Удивительное рядом

Открытия бывают разными. Путь к некоторым из них долог и тернист: все начинается с гипотезы, которую потом приходится проверять экспериментальным путем. Зачастую для этой проверки приходится ждать долгие десятилетия, пока техника "дорастет" до необходимого уровня. Например, некоторые теоретические предсказания японских физиков Макото Кобаяси и Тосихидэ Маскава (лауреатов Нобелевской премии по физике 2008 года), сделанные ими в 70-х годах прошлого века, ученые смогли проверить на практике только в 1994 году. Здесь, в порядке от простого к сложному, представлен список открытий, которые можно совершить на дому.

Представим себе, что мы хотим совершить открытие, не выходя из дома. Исключительно для нашего удобства предположим, что мы находимся не в квартире многоэтажного дома, а в приятном коттедже за городом, в котором имеются все удобства, интернет, ну и задний двор. С этого двора и начнем.

Во дворе

Самым простым открытием во дворе является обнаружение нового вида каких-нибудь растений или насекомых (если, конечно, мы в этом разбираемся и сможем отличить новый вид от "старого"). На первый взгляд может показаться, что такое возможно, если наш гипотетический коттедж находится где-нибудь в дебрях Амазонки (там новые виды открывают постоянно). А вот если мы находимся в средней части России или в старой доброй Англии, то это представляется маловероятным.

В июле 2008 года появились сообщения о том, что новый вид клопов был обнаружен во дворе Британского музея естественной истории, который располагается в центре Лондона. Этот музей известен тем, что в нем хранится одна из крупнейших в мире коллекций насекомых - более 28 миллионов экспонатов. Впервые небольшие клопы красно-черной раскраски были обнаружены в ветвях платанов, растущих в саду музея естественной истории, в марте 2007 года. Спустя некоторое время они были замечены и в других парках города.

Размер клопа составляет несколько миллиметров и больше всего он напоминает клопа Arocatus roeselii, который обитает в центральной Европе. Новый клоп, однако, имеет более яркий окрас и живет на ольхе. Энтомологи считают, что, скорее всего, лондонский клоп является все тем же A.roeselii, но приспособившимся жить на другом дереве. Однако они допускают, что был открыт совершенно новый вид. Управляющий Музея естественной истории заявил, что "он никогда не ожидал найти новое насекомое в центре Лондона".

Если уж в центре столицы Великобритании могут обнаружить новый вид клопа, то во дворе гипотетического коттеджа тем более. Однако нам могло и не повезти, в его дворе новых видов насекомых и растений не оказалось. Не стоит отчаиваться - просто повнимательнее посмотрим на камни, которые лежат вокруг.

Именно так и поступил житель английского графства Кент, бывший офицер полиции Питер Парвин (Peter Parvin). У него во дворе хранился камень, напоминающий рыбью голову. Хозяин дома как-то привез его с одной из своих поездок на море. Однажды Парвин случайно упомянул о камне в разговоре с приятелем, и тот предложил показать его сотруднику музея естественной истории Мэйдстона Эду Яржембовски (Ed Jarzembowski). Увидев находку, сотрудник музея определил, что это и в самом деле окаменелая голова ископаемой костной рыбы. Возраст окаменелости, по мнению специалистов, составляет более 80 миллионов лет. Похожая история произошла с палеонтологом из Техаса Дороти Саск (Dorothy Susk). Разбирая свой сад после недавнего урагана (это был "Айк"), госпожа Саск наткнулась на неожиданную находку - ископаемый зуб мамонта. Примерный возраст зуба составляет более 10 тысяч лет.

Если в саду не нашлось камней, напоминающих голову рыбы или чей-то гигантский зуб, то можно попытаться поискать новый вид грибов. Так, в парках Великобритании неожиданно обнаружились трюфели (стоимость килограмма этого деликатеса на рынке может составлять 400 евро). Ученые полагают, что это связано с необычной погодой, установившейся на британских островах в 2008 году, в частности, с очень влажным августом (все это результат глобального потепления). В общей сложности исследователям удалось обнаружить десятки новых видов грибов.

На персональном компьютере

Если во дворе нашего гипотетического дома сделать открытие не удалось, то отправимся внутрь. Здесь имеется один из самых подходящих инструментов для совершения "открытий на дому" - персональный компьютер. Самым простым способом совершить открытие является участие в каком-нибудь проекте распределенных вычислений. Для этого всего лишь надо скачать и установить программное обеспечение со специального сайта: в этом случае, когда компьютер будет переходить в режим сна (sleep mode), программа будет использовать вычислительные мощности машины на благо науки. Вариантов, в принципе, много: можно искать новые гигантские простые числа, можно расшифровывать сигналы от инопланетян из космоса в SETI@Home.

Другой (более затратный по времени) вариант - участие в астрономических проектах. Сейчас во многих областях науки приходится прибегать к помощи добровольцев для проведения рутинной работы, доверить компьютеру которую на данном этапе развития техники пока нельзя. Одним из таких проектов является Galaxy Zoo. Его участники занимаются классификацией галактик на снимках, сделанных в рамках Слоановской программы цифрового обзора неба (Sloan Digital Sky Survey). Именно этим занималась в свободное время голландская учительница Ханни Ван Аркель (Hanny Van Arkel), когда открыла в 2007 году уникальный объект, названный позже Hanny’s Voorwerp (что и переводится с голландского как "объект Ханни"). На форуме проекта доступна подробная история данного открытия.

