Dec. 26th, 2013

donmigel_62: (кот - учёный)
Оригинал взят у [livejournal.com profile] scinquisitor в Теплый Эдем ранней вселенной
“Life finds a way” – Ian Malcolm, Jurassic Park

Недавно в журнал Astrobiology была подана статья Авраама Лоэба “Пригодная для жизни эпоха в ранней вселенной”, в которой высказана удивительная идея о возможности существования жидкой воды (и жизни?) в очень молодой вселенной. Согласно статье в начале существования вселенной космос был теплый и планеты с жидкой водой могли существовать уже 13.7 миллиардов лет назад, а точнее, примерно через 15 миллионов лет после большого взрыва.

Лично у меня в воображении сразу возникает чрезвычайно поэтичный образ раннего космоса. Представим себе молодую вселенную, которой всего 16 миллионов лет. Плотность материи в тысячи раз превышает современную. Кругом зарождаются и испепеляются маленькие оазисы жизни, теплые планеты с жидкой водой, а нескончаемые космические столкновения и возникающие потоки метеоритов разносят семена этой жизни с планеты на планету из звездной системы в звездную систему. Нет, на большинстве планет жизнь никогда не появлялась, на многих зачатки жизни были уничтожены катастрофами планетарных масштабов, но что-то выживает, что-то борется за свое существование, размножаясь и покоряя космическое пространство под давлением естественного отбора. Ведь у зарождающейся жизни есть лишь маленькое окно всего в несколько миллионов лет, чтобы сформироваться, окрепнуть и расселиться по галактике, перед тем как реликтовое излучение остынет, а тепло сохранят лишь те планеты, что будут вблизи звезд. Увы, у нас пока нет веских доводов считать, что жизнь на самом деле существовала в ту теплую эпоху, но мне кажется, что эта идея захватывающе красива.

Read more... )
donmigel_62: (кот - учёный)

Идеально круглая форма электрона - ставит под вопрос всю Суперсимметрию?


Исследователи, работающие с Большим адронным коллайдером, расширяют границы физики, сталкивая элементарные частицы – но группа ученых из Йеля и Гарварда пошла другим путем. Они ищут экзотические частицы, работая с электронами, попутно подкладывая мину под некоторые фундаментальные физические концепции. Проведя максимально точное измерение электронов, физики обнаружили: их идеально круглая форма ставит под вопрос всю модель Суперсимметрии.

Суперсимме́трия или симме́трия Ферми — Бозе́гипотетическая симметрия, связывающая бозоны и фермионы в природе. Абстрактное преобразование суперсимметрии связывает бозонное и фермионное квантовые поля, так что они могут превращаться друг в друга. Образно можно сказать, что преобразование суперсимметрии может переводить вещество во взаимодействие (или в излучение), и наоборот.

По состоянию на середину 2013 года суперсимметрия явлась физической гипотезой, не подтверждённой экспериментально. Совершенно точно установлено, что наш мир не является суперсимметричным в смысле точной симметрии, так как в любой суперсимметричной модели фермионы и бозоны, связанные суперсимметричным преобразованием, должны обладать одинаковыми массой, зарядом и другими квантовыми числами (за исключением спина). Данное требование не выполняется для известных в природе частиц. Предполагается, тем не менее, что существует энергетический лимит, за пределами которого поля подчиняются суперсимметричным преобразованиям, а в рамках лимита — нет. В таком случае частицы-суперпартнёры обычных частиц оказываются очень тяжёлыми по сравнению с обычными частицами. Поиск суперпартнёров обычных частиц — одна из основных задач современной физики высоких энергий

Опираясь на нее, физики делают предсказания относительно будущих экспериментов, хотя и знают о ее несовершенствах.


Суперсимметрия – просто лучшая из доступных нам, достаточно близкая к реальности, чтобы выступать в качестве полезного научного инструмента.

Современные физики-теоретики (в ЦЕРНе и других местах) активно исследуют «слабые места» Стандартной модели. Одним важных ее потенциальных дополнений и является гипотеза Суперсимметрии: у каждой элементарной частицы есть суперпартнер, обладающей одинаковой массой, зарядом и другими квантовыми числами, но противоположным спином.

Наблюдая за электронами, именно эти частицы искали участники проекта ACME.

Они измеряли особый тип деформации – электрический дипольный момент. Если бы электроны взаимодействовали с множеством частиц, существование которых предсказывает теория суперсимметрии, их форма менялась бы очень сильно. Они были бы скорее похожи на яйцо, чем на шар.

Но американские ученые не нашли никаких следов деформации: электроны оказались идеальными сферами.

electron2.jpg Рис. 1.

Что это значит?

Отсутствие ожидаемых деформаций говорит о том, что гипотетических частиц просто не существует – и суперсимметрия оказывается «неработающей гипотезой». Или же эксперимент сам по себе прошел с ошибками.

Исследователи настаивают на том, что их наблюдения отличает высочайшая точность. Источником электронов для их эксперимента была полярная молекула моноксида тория, которая увеличивает электрический дипольный момент. Если бы электрон был размером с Землю, то эксперимент обнаружил бы на нем деформацию на уровне человеческого волоса.

Так что гладкие контуры электрона говорят о том, что квантовый «суп» субэлементарных частиц гораздо более причудлив, чем нам кажется.

ExtremeTech









donmigel_62: (кот - учёный)
Оригинал взят у [livejournal.com profile] zelenyikot в Кто, когда и как собирается лететь на Марс
Сейчас так часто говорят про полеты к Марсу, что люди, подчас, путают несколько независимых проектов. Иногда приходится слышать, что Mars One - это проект NASA, а Inspiration Mars собирается добывать золото, которое нашел Curiosity. Все это, конечно, выдумки. Поэтому постараюсь разложить все марсианские мечтания по полочкам, чтобы была универсальная шпаргалка на все случаи жизни.

Заранее оговорюсь: данный обзор отражает текущую ситуацию. Я не исключаю будущую эволюцию и возможные объединения описываемых проектов или появление новых.



Итак, приступим в хронологическом порядке:
Read more... )
donmigel_62: (кот - учёный)

Итоги-2013: конец альтернативной энергетики

Есть две точки зрения на происходящее в мировой энергетике, и обе они неправильные, это понятно. Но что в этом бедламе разноречивых экспертных оценок делать нам, обывателям?

Почему у нас не делают комбайнов?

Нет нужды говорить о роли цены киловатт-часа в экономике. Впрочем, простите, нужда есть: с советских времён детальная оценка издержек производственного сектора как-то ушла из массового сознания. Поэтому коротко напомним: когда наш текущий автократор в сентябре этого года созывал производителей сельхозтехники, чтобы выяснить, «почему у нас не делают комбайнов», глава «Росагромаша» представил монарху объяснительную записку. Её содержание можно резюмировать так: трактора в России производить экономически нецелесообразно, а в Канаде — целесообразно. Текст авторства вышеупомянутого К. Бабкина выдаёт, разумеется, полное незнание канадских реалий или, того хуже, прямой обман государя. Так, бизнесмен считает, что в Виннипеге квалифицированному рабочему можно платить много ниже виннипегского же МРОТ. Что сказать: ещё Юрий Самарин, знаток русской деревни XIX века, отмечал: «Умный крестьянин в присутствии своего господина притворяется дураком, правдивый бессовестно лжёт ему прямо в глаза, честный обкрадывает его, и все трое называют его своим отцом». Само собой, записки барину с просьбой о мерах господдержки отечественного сельхозмашиностроения только глупый крестьянин будет составлять вполне честно.

Несмотря на сланцевый газ, США строят всё меньше метановых ТЭС (голубые) и всё больше ветряков (зелёные) и гелиоэлектростанций, хотя график почти не включает частные солнечные батареи на крышах. В Европе новая тепловая генерация вообще не покрывает выбытия старой, то есть сектор ТЭС сокращается на фоне буйного роста эолового и солнечного. (Илл. EIA, DOE.)



И всё же ни в одной дезинформации не может быть только дезинформация: для убедительности туда добавляют правду. И действительно, замечает г-н Бабкин, хотя газ в России много дешевле, чем в Канаде, электричество для предприятий, из него получаемое, почему-то куда дороже: 12 центов за кВт•ч против 5,5 цента. Однако в машиностроении роль сжигаемого газа всё же ниже, чем электричества: от метана не работают станки. «Таким образом, издержки тракторного завода на электроэнергию при переносе в Российскую Федерацию вырастут на... млн долларов США, что значительно превосходит экономию на газоснабжении», — резюмирует предприимчивый г-н.

