочек и палочек не меняется. Однако в нормальных условиях глаз человека постоянно совершает скачкообразные микроскопические движения, и информация о наблюдаемом объекте все время возобновляется, благодаря этому он остается видимым.

При рассматривании изображения глаз также совершает постоянные движения, сосредоточивая внимание и многократно возвращаясь к наиболее важным и информативным деталям, которые формируют запоминающийся образ объекта. Например, если речь идет о лице, то щеки разглядываются редко, а вот глаза, нос, губы — чаще. Вероятно, поэтому нам удается рассматривать абстрактные картины Пикассо, выполненные в технике кубизма. На них могут быть изобра­жены одновременно такие важные фрагменты, которые не видны все сразу при рассматривании прототипа.

Удивительно и то, что человек может рассматривать движущиеся объекты. Во-первых, ему удается следить за ними взглядом (опять-таки благодаря движению глаз, но не скачкообразному, а плавному). Во-вторых, мозг умеет сливать набор дискретных кадров, получаемых на сетчатке вследствие скачкообразных микродвижений, в плавную непрерывную картину. Получается, что, рассматривая движущиеся объекты, мы все время смотрим кино. Справедливо и обратное: если мы будем рассматривать ряд статических кадров, фиксирующих последовательные положения наблюдаемого объекта, то при достаточно высокой частоте смены кадров увидим непрерывное движение. Именно так и устроен кинематограф.

Конечно, это далеко не все даже из открытых секретов видения. Свойства глаза человека и особенности его психики обязательно учитываются при проектировании современных видеосистем — камер, телевизоров и компьютерных дисплеев. Как мы видим, они становятся все лучше и лучше.

Как мы слышим?

Известно, что человек обладает пятью органами чувств. Считается, что более 80% информации поступает через зрение. Наверное, это правда. Каждый пользующийся компьютером знает, что картинки информационно очень емкие. Но информация, которую человек лучше анализирует, скорее всего, поступает к нему через слух. Он нужен человеку не только для того, чтобы слышать природные или техногенные звуки, но и для того, чтобы воспринимать речь. А обладание речью — это уникальное преимущество человека. Есть гипотеза, по которой неандертальцы проиграли Homo sapiens из-за того, что не сумели овладеть членораздельной речью и поэтому не смогли научиться передавать опыт поколений.

Об устройстве уха нам рассказывают еще в школе. Человек слышит благодаря тому, что в воздухе распространяются звуковые волны. Проникая через наружное ухо, они достигают барабанной перепонки, которая начинает вибрировать под действием переменного давления. Барабанная перепонка отделяет наружное ухо от так называемого среднего, в котором имеется специальный тонко устроенный механизм — слуховые косточки: молоточек, наковаленка и стремечко. Через них колебания барабанной перепонки, соединенной с молоточком, передаются на мембрану уникального устройства во внутреннем ухе, которое называется улиткой. Это устройство предназначено для первичного анализа частоты звука. Но на этом дело не заканчивается. Колебания мембраны улитки передаются контактирующим с ней волосковым клеткам, которые преобразуют механические колебания в электрический сигнал, поступающий по слуховому нерву в мозг.

При серьезных заболеваниях среднего или внутреннего уха сейчас используют электронные протезы, в которых звук преобразуется в электрический сигнал и поступает непосредственно к слуховому нерву.

Итак, сигнал поступил в мозг, и дальше идет его обработка. И тут оказывается, что слухов-то у нас несколько. Один тип обработки сигналов позволяет определять направление источника звука. Это называется пространственным слухом. Другой тип обработки позволяет определять высоту звука. Это называется тональным слухом. Совершенно иначе анализируются нетональные звуки — щелчки, удары и т. д. В зависимости от того, какая задача решается, мозг использует разный анализ и, следовательно, разный слух. Поэтому мы даже не можем говорить о наличии единого механизма слуха.

Наш слух имеет очень широкий диапазон. Звук падающей листвы — минимальный по мощности звук, который мы можем услышать. А рев реактивного самолета — максимальный, который слышен без боли. Разница по энергии между тем и другим — 10 млн раз. Чтобы ухо могло приспособиться к такой огромной разнице, специальные мышцы управляют натяжением барабанной перепонки и взаиморасположением слуховых косточек в среднем ухе — молоточка, наковаленки и стремечка. Экспериментаторы, которым приходится работать в заглушенных камерах, рассказывают, что в полной тишине они испытывают напряжение, а иногда головную боль. Это связано с тем, что предельно напрягаются мышцы, управляющие барабанной перепонкой и слуховыми косточками, в попытке обеспечить уху регистрацию слабого звука.