Дополнительные наблюдения астрономов показали, что открытый объект представляет собой световое эхо квазара. Это газовое облако, которое находится на расстоянии около 700 миллионов световых лет от Земли. Как считают ученые, 100 тысяч лет назад рядом с ним существовал квазар – по одной из версий сверхмассивная черная дыра в центре галактики, активно "пожирающая" материю. Межзвездное вещество перед поглощением разгоняется до околосветовых скоростей и испускает сильное электромагнитное излучение. Газ, из которого состоит облако, поглощал свет квазара. Теперь, когда квазар уже перестал существовать, наблюдается остаточное свечение газа.

Помимо сетей распределенных вычислений замечательные возможности предоставляет сервис Google Earth. Так, австралийскому археологу Дэвиду Тому удалось при помощи этого сервиса обнаружить более 450 значимых объектов на территории Регистана, малоизученного и труднодоступного района Афганистана. На снимках ученый идентифицировал ирригационные каналы, остатки стоянок, деревень и другие интересные объекты.

Похожим образом применили возможности Google Earth исследователи из Германии и Чехии. Их интересовали фотографии коровьих пастбищ в различных регионах мира (более 300 различных районов). Ученые установили, что расположение животных носит неслучайный характер: большинство коров становятся так, что их тела ориентированы строго с севера на юг. При этом в полярных районах, коровы выбирают направление на магнитный, а не географический полюс. Этот факт используется в работе ученых для доказательства того, что положение животных не определяется погодными условиями региона. Так, например, ориентация тела на магнитный север в северных широтах не обеспечивает ни максимальный нагрев Солнцем, ни защиту от холодных ветров. Ученые полагают, что необычное расположение коров вызвано тем, что эти домашние животные обладают магниторецепцией - способностью ощущать магнитное поле Земли.

За столом

В наших предыдущих "исследованиях" мы полагались пока исключительно на знания и наблюдательность. Пришло время подключить изобретательность. Оказывается привычные вещи могут обладать совершенно неизвестными свойствами.

Например, обычные бананы. Оказывается они обладают неожиданным свойством: зрелые бананы светятся в ультрафиолете ярко голубым цветом. По словам ученых, за данный эффект ответственны продукты распада хлорофилла, которые накапливаются в кожуре в процессе созревания фрукта. Аналогичные процессы являются достаточно частым явлением в природе: похожим образом желтеют листья. От других растений (которые "участвовали" в исследовании) бананы отличает то, что продукты распада образуют устойчивые соединения, которые и светятся ярко-голубым светом при облучении ультрафиолетом.

Зачем бананы "хранят" продукты распада, ученые пока объяснить не могут. По одной из версий, эти вещества играют роль антиоксидантов, которые защищают клеточные стенки от повреждений. В подтверждение этой гипотезы можно отметить, что бананы являются одними из самых "выносливых" тропических фруктов - они достаточно легко переносят длительные путешествия с плантаций на прилавки магазинов. Согласно другой гипотезе, вещества "сохраняются" в кожуре именно из-за своего светящегося эффекта. Некоторые животные, питающиеся бананами, способны видеть в ультрафиолете. Это означает, что зрелые бананы будут бросаться им в глаза из-за своего ярко-голубого свечения. Как бы то ни было, тот факт, что подобное свойство столь привычного фрукта было открыто только сейчас представляется крайне интересным.

Следующее открытие носит совсем серьезный характер. Его уже сложно сделать в домашних условиях, но все-таки можно. Ученые из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе установили, что отматывание обычного скотча в вакууме производит рентгеновское излучение. Исследователи полагают, что в основе явления лежит процесс, аналогичный триболюминсценции - излучения, возникающего при разрушении в кристаллах асимметрических связей. Причиной разрушения может служить механическое воздействие: трение, повреждение и даже частичное разрушение кристалла. В случае с клейкой лентой, однако, все не так просто. Исследования показали, что непосредственным источником излучения является клейкая субстанция на скотче, которая имеет аморфную, а не кристаллическую структуру. Механизм появления рентгеновских лучей в данном случае ученые объяснить пока не могут.

При этом количество производимого рентгеновского излучения оказалось достаточно для того, чтобы сделать снимок пальца одного из исследователей. Для этого ученые собрали специальное устройство, которое в вакуумной камере отматывает скотч с постоянной скоростью. В камере было проделано специальное окошко, через которое рентгеновское излучение выходило наружу. По словам исследователей, новое открытие найдет широкое применение при создании портативных рентгеновских аппаратов. В частности, с помощью данного эффекта можно создавать устройства, которые будут работать без затрат электроэнергии: излучение будет генерироваться с помощью механического (возможно даже ручного) привода.

Заключение

На этом хотелось бы закончить экскурсию. Описанные примеры показывают, что при совершении открытий можно обойтись без дорогостоящего оборудования. Кто знает, что интересного происходит при очистке обычного карандаша в вакууме, или какие тайны хранят апельсины? Ведь не все подобные опыты ведут к Шнобелевской премии, некоторые дают вполне конкретные результаты. Однако все вышесказанное не отменяет главного - наблюдательность, знания и нестандартное мышление являются основными оружиями экспериментатора. Даже дома.