Всё это относится не только к машиностроению: распространённое заблуждение, что в Китае «делается всё» только из-за малой оплаты труда, не соответствует реальности. Во множестве стран народ не менее трудолюбив, готов работать за копейки, но без компартии у власти и соответствующих четырёх центов за киловатт-час они не станут мастерской мира, ведь промышленность нуждается в энергии не меньше, чем в труде. Увы, КНР для достижения этого статуса использует тот же источник, что и Англия XIX века: уголь. Спутниковые фотографии чёрных туч над китайскими городами, огромное количество заболеваний, спровоцированных всеми этими вкусностями... В общем, стремление многих получить одновременно чистую и дешёвую электроэнергию более чем понятно.

Почему в России нет альтернативной энергетики, или «У богатых свои причуды»

Почему Россия так и рвётся остаться в стороне от этого процесса? И российские энергоспецы, и простые интеллектуалы почти единодушны: «Из всего, что в мире сегодня развивается в части альтернативной энергетики... всерьёз можно говорить только об использовании солнечной энергии в странах, расположенных значительно южнее нас»; «Солнечная батарея за весь срок службы выработает немногим больше энергии, чем уйдёт на её производство. Прочие виды новомодной альтернативной... энергетики столь же катастрофически нерентабельны» (фактически на тот момент EROI фотоэлементов уже превысил 6); «Альтернативная энергетика никакой альтернативы не даёт». Вот, например, что говорит нам один вице-президент одной российской энергокомпании Александр Полушкин : «У богатых свои причуды... не являются источниками, на которые можно рассчитывать... В баланс энергогенерации... не входят — национальный энергобаланс рассчитывается без них».

Ветряки пока остаются становым хребтом новой энергетики. Обогнать их солнечные батареи смогут лишь к концу этого десятилетия — началу следующего. (Фото Reuters.)

Секунду, как же это «без них»? Что, прямо вот так и считают национальный энергобаланс какой-нибудь Дании — просто выкидывают треть генерации и считают? Не спрашивайте нас о таких вещах: бизнесмен этот российский, а русская душа — потёмки.

А что зарубежные товарищи? Здесь нам ситуация более понятна, о ней и поговорим. Множество наблюдателей замечают, что 2013-й стал последним годом существования так называемой альтернативной энергетики. Термин явно изжил себя: ветер, солнце и прочее производят слишком много энергии, чтобы говорить о них как об альтернативе традиционным источникам. Что ещё более важно, в Европе они уже составляют основную часть вводимых в строй мощностей электростанций, к тому же движется и ситуация в США. По сути, это уже мейнстримные виды энергетики, которые честнее всего назвать просто возобновляемыми.

Кто-то нашёл ветер в поле, причём сразу на $40 млрд в год

И их прогресс впечатляет. В 2013 году общая мощность ветряков впервые превысила 300 ГВт (более 5% от общемировых энергомощностей), а произвели они более 500 млрд кВт•ч, то есть половину от общероссийской годовой генерации и столько же электричества, сколько за год тратит Германия — шестая страна по его потреблению. Эти полушкинские «У богатых свои причуды» расцвечиваются особыми оттенками на фоне того, что крупнейшей по ветровой генерации страной является Китай — держава, богатство жителей которой действительно трудноописуемо. Режет глаз и роскошь четвёртой по ветромощностям Индии и, безусловно, зажравшейся Никарагуа, получающей от ветра каждый четвёртый киловатт-час.

Дело в том, что средняя стоимость энергии ветра хотя и резко колеблется в зависимости от места установки, составляет сейчас около 8 центов/кВт•ч — то есть в полтора раза меньше, чем вы, читатель, платите за дешёвую электроэнергию из газа. Да, пока так вырабатывается лишь каждый сороковой киловатт-час на Земле, но десять лет назад этот показатель был ровно в десять раз ниже, так что уже до конца этого десятилетия мы можем ожидать серьёзного изменения доли ветра в мировом энергобалансе. Новые ветряки всё выше и мощнее, что снижает цену производимой ими энергии, и именно ветроэнергетика по итогам 2013 года продолжила уверенный рост (несмотря на свёртывание субсидий для неё в тех же США) и ещё несколько лет будет крупнейшим видом возобновляемой электрогенерации после больших ГЭС.

Но всё ли безоблачно над ветряными мельницами? Увы, нет. Наземные ветряки хороши всем, кроме а) ограниченности количества тех мест, где ветер над землёй быстр, и б) непостоянства. Над морем ветра куда стабильнее и приличную скорость имеют в большинстве мировых прибрежных зон. Казалось бы, за чем дело стало! Офшорные ветряки в этом году даже поставили рекорд, впервые превысив общую мощность в 7,1 ГВт.

Но дело не только в том, что это лишь сороковая часть общемировых мощностей ветряков. Как и все «офшорники», они имеют фундаменты, покоящиеся на морском дне, часто в десятках метрах от поверхности. Такие циклопические сооружения дόроги, и морская эоловая энергия сейчас в 2–3 накладнее наземной, да и располагают их, как показывает ряд исследований, неправильно. Есть выход: ветряки могут быть плавучими, и в Японии уже работает первый образец такой установки мощностью в пару мегаватт. Увы, действительно мощного всплеска «офшорников» нам придётся ждать ещё несколько лет, благо до обретения плавучести производимое ими электричество не может конкурировать с наземным ветровым.

Равнение на Солнце

Солнечная энергетика в 2013 году росла не так интенсивно, как в 2012-м, и это ожидалось: по мере роста конкурентоспособности субсидии на неё падают, а в ряде стран уже вплотную подошли к рубежу, когда гелиоэнергетика требует перестройки сетевого хозяйства и создания накопительных мощностей вроде гидроаккумулирующих электростанций. И всё же рост есть, и особенно радует в нём то, что это рост, основанный на экономической целесообразности, а не на абстрактном желании «чего-нибудь зелёного», как это было несколько лет назад.

Самым верным признаком настоящего расцвета солнечной энергетики следует считать то, что с ней наконец-то стали бороться. В США Hawaiian Electric Co. недавно разослала своим вассалам (или, как их называют некоторые энергокомпании, «клиентам») письма, в которых сообщила, что более не собирается бесплатно подключать их солнечные батареи к сети, постольку «это может привести к чрезмерному росту напряжения». Хотите продавать сетевой компании электричество от своих батарей днём, чтобы потом брать у неё энергию вечером? Платите, причём так, что смысла в покупке батарей и их установке на крышу уже не будет.

Отслеживающие положение солнца панели не просто вырабатывают в полтора раз больше энергии, но и делают это куда равномернее, без резких провалов утром, вечером и зимой. (Фото Qbotix.)

Аргументы гавайской компании кажутся странными: она производит электричество, сжигая нефтепродукты. Такие станции сравнительно быстро запускаются и быстро же останавливаются: это ведь не атомный реактор. Следовательно, бороться с перепроизводством солнечной энергии в полдень ей просто, достаточно лишь отключить мазутные чудовища, электричество от которых обходится гавайцам в 6–7 рублей за киловатт-час. Ситуацию комментирует энергетик Чарльз Вонг (Charles Wang): «Вот смотрите: я из будущего, а эта энергокомпания — 360-килограммовая горилла. Если вы загоните её в угол, она бросится на вас. Именно это сейчас и происходит». Он прав: Hawaiian Electric Co. — частная компания. И она хочет не покупать электричество у простых гавайцев, а, напротив, продавать им его. А как это сделать, когда уже 10% всех домохозяйств Оаху, в которых проживают три четверти гавайцев, имеют на крышах солнечные батареи, а множество остальных намерены купить их в ближайшее время?

Мы можем лишь посочувствовать гавайцам, в то же время отмечая, что они уже начали загонять традиционную энергетику в угол — иначе бы горилла не бросилась. К счастью, не все штаты островные. Те сбытовые компании, что расположены на континенте, не настолько монополизировали свои энергорынки, чтобы выкидывать подобные трюки. Обратим взоры на Калифорнию — двенадцатую экономику мира, будь она независимым государством. Ещё в середине прошлого года там было всего 1 897 МВт солнечных батарей (2% от общемирового), сегодня — уже 2 800 МВт. В сутки, несмотря на то что на дворе отнюдь не май, они производят 17,5 млн кВт•ч, что вчетверо больше, чем все ветряки штата. Вы скажете: эка невидаль, эти калифорнийские яппи в год тратят столько же энергии, как половина Германии, и все эти ваши миллионы лишь 2,6% от общей генерации.

Верно — правда, с поправкой на то, что с декабря 2012 года по декабрь 2013-го мощности гелиоэнергетики там выросли в 2,15 раза. Если в следующем году мы увидим то же самое, то уже в 2014-м Калифорния догонит Германию по доле солнца в общей генерации. К сожалению, это Америка: названные цифры относятся лишь к крупным солнечным электростанциям, надёжная статистика по домовладениям отсутствует, хотя их солнечные мощности и оцениваются на декабрь этого года примерно в 1 900 МВт, а растут они ещё быстрее, чем у не столь расторопных крупных компаний. С их учётом общая доля гелиогенерации в этом штате, по всей видимости, приближается к 4%.

Причины бума очевидны: пятикратное удешевление солнечных батарей за пять последних лет привело к тому, что сейчас один киловатт-час они вырабатывают за 0,05 евро (7 центов/кВт•ч), подчёркивается в докладе Европейской комиссии. Так что в 2013 году, несмотря на некоторое снижение вложений, ожидается ввод примерно тех же 35 гигаватт установленной мощности, что и в 2012-м. Как видим, хотя инвестиции в новые солнечные электростанции второй год подряд падают, ввод их не снижается. Ещё больше (около 40 ГВт) он будет в 2014-м: Китай намечает ввести в строй сразу несколько собственных электростанций на солнечных батареях и в том же году, наверное, сместит Германию с первого места в мире по этому показателю.

В Европе всё не так весело: в той же Германии, несмотря на то что солнечная энергетика уже производит 5,6 % всего электричества, а в отдельные часы покрывает и вовсе более половины всех потребностей страны, рост ввода новых мощностей приостановился, не в последнюю очередь из-за сокращения правительственных субсидий. Нарастает и тревожность по поводу отсутствия накопительных мощностей: немцы уже сейчас в полдень экспортируют свою энергию соседям, однако и у тех энергорынок, что называется, не резиновый, и со временем этот вариант будет исчерпан самой жизнью.

Идеальным выходом было бы строительство ГЭС и ГАЭС, способных накапливать энергию в полдень и отдавать её ночью, но в ФРГ, как и вообще в демократических странах, такой вариант в принципе непопулярен. Поэтому наиболее перспективным решением проблемы там считают модификации вводимых в строй солнечных батарей. Уже сейчас четверть из 35 ГВт установленных мощностей фотоэлементов в Германии оснащены автоматическими выключателями, перекрывающими ток, идущий в сеть, если частота в ней превысит 50,2 Гц (перепроизводство энергии). Целый ряд компаний в отрасли нацелены на ввод в строй новых солнечных батарей, которые непрерывно меняли бы угол наклона в течение дня, увеличивая утреннюю, вечернюю и зимнюю генерацию, когда солнце стоит в небе не слишком высоко. Это не только в полтора раз поднимет общую выработку новых фотоэлементов на квадратный метр, но и снизит необходимость в использовании теплоэлектростанций утром и вечером.

Ещё более привлекательные перспективы несут нам вести не с гелиополей, а из лабораторий: в 2013 году наконец-то удалось найти теоретическое решение, позволяющее обойти предел Шокли — Квайсера, из-за которого эффективность солнечных батарей не может быть выше 33%. Причём решение это основано на перовскитах, дешёвых и малоэнергоёмких материалах. До созревания подобной технологии ещё годы лабораторного труда, однако и обещает она немало: 50% КПД вместо нынешних 20% кремниевых батарей, причём по весьма низким ценам.

Закономерный итог «сланцевого пузыря»: США отобрали у России и Аравии первое место по производству и газа, и нефти

Третьей по важности новостью энергетики-2013, на наш взгляд, стало венчание на царство нового нефтяного короля. Если в 2012 году из-за резкого увеличения добычи сланцевого газа США столкнули Россию с первого места по добыче газа, то в 2013-м благодаря добыче нефти из нетрадиционных источников (в нашей прессе это часто называют «сланцевой нефтью») США сбросили не только Россию, но и Саудовскую Аравию с первого места по производству нефти. Более того, впервые почти за два десятилетия Америка стала производить больше нефти, чем потребляет, превратившись, по сути, в нетто-экспортёра. Причём перед нами явно не предел развития этой отрасли: новое исследование указывает на огромный потенциал получения нефти из керогена (компонент сланца) при помощи неиспользуемого тепла АЭС (а то и ТЭС), которых в США хватает.

Северная Дакота, газовый факел на типичным месторождением «трудной нефти». Она сделала США первым производителем нефти в мире, но какой экоценой? (Фото Eugene Richards.)

Но и достигнутый на сегодня уровень чрезвычайно важен, поскольку США сжигают больше нефтепродуктов, чем, например, Китай, Япония и Россия вместе взятые, то есть едва ли не четверть от общемирового потребления. Фактическая нефтяная самодостаточность этого крупнейшего в мире рынка должна значительно снизить возможности стран, экспортирующих нефть, и дальше повышать цены на неё. Не обойдётся этот сценарий и без минусов: на добычу нефти из таких источников тратится лишь в несколько раз меньше энергии, чем от неё можно получить, так что триумф «трудной нефти» в США заставит страну и дальше наращивать электрогенерацию.

Как понимает российский читатель, всё это серьёзно отразится на нашей экономике уже в ближайшие годы. Тем более что Штаты намерены и впредь наращивать добычу как газа, так и нефти изо всех новых источников. Как на это реагирует Россия? Ну, ожидаемо. «Нам не известен ни один проект в настоящее время, где рентабельность на скважинах, в которых добывается сланцевый газ, имела бы положительное значение. Абсолютно все скважины имеют отрицательное значение. Есть такое мнение, что это вообще пузырь, который всё равно в ближайшее время лопнет». Так считает Алексей Миллер, глава «Газпрома». Здесь всё прекрасно — и предположение, что первым в мире производителем газа можно стать за счёт нерентабельных скважин, и мысль о пузыре, который скоро лопнет.

Выращивание водорослей в пустыне? Но туда надо везти воду и удобрения, да и температуру регулировать. Сточные же воды в пластиковых трубах у крупных портов бесплатны, а морская вода за их стенками не даст растениям перегреться. (Илл. Sapphire Energy.)

Что ж, г-н Миллер, постоянство — признак мастерства. Ещё в 2011 году тот же персонаж на вопрос журналиста «В США и Европе всё чаще пытаются добывать газ. Ваши конкуренты становятся всё более самостоятельными. Не теряет ли Россия своего преимущества?», не моргнув глазом, молвил: «Россия уверенно занимает первое место в мире по добыче газа. И, на наш взгляд, в этой позиции мало что изменится. Так называемая революция сланцевого газа — это американский Голливуд». К чести работников «Газпрома», не все они не заметили, что г-н Миллер говорил этот как раз в тот момент, когда Россия уверенно теряла первое место в мире по добыче газа. Поэтому интервью всё же было втихую удалёно с сайта «Газпрома», показывая тем самым, что и там работают сравнительно вменяемые люди.

И всё же нельзя сказать, что все наши руководители высшего звена совсем уж яростно некомпетентны. Нынешний местоблюститель трона ещё в прошлом октябре заметил: «В США новые технологии... позволяют рентабельно добывать сланцевый газ. Есть там, правда, и проблемы, причём огромные, связанные с экологией, но... даже при низких внутренних ценах в США это становится выгодным». Как видим, при любой вертикали власти в нашей стране по-прежнему жив советский принцип: «Начальник лает — караван идёт». Наличие у госменеджеров высшего звена своего взгляда на вещи, радикально расходящегося с мнением руководства страны, — это несомненный признак того, что слухи об авторитарной сплочённости и даже якобы какой-то там дисциплине в нашем славном госаппарате, как всегда, преувеличены.

Бионефть на марше?

Пожалуй, четвёртым во важности энергособытием года — хотя пока и не вырвавшимся за пределы лабораторий — следует назвать тихую биотопливную революцию. Сейчас это крайне сомнительное в экономическом и нравственном отношении мероприятие позволяет получать сжиганием биодизеля лишь в 1,3 раза больше энергии, чем тратится на выращивание растений, из которого его добывают. Группа учёных из лабораторий Министерства энергетики США в 2013 году смогла продемонстрировать, что эта ситуация может быстро измениться. Сначала исследователи показали, что микроводоросли можно выращивать в дешёвых прозрачных пластиковых трубах, плескающихся в воде у крупного портового города. Затем выяснилось, что получить из них нефть и немного топочного газа можно буквально за несколько десятков минут, причём нефть выходит отличная, и хотя конкретных цифр по энергорентабельности пока нет, следует ожидать, что они будут много выше, чем для биодизеля.

Это особенно важно на фоне роста добычи «трудной нефти»: её энергорентабельность так блика к биотопливу, что выращивание микроводорослей типа хлореллы может оказаться настоящей альтернативой экологически грязной тяжёлой нефти, добыча которой требует множества неприятных с «зелёной» точки зрения действий. Учитывая, что удобрениями для микроводорослей учёные предлагают сделать сточные воды больших городов (бесплатный в энергетическом смысле ресурс почти неограниченных размеров), затраты на их выращивание в принципе могут сравняться с ценой обычной нефти. Если это случится, окружающий нас ландшафт ждут некоторые перемены.

Подытожим: несмотря на уверенные шаги возобновляемой энергетики, ставшей наконец-то конкурентоспособной с тепловой по цене, проблемы накопления и хранения вырабатываемой ею энергии пока не решены. А значит, проникновение солнечной и ветряной электроэнергии в энергосистемы крупных стран всё ещё ограничено считанными десятками процентов. Отчасти именно поэтому мы и наблюдаем победное шествие таких сомнительных технологий, как «сланцевые» нефть и газ. Однако налицо и подвижки: более совершенные солнечные батареи, новые методы хранения энергии и экономически осмысленное водорослевое биотопливо могут заметно улучшить ситуацию с мировым энергобалансом без роста цен на электричество.

donmigel_62: (кот - учёный)

Новая химическая теория возникновения РНК


Химики из Технологического института Джорджии нашли еще один механизм, посредством которого молекулы на древней Земле могли самостоятельно «склеиваться» в структуры, давшие начало РНК.



«Мы продемонстрировали реакцию, игравшую важную роль в формировании древнейших РНК-подобных молекул», – рассказывает профессор биохимии Николас Хад (Nicholas Hud).


РНК отлично выполняет свои функции в живых организмах, но с точки зрения химии ее получить чрезвычайно сложно. Это заставляет предположить, что РНК выработалась из более примитивных химических соединений. Далее, когда жизнь стала более сложной, появились ферменты, давлении эволюции заставило пра-РНК превратиться в сложную современную РНК.


РНК состоит из трех химических элементов – сахара рибозы, азотистого основания и фосфатной группы. Каждое звено в цепи РНК (нуклеотид) состоит из этих трех элементов и соединяется с другим звеном, образуя РНК-полимер. Одна из нерешенных проблем биогенеза, по словам Хада, – как выстроились связи между основаниями и рибозой.

Ученый и его коллеги изучили основания, которые химически близки основаниям современной РНК, и при этом способны спонтанно связываться с рибозой и собираться в одно целое с другими основаниями – благодаря тем же взаимодействиям, что позволяют ДНК и РНК хранить информацию.

И остановили свой выбор на молекуле триаминопиримидина (ТАП).

Они смешали ТАП с рибозой, в условиях, воссоздающих высыхающие озерца ранней Земли. И молекула вступила в активную реакцию – до 80% ТАП преобразовалось в нуклеозиды (остаток азотистого основания плюс углевод, входит в состав нуклеотидов). Предыдущие попытки создать нуклеозиды (на основе других соединений) или оказывались неуспешными, или давали крайне низкую продуктивность реакции.

Чтобы продемонстрировать возможность полимеризации РНК-подобных молекул, Хад и его коллеги добавили в свою реагирующую смесь еще одно соединение – циануровую кислоту (на фото). И в ней сразу же образовались нековалентные полимеры с тысячами спаренных нуклеозидов!



«Просто потрясающе, как нуклеозиды и основания "собираются» самостоятельно. Ведь на современной Земле, для сбора «кирпичиков» РНК и упорядочивания их в пространстве (основное условие полимеризации) необходимы сложные ферменты", – рассказывает соавтор исследования аспирант Брайан Кэфферти (Brian Cafferty).


Триаминопиримидин – интересный кандидат на роль «предка» современных молекул РНК, но, безусловно, не единственный, замечает Хад. Сейчас ученый планирует исследовать происхождение фосфатного «позвоночника» РНК.



«Мы хотим обнаружить простые и устойчивые химические процессы, объясняющие происхождение РНК или ее предшественницы», – заявил профессор.


Исследование представлено в журнале Journal of the American Chemical Society.

donmigel_62: (кот - учёный)

Grasshopper Элона Маска. Видео тестовых прыжков.

325 метров:





744 метра:
donmigel_62: (кот - учёный)

Молекулы пребиотиков могут формироваться в атмосферах экзопланет

Новое исследование предполагает, что пребиотические молекулы могут образовываться в атмосферах планет: платформой для их формирования служит атмосферная пыль, а различные реакции, происходящие в окружающей плазме, дают достаточное количество энергии для зарождения жизни.

“Если формирование жизни – это паззл, то молекулы пребиотиков можно считать отдельными его кусочками. Соединяя эти части паззла, можно создавать более сложные биологические структуры, и получить более ясную и узнаваемую картину. А когда все части стоят на своем месте, в результате получается целостная картина жизни”, - говорит профессор Крейг Старк (Craig Stark).

В настоящее время принято считать, что пребиотические молекулы формируются на крохотных частицах пыли в межзвездном пространстве. Несмотря на то, что кажется, это противоречит главному общепринятому утверждению, - о том, что жизнь в космосе невозможна, - ученые считают, что на частицах пыли окружение вполне благоприятно для зарождения жизни, так как они защищают молекулы от вредного космического излучения.

“Молекулы образуются на поверхности пыли благодаря адсорбции атомов и молекул из окружающего газа”, - говорит Старк. “Если доступны ингредиенты, подходящие для создания определенной молекулы, и условия благоприятны, - все получается”.



Под «условиями» Старк намекает на второй необходимый ингредиент: энергию. Простые молекулы, которые населяют галактику, относительно стабильны; без достаточного количества энергии они не станут формировать новые связи.

Поэтому Старк и его коллеги обратились к атмосферам экзопланет, где пыль погружена в плазму, полную положительно заряженных ионов и отрицательных электронов. Здесь электростатические взаимодействия частиц пыли с плазмой могут давать достаточное количество энергии, необходимой для формирования пребиотических компонентов.

В плазме частица пыли быстро поглотит свободные электроны и станет негативно заряженной. Это происходит потому, что электроны легче, и, следовательно, быстрее позитивных ионов. Когда частица пыли негативно заряжена, она привлечет к себе поток позитивных ионов, которые будут ускоряться на пути к частице пыли, следовательно, столкновение будет происходить с большей силой, чем это случилось бы в нейтральном окружении. Чтобы проверить эту гипотезу, авторы создали модель атмосферы, которая позволила им изучить различные процессы, которые могут превращать ионизированный газ в плазму, так же, как определить, может ли плазма спровоцировать достаточно энергетическую реакцию.

“Для доказательства мы наблюдали за последовательными химическими реакциями, которые привели к формированию простейшей аминокислоты – глицина”, - говорит Старк. Аминокислоты – великолепный пример пребиотических молекул, так как они необходимы для формирования белков, пептидов и энзимов.

Их модели показали, что “ионы плазмы действительно могут разгоняться и вырабатывать достаточно энергии для образования формальдегида, аммиака, цианводорода и, наконец, аминокислоты глицина. Это было бы невозможно, если бы отсутствовала плазма, - говорит Старк.

Авторы продемонстрировали, что при достаточно скромном температурном режиме в плазме вырабатывается достаточное количество энергии для формирования глицина.Более высокие температуры так же могут провоцировать более сложные реакции, и, таким образом, в результате будут вырабатываться более сложные пребиотические молекулы.

Эта работа будет опубликована в журнале Astrobiology.
donmigel_62: (кот - учёный)

Виртуальное существо OpenWorm, совершает свои первые движения

В мае месяце, я уже информировал читателей блога о проекте с открытым кодом OpenWorm, начатый Стивеном Ларсоном (Stephen Larson) в 2011, http://donmigel-62.livejournal.com/19627.html

Предлагаю ознакомиться с промежуточными итогами. Видео под катом.

Виртуальный организм OpenWorm


Исследователи, работающие над созданием первого в истории виртуального существа, которое живет в виртуальной среде, моделируемой в недрах вычислительной системы, добились своих первых успехов на этом поприще. Их виртуальный примитивный организм обрел способности изгибать свое тело, что позволяет ему передвигаться, подобно его реальному "собрату". Следует заметить, что возможность совершения движений тела и перемещений является одним из главных шагов создания полной модели живого организма, а с вычислительной очки зрения реализация этих функций является невероятно сложной задачей даже для модели столь примитивного живого существа.



Конечно, на данном этапе модель OpenWorm еще очень и очень далека от моделируемого многоклеточного организма вида C. elegans (нематода, плоский червь). И выглядит моделируемое существо не столь красочно и впечатляющее, как другие модели живых существ, созданные с помощью компьютерной графики, которые нам хорошо знакомы по серии фильмов "Парк Юрского периода" и "Аватар". Но моделирование, которое производится в рамках проекта OpenWorm, является моделированием совсем другого, более глубокого уровня. Вместо того, чтобы разрабатывать реалистично выглядящее существо, исследователи сконцентрировались на моделировании более 1000 отдельных живых клеток, из которых состоит тело C. elegans.

У виртуального организма все его клетки выполняют такие же функции, как и клетки живого организма, они выполняют перекачку жидкостей, перемещающих биомолекулы в пределах организма, генерируют и передают электрические сигналы, которые управляют работой других клеток и в них происходят различные биохимические процессы, которые являются точными копиями естественных процессов.

Основой последнего достижения исследователей, которым является возможность совершения движений телом виртуального организма, является окончательная разработка модели мышечной клетки, которая сокращается или расслабляется в соответствии с получаемыми управляющими сигналами, синхронизируясь, при этом, с другими подобными клетками, располагающимися в непосредственной близости. В результате, как в этом можно удостовериться, посмотрев приведенный ниже видеоролик, движения виртуального организма весьма походят на извивающиеся движения реального червя, хотя, все это происходит в более медленном масштабе времени.

Более медленные движения являются следствием того, что в двухминутном видео показано движение, которые делается реальным организмом всего за 0.35 секунды времени. Немного ранее исследователям уже удавалось добиться более быстрых движений виртуального организма, но впоследствии им пришлось существенно усложнить модель и изменить некоторые параметры настройки для того, чтобы движения OpenWorm более соответствовали движениями реального организма.

В ближайшее время исследовательская группа планирует реализовать функцию "общения" мышечных клеток друг с другом посредством электрических сигналов. А в конечном счете все придет к тому, что все клетки будут связаны между собой в единую сеть, координацией работы которой будет заведовать нервный узел из 302 нейронов, который выполняет функции головного мозга примитивного живого организма.
donmigel_62: (кот - учёный)

Найден способ быстро и безопасно нарастить мышцы

Найден способ быстро и безопасно нарастить мышцы

Ученые обнаружили многообещающий способ нарастить мышечную массу человека с помощью блокировки миостатина. Побочные эффекты данного процесса пока не обнаружены.



Польза технологии, позволяющей наращивать мышечную массу, понятна: военным нужны сильные солдаты, врачам - лекарство от дегенерации мышц, спортсменам – необычайные физические возможности, а всем остальным – красивое мускулистое тело.

Очень многообещающим способом быстро и без изнурительных тренировок нарастить мышцы является блокировка миостатина. Это особый белок, так называемый фактор роста и дифференцировки 8. Блокирование выработки этого белка приводит к резкому увеличению мышечной массы без соответствующего роста жировой ткани. Эксперименты на мышах показали рост массы тела за счет роста массы мышц в 1,5 и более раз по сравнению с обычными особями. В настоящее время даже есть породы коров с мутантными генами, блокирующими выработку миостатина. Такие коровы дают очень много мяса с низким содержанием жира. Кроме того, блокировка миостатина ускоряет регенерацию мышечной ткани, что может помочь при обширных повреждениях мышц, например в результате пулевого ранения.





На фото бык с мутантными генами, блокирующими миостатин

У людей мутантные гены, блокирующие выработку миостатина, - это очень и очень редкое явление. Поэтому в течение многих лет ученые искали средства управлять уровнем миостатина для того, чтобы была возможность регулировать рост мышц. Это очень важно, например, для лечения возрастных изменений, ведь после начала старения человек начинает терять мышечную массу, а сами мышцы становятся слабее. Исследования в этой области поддерживаются многими научными и некоммерческими организациями, такими как SENS Research Foundation. Определенные успехи в этой области уже есть, главное – ученые утверждают, что пока никаких побочных эффектов у терапии, связанной с блокированием миостатина, не выявлено.

В этом месяце существенного успеха в разработке технологии блокирования миостатина добились ученые Дэвид Глас (David Glass) и Эстель Трайфилиф (Estelle Trifilieff) из фармацевтической компании Novartis. Они разработали новое соединение BYM338, которое предотвращает атрофию мышц и способствует росту мышечной массы.

BYM338 блокирует рецептор, который взаимодействует с соответствующей клеточной сигнальной системой, которая, в свою очередь, дает команду в определенный момент затормозить рост мышц.

До появления BYM338, ученые не имели надежного способа блокировать сигналы, «отменяющие» рост мышц. Обычно использовалась грубая стимуляция роста мышц, вызывающая множество побочных эффектов. BYM338 воздействует «точечно»: на рецептор миостатин/активин тип II (ActRII), который управляет ключевым сигнальным путем, регулирующим только рост скелетных мышц. BYM338 усиливает дифференциацию первичных миобластов (клетки, из которых формируются мышцы) и блокирует торможение этой дифференциации, вызванное миостином.

Таким образом, теперь ученые могут регулировать рост мышечной массы без масштабного грубого вмешательства в другие процессы, протекающие в организме. Пока новые технологии блокирования миостатина готовятся к клиническим испытаниям, но в лаборатории, на животных, получены ободряющие результаты: рост мышечной массы на 25-50% без каких-либо побочных эффектов и с прочным положительным результатом.

Ученые надеются, что новая технология позволит не только наращивать мышцы по желанию и медицинским показаниям, но и предотвратить тяжелые осложнения таких заболеваний, как рак, диабет, ожирение, митохондриальный распад, болезни сердца, гипертоническая болезнь и т.д.

donmigel_62: (кот - учёный)


 Достучаться до небес: *как решить противоречия между наукой и религией*

© Soasig Chamaillard

Достучаться до небес: как решить противоречия между наукой и религией

Как научная картина мира соотносится с религиозными верованиями? Каждый решает этот вопрос по-своему, но ученый обязан принимать в расчет возникающие логические противоречия. Это глава из книги «Достучаться до небес», где известный американский физик Лиза Рэндалл размышляет, может ли Бог существовать в материальном мире, зачем Галилей был теологом и почему наука и религия несовместимы.

Совместимы ли наука и религия? Вопрос этот перед наукой и религией стоял не всегда. Давным-давно, до научной революции, религия и наука мирно сосуществовали. В Средние века римско-католическая церковь позволяла интерпретировать Писание достаточно свободно и широко, но продолжалось это лишь до тех пор, пока не возникла серьезная угроза главенству церкви — Реформация. В этом контексте особенно неприятными выглядели выводы Галилея в пользу гелиоцентрической теории Коперника, которые никак не укладывались в церковное учение о Небесах. Публикация результатов этих исследований не только шла вразрез с постулатами церкви, но и ставила под угрозу ее абсолютный авторитет в вопросах интерпретации Священного Писания. Неудивительно, что церковные иерархи не любили Галилея и его научные труды.



В более недавней истории можно найти многочисленные примеры конфликтов между наукой и религией. К примеру, второй закон термодинамики — тот самый, что утверждает, что со временем энтропия в мире увеличивается, — может поставить в тупик любого, кто верит, что Бог создал идеальный мир. Теория эволюции, разумеется, порождает аналогичные проблемы; время от времени они вырываются наружу — вспомните, к примеру, недавние горячие «дебаты» о креационизме. Даже расширяющаяся Вселенная может не понравиться тому, кто жаждет верить, что Вселенная, в которой все мы живем, совершенна, хотя теорию Большого взрыва первым предложил католический священник Жорж Леметр.

«Как может человек — любой человек — до конца понять или оценить Господень план без возможности путешествовать во времени?»


Одним из самых забавных примеров того, что иногда ученому приходится конфликтовать с собственной верой, может служить английский натуралист Филип Госсе. Он оказался в весьма затруднительном положении, когда в начале XIX в. понял, что напластования геологических пород, в которых содержатся окаменелые останки вымерших животных, противоречат представлению о том, что Земле всего 6000 лет. В книге «Пуп Земли, или Попытка развязать геологический узел» он разрешил конфликт следующим забавным образом: Земля создана недавно, утверждал он, но в ней содержатся специально созданные «кости» и «окаменелости» никогда не существовавших животных и другие свидетельства долгой (несуществующей) истории. Госсе постулировал, что любой мир должен демонстрировать признаки изменений, даже если на самом деле никаких изменений не происходило. Сегодня такая интерпретация может показаться глупой, но технически она ничему не противоречит. Однако никто, судя по всему, не принял ее всерьез. Сам Госсе переключился на морскую флору и фауну. Кости динозавров подвергали его веру серьезнейшему испытанию.



К счастью, большинство верных научных идей со временем начинают казаться менее радикальными. В конце концов, как правило, научные открытия побеждают и утверждаются. Сегодня никто не поставит под сомнение гелиоцентрическую теорию строения Солнечной системы или расширение Вселенной. Но буквальная интерпретация священных книг до сих пор вызывает проблемы у верующих, склонных воспринимать писаные законы своей религии слишком серьезно.

Менее буквальное прочтение Священного Писания до XVII в. помогало избегать подобных конфликтов. Однажды в разговоре за ланчем Карен Армстронг, ученый и историк религии, объяснила мне, что когда-то конфликта между наукой и религией не было. Религиозные тексты воспринимались менее буквально и догматично, а потому вызывали меньше конфликтов.

В V в. Блаженный Августин сказал об этом достаточно определенно: «Ведь нередко бывает, что и нехристианин немало знает о земле, небе и остальных элементах видимого мира, о движении и обращении, о величине и удаленности звезд, о затмениях Солнца и Луны, о круговращении годов и временной природе животных, растений, камней и тому подобном, притом знает так, что может защитить эти знания и очевиднейшими доводами, и жизненным опытом. Между тем бывает крайне стыдно, опасно и даже гибельно, когда какой-нибудь неверный едва удерживается от смеха, слыша, как христианин, говоря о подобных предметах якобы на основании христианских писаний, несет такой вздор, что попадает пальцем в небо. И не то плохо, что осмеивается заблуждающийся, а то, что в глазах людей, о спасении души которых мы неустанно заботимся, наши писатели выглядят невежественными и потому ими презираются».

Августин в своей мудрости пошел еще дальше. Он объяснил, что Бог намеренно включил в Священное Писание загадки, чтобы дать людям возможность искать разгадки и радоваться их разрешению. Это относилось в равной степени к постулатам, которые требовали метафорической интерпретации. Августин, похоже, с некоторым юмором смотрел на логичность и нелогичность всего учения и одновременно пытался объяснить основные парадоксы. К примеру, как может человек — любой человек — до конца понять или оценить Господень план без возможности путешествовать во времени?

«В будущем, когда техника позволит нам заглянуть в мир еще более мелких — или еще более крупных — масштабов, наука и религия еще глубже проникнут друг в друга, и поводов для потенциальных конфликтов станет только больше»

Галилей, кстати говоря, был согласен с Блаженным Августином. В 1615 г. он писал Кристине Лотарингской, великой герцогине Тосканской: «Во-первых я считаю, что весьма благочестиво говорить и благоразумно утверждать, что Святая Библия не может говорить неправду, если ее истинный смысл понят верно». Он даже считал, что так же полагал и Коперник. Галилей утверждал, что «Коперник не пренебрегал Библией, но он прекрасно понимал, что, будь его учение доказано, оно не могло бы противоречить Писанию, если то и другое было бы верно понято». Галилей писал также, ссылаясь в своем рвении на Августина: «И если кто противопоставит слова Священного Писания чему-то очевидно разумному, то тот, кто делает это, не знает, что творит; ибо он противопоставляет истине не смысл сказанного в Библии, каковой смысл недоступен его пониманию; не то, что есть в Библии, но то, что он нашел в себе самом и лишь вообразил, что оно есть там».

Августин был не слишком догматичен в своем подходе к Писанию; он считал, что текст Писания всегда имеет рациональный смысл. Любое внешнее противоречие с наблюдаемыми во внешнем мире фактами есть обязательно результат непонимания читателя, даже если верное объяснение неочевидно и неизвестно. Августин рассматривал Библию как божественное откровение, записанное и сформулированное человеком. Августин истолковывал Библию отчасти как отражение субъективного опыта записавшего откровение человека, и в этом его интерпретация Писания схожа с современным определением искусства. Если бы церковь придерживалась августиновых взглядов, ей не нужно было бы отступать и терять позиции перед лицом научных открытий.

Галилей это понимал. Для него самого и его единомышленников наука и Библия никак не могли противоречить друг другу — нужно было только правильно понять написанное. Причина любого явного конфликта между ними крылась не в научных фактах, а в человеческом понимании или непонимании. Да, Библия временами может быть недоступна человеческому разуму, и может даже показаться на первый взгляд, что она противоречит нашим наблюдениям; тем не менее, согласно интерпретации Августина, Библия не может быть неправа. Галилей был хорошим христианином и не считал себя вправе утверждать что-то, что шло бы вразрез с Писанием, даже когда логика подводила его к этому. Много-много лет спустя папа Иоанн Павел II даже объявил, что Галилей был лучшим теологом, чем его оппоненты.



Но Галилей так же верил в собственные открытия. В одной из навязанных ему теологических дискуссий он прозорливо заметил: «Обратите внимание, теологи, что в своем стремлении выводить вопросы веры из тезисов, связанных с неподвижностью Солнца и Земли, вы рискуете тем, что когда-нибудь вам придется заклеймить как еретиков тех, кто объявит, что Земля неподвижна, а Солнце меняет свое положение, — когда-нибудь, говорю я, когда, возможно, будет доказано физически или логически, что Земля движется, а Солнце стоит на месте».

Ясно, что христианская религия далеко не всегда исповедовала подобный взгляд. В противном случае Галилей не оказался бы в заключении, а современные газеты не пестрели бы сообщениями о судебных распрях, связанных с теорией разумного замысла. Хотя у многих священников достаточно гибкие взгляды, однозначное объяснение физических явлений вполне может породить проблемы. В наше время трудно всерьез отстаивать буквальное прочтение Священного Писания. В будущем, когда техника позволит нам заглянуть в мир еще более мелких — или еще более крупных — масштабов, наука и религия еще глубже проникнут друг в друга, и поводов для потенциальных конфликтов станет только больше.

Сегодня значительная часть религиозных людей в мире стремится избегать подобных конфликтов и выбирает более свободную интерпретацию своей веры. Не полагаясь на жесткое и буквальное толкование Писания или догм любой другой религии, эти люди считают, что сохраняют веру, принимая при этом открытия и доказательные аргументы науки.




Физические Корреляты

Основная проблема заключается в том, что противоречия между наукой и религией уходят намного глубже конкретных формулировок. Даже если речь не идет о буквальном толковании каких бы то ни было текстов, проблема не решается. Религия и наука опираются на несовместимые логические установки — ведь религия рассматривает все в нашем мире и жизни через вмешательство внешнего божества. Божественные действия — не важно, относятся ли они к грому и молнии или к нашему сознанию — не укладываются в рамки науки.

Вообще, вера как социальный или психологический опыт личности — совершенно не то же самое, что религия, основанная на представлении о Боге, который активно вмешивается в нашу жизнь, влияет на нас или на наш мир извне. В конце концов, для некоторых религия — чисто личное предприятие. Для тех, кто так считает, вероятно, важны социальные связи, складывающиеся в религиозной общине единомышленников — для них очень важно быть частью подобной группы, — или психологический комфорт от ощущения себя частью большого мира. Вера для таких людей неотделима от соблюдения обряда и выбранного образа жизни. Общность цели — источник душевного комфорта.

«Классифицируя объекты Вселенной по масштабу, ученые признают, что мы вряд ли сможем ответить на все вопросы сразу»

Многие такие люди считают себя духовными. Религия обогащает их существование — придает ему объемность, глубину, смысл и цель, а также чувство причастности. Они не считают, что роль религии — объяснять механику Вселенной. Религия действует на них через изначально присущее им чувство благоговения перед окружающим миром и его чудесами; иногда она помогает таким людям общаться с окружающими и вообще с внешним миром. Многие из них искренне считают, что религия и наука могут благополучно сосуществовать в человеческом обществе.

Но, как правило, религия — это не только образ жизни и философия. В большинстве религий речь идет о божестве, способном вмешиваться в жизнь людей таинственными методами, которые не могут описать даже служители божества и, естественно, не в состоянии объяснить наука. Подобная вера у религиозных людей даже самых широких взглядов, готовых приветствовать научные достижения, неизбежно вызывает серьезные затруднения: как можно совместить действия Господа с положениями науки. Даже если допустить существование Бога или некоей духовной силы, которая ранее могла влиять на происходящее в мире и играть в нем ведущую роль, то с научной точки зрения немыслимо, чтобы Бог и сейчас продолжал вмешиваться, не оставляя после своих действий никаких материальных следов.

Чтобы разобраться в существе конфликта — и лучше оценить природу науки, — нам нужно более полно понять характерную для науки материалистическую точку зрения, согласно которой наука работает в материальной Вселенной, а любое активное воздействие имеет физические корреляты. В научный взгляд на мир встроено также представление о том, что мы в состоянии распознать компоненты материи на любом структурном уровне. Объект, существующий в большем масштабе, в меньших масштабах построен из материальных деталей. Даже зная все физические элементы более мелкого масштаба, мы не всегда можем объяснить происходящее на более крупных масштабах, но мелкие компоненты-«кирпичики» все же существенны. Знания вещественной составляющей интересующих нас явлений не всегда достаточно для их объяснения, но без физических коррелятов само существование этих явлений невозможно.


Некоторые люди обращаются к религии в поисках ответов на сложные вопросы, к которым, по их мнению, наука никогда не сможет подступиться. В самом деле, научное материалистическое мировоззрение не гарантирует, что мы сможем все понять и во всем разобраться — по крайней мере одного только понимания базовых компонентов для этого явно недостаточно. Классифицируя объекты Вселенной по масштабу, ученые признают, что мы вряд ли сможем ответить на все вопросы сразу; кроме того, хотя фундаментальная структура вещества очень важна, сама по себе она вряд ли даст ответы на все наши вопросы. Несмотря на знакомство с квантовой механикой, мы продолжаем пользоваться законами Ньютона, потому что именно они определяют движение мяча в земной атмосфере, а вычислить то же самое, исходя из данных об атомной структуре, было бы чрезвычайно трудно. Мяч не может существовать без составляющих его атомов, но атомная картина не поможет рассчитать траекторию его полета, хотя одно с другим, разумеется, вполне согласуется.

Этот урок можно распространить на многие явления, с которыми мы сталкиваемся в повседневной жизни. Как правило, мы можем не обращать внимания на подробности внутренней структуры или точный состав, хотя свойства материала имеют значение. Чтобы ездить на автомобиле и даже водить его, не нужно знать его внутреннее устройство. Готовя на кухне, мы смотрим, пропекся ли пирог, достаточно ли разварилась овсянка и поднялось ли суфле. А вот скрытая внутри продуктов атомная структура, отвечающая за все эти изменения, нас интересует редко, — если, конечно, мы не посвятили себя молекулярной кулинарии. Однако это не отменяет того факта, что без составляющих ее атомов пища не была бы питательной. Ингредиенты суфле совсем не похожи на итоговое блюдо. Тем не менее без элементов и молекул, которые вы предпочитаете не замечать, ваша еда не могла бы существовать.


Аналогично практически любой человек затруднится точно определить, что такое музыка. Но если все же попытаться описать это явление и нашу эмоциональную реакцию на него, то вряд ли музыка будет рассматриваться на уровне атомов или нейронов. Когда мы слушаем музыку, наши уши регистрируют звуковые колебания, произведенные хорошо настроенным инструментом, но на самом деле музыка — это нечто гораздо большее, чем колебания отдельных атомов воздуха, а наша реакция на музыку — не просто физическое действие ее на ухо и мозг.

Тем не менее материалистическое мировоззрение никуда не девается, и физическая основа происходящего имеет принципиальное значение. Музыка действительно возникает при колебаниях молекул воздуха. Избавьтесь от механической реакции уха на чисто физические явления — и вы не услышите музыки. (Да, и в космосе никто не услышит вашего крика.) Дело просто в том, что наше восприятие и понимание музыки выходит за рамки чисто материалистического описания. Сосредоточившись только на колебаниях молекул, мы не сможем ответить на вопрос о том, как человек воспринимает музыку. Для понимания музыки необходимо оценивать и аккорды, и гармонию, и отсутствие гармонии такими способами, в которых никак не участвуют молекулы или колебания. Тем не менее музыка без колебаний — или по крайней мере без сенсорного воздействия, которое производят эти колебания на человеческий мозг — невозможна.

«Проблема в том, что если вы хотите принять одновременно и науку, и Бога, который управляет Вселенной или действиями людей, то вам придется решить вопрос о том, в какой именно момент в ход вещей вмешивается божество»

Еще один пример. Понимание базовых компонентов, составляющих тело животного, — это лишь первый шаг к пониманию того, что представляет собой жизнь. Мы почти наверняка не сможем понять природу жизни, не разобравшись в том, как эти компоненты, соединившись, порождают знакомые нам явления. Жизнь — эмерджентное явление, выходящее за рамки простой суммы составляющих ее элементов.

Скорее всего, сознание — тоже эмерджентное понятие. Хотя у нас нет пока вразумительной теории сознания, ясно, что мысли и чувства коренятся, по существу, в электрических, химических и физических свойствах мозга. Ученые могут наблюдать физические явления в мозгу, связанные с мыслями и чувствами, хотя и не способны пока объединить все это воедино и объяснить, как что работает. Такой материальный взгляд необходим, но не всегда достаточен для понимания всех явлений нашего мира.

Никто не может гарантировать, что мы когда-нибудь сумеем понять сознание до самых фундаментальных его составляющих, но не исключено, что нам удастся в конце концов выработать принципы, применимые на неком более крупном, более составном или эмерджентном масштабе. Будущие научные успехи помогут ученым лучше понять фундаментальную химию и электрические каналы мозга и таким образом идентифицировать базовые функционирующие единицы. Сознание, вероятно, будет объяснено как явление, которое можно до конца понять, только выделив и изучив правильные составные элементы.

Это означает, что шанс на серьезное продвижение в этом направлении имеют не только нейробиологи, изучающие базовую химию мозга. Психологи, к примеру, задаются вопросом о том, чем мыслительные процессы младенца отличаются от наших с вами; другие ученые исследуют, чем мысли человека отличаются от собачьих; у тех и других тоже хорошие шансы на успех. Исследуя проблему на более высоком уровне, мы, возможно, сможем понять кое-что о сознании и о том, какие вопросы надо будет задать, когда мы пойдем дальше и начнем изучать строительные кирпичики — а именно химию и физику мозга. Как и в случае с чудесным суфле, нам придется разбираться в эмерджентных системах, которые при этом вскроются. Тем не менее ни одна человеческая мысль не может возникнуть и ни одно действие не может иметь место без того, чтобы не были затронуты физические компоненты нашего тела.

Физика, может быть, не так загадочна, как квантовая теория сознания, но она делает успехи, изучая явления на разных масштабах. Изучая несопоставимые размеры и различные состояния вещества, физики ставят перед собой разные задачи. Вопросы, которые мы задаем себе при разработке проекта космического корабля для путешествия на Марс, существенно отличаются от тех, которые интересуют нас при изучении взаимодействия кварков. Разумеется, те и другие имеют право на существование, но одни из других напрямую не выводятся. Тем не менее материальный объект, который мы отправляем в космос, состоит из тех самых фундаментальных компонентов, в которых мы надеемся разобраться.

Мне не раз случалось слышать, как материалистическую точку зрения, которой придерживаются ученые, изучающие элементарные частицы, критикуют как редукционистскую; при этом нередко нам указывают на все те явления, в которых мы не хотим — или не можем — разобраться. Иногда речь идет о физических или биологических процессах, таких как деятельность мозга или ураганы, иногда о духовных явлениях; здесь я теряюсь и не всегда понимаю, о чем идет речь, но вынуждена согласиться — да, мы их не исследуем. Физические теории имеют отношение к строению вещества на любых масштабах — от крупнейших до мельчайших. Со временем мы выстраиваем непротиворечивую картину того, как реальность одного уровня переходит в реальность другого уровня. Базовые элементы для реальности принципиально важны, но ученые не считают, что знания о них сами по себе все объясняют. Для объяснений нужны дальнейшие исследования.

Даже если окажется, что теория струн объясняет квантовую гравитацию, понятие «теория всего» все равно не пригодится. В том маловероятном случае, если физикам удастся-таки выработать всеохватывающую фундаментальную теорию, без ответа все равно останется множество вопросов о явлениях более крупных масштабов — ведь для этого недостаточно только знания базовых компонентов. Только когда ученым удастся понять комплексные явления, возникающие на более крупных масштабах, чем те, что описываются элементарными струнами, можно будет надеяться на объяснение сверхпроводящих материалов, чудовищных океанских волн — и жизни. Ученые в своей работе исследуют масштаб за масштабом — последовательно. Это позволяет нам изучать объекты и процессы на гораздо бо льших расстояниях и масштабах, чем те, что были бы нам доступны, если бы мы пытались непременно отслеживать поведение каждого из их компонентов.

Несмотря на то что для получения ответов на разные вопросы мы обращаемся к разным уровням реальности, материалистический взгляд на вещи остается обязательным. Физика и другие науки изучают вещество — или материю, — существующее в мире. Наука по сути своей имеет дело с механическими взаимодействиями объектов и их результатами. Объект движется, потому что определенная сила оказала на него воздействие. Двигатель работает за счет расходования энергии. Планеты обращаются вокруг Солнца под действием его гравитационного притяжения. С научной точки зрения поведение человека тоже зависит в конечном итоге от химических и физических процессов, даже если мы пока далеки от понимания, как все эти механизмы работают. Моральный выбор человека тоже, вероятно, имеет отношение, по крайней мере отчасти, к нашим генам и, соответственно, к нашей эволюционной истории.

Может быть, мы и не пытаемся ответить на все жизненно важные вопросы одновременно, но основа необходима для научного описания. Для ученого очевидно, что под всяким описанием окружающей действительности кроются материальные механистические элементы. У любого явления в нашем мире есть физические корреляты, без которых это явление невозможно. Они необходимы, даже если с их помощью невозможно объяснить все на свете.

В науке такой материалистический взгляд прекрасно работает. Но как только религия привлекает Бога или какую-то другую нематериальную сущность и начинает объяснять поведение людей или мира с их помощью, неизбежно возникают логические конфликты. Проблема в том, что если вы хотите принять одновременно и науку, и Бога, который управляет Вселенной или действиями людей, то вам придется решить вопрос о том, в какой именно момент в ход вещей вмешивается божество и как именно оно это делает. Материалистическая позиция науки такова: если гены, влияющие на наше поведение, возникли в результате случайных мутаций, позволяющих видам эволюционировать, то Бог может повлиять на поведение человека лишь в том случае, если он физически вмешается и сотворит якобы случайную мутацию. Чтобы управлять нашим поведением сегодня, Бог должен был бы запрограммировать ход якобы случайной мутации, определившей наше развитие. Если он сделал это, то каким образом? Приложил силу? Может ли Бог манипулировать электрическими процессами в мозгу человека? Или на более высоком уровне: если Бог дает Вселенной цель, то как он обеспечивает исполнение своей воли?

«Духовная вера, согласно которой невидимая сила влияет на поступки и поведение человека, порождает ситуацию, в которой верующему ничего не остается, кроме как отбросить логику»

Проблема в том, что многое из сказанного выше не просто кажется неимоверно глупым, но и вопросы эти, похоже, не имеют разумных ответов, которые согласовывались бы с наукой в том смысле, в каком мы ее понимаем. На каких принципах, скажите на милость, может работать эта «божественная магия»? Ясно, что людям, которые хотят верить в возможность божественного вмешательства, в определенные моменты приходится прибегать к ненаучному мышлению. Даже если наука не всегда говорит нам, почему происходит то или иное явление, мы все же знаем, как движутся и взаимодействуют материальные объекты. Если Бог не окажет физического воздействия, объекты двигаться не будут. Он не сможет подействовать даже на наши мысли, которые в конечном итоге определяются электрическими сигналами в мозгу.

Если подобное внешнее вмешательство признается фактом в религиозном сознании, то логика и научная мысль подсказывают, что должен существовать механизм, при помощи которого осуществляется это воздействие. Религиозная или духовная вера, согласно которой невидимая сила влияет на поступки и поведение человека, порождает ситуацию, в которой верующему ничего не остается, кроме как отбросить логику и продолжать верить.

(Хотите сохранить веру? Перестаньте думать! http://compulenta.computerra.ru/chelovek/antropologiya/676206/)

Такая несовместимость, как мне кажется, создает принципиально безвыходное положение и неразрешимое противоречие в методах и представлениях. «Непересекающиеся магистерии», предложенные Стивеном Джеем Гулдом, — владения науки, охватывающие эмпирическую вселенную, и владения религии, распространяющиеся на нравственные вопросы — на самом деле все же пересекаются и тоже сталкиваются с этим трудноразрешимым парадоксом. Конечно, верующие могут отдать этот вопрос на откуп религии, а науке еще только предстоит ответить на многие глубокие и фундаментальные вопросы, важные для человечества, касаются ли они работы нашего мозга или далеких небесных объектов. Тем не менее, несмотря ни на что, все мы живем в царстве науки.

Рациональные конфликты и иррациональное стремление убежать от реальности

Однако несовместимость науки и религии не всегда беспокоит верующих. Однажды в самолете во время рейса из Бостона в Лос-Анджелес я сидела рядом с молодым актером. Он получил образование в области молекулярной биологии, но при этом имел весьма необычные взгляды на эволюцию. Прежде чем податься в актеры, он в течение трех лет занимался тем, что координировал обучение естественным наукам в городских школах. Когда мы встретились, он возвращался с церемонии инаугурации президента Обамы; его переполняли энтузиазм и оптимизм, он мечтал сделать мир лучше. Параллельно с успешной актерской карьерой он намеревался открывать по всему миру школы, в которых учили бы наукам и научным методам мышления.

Но разговор наш принял неожиданный оборот. Оказалось, что в своих школах он планирует ввести курс религии. В его собственной жизни религия играла очень значимую роль; в то же время он считал, что каждый человек должен сам сделать выбор. Но это было еще не самое удивительное. Он начал объяснять, что, по его мнению, человек произошел от Адама, а не от обезьяны. Я не поняла, как можно, имея биологическое образование, не верить в эволюцию. Это, на мой взгляд, намного более серьезные противоречия, чем те, что связаны с идеей непосредственного вмешательства Бога в материалистическую Вселенную. Молодой человек рассказал мне, что без труда осваивал науку и прекрасно понимал ее логику, но наука — это всего лишь то, как человек (что бы это ни значило) осмысливает окружающее.

Этот разговор утвердил меня во мнении, что нам очень трудно будет ответить на вопрос о совместимости науки и религии. Наука, основанная на эмпирических данных и логике, и религия, по природе своей неотделимая от откровения свыше, пытаются идти к истине совершенно разными путями. Вообще, увидеть противоречие можно только там, где действуют законы логики — ведь логика пытается разрешать парадоксы, тогда как религиозная мысль в них буквально купается. Если вы верите в истину, полученную через откровение свыше, значит, вы уже вышли за пределы действия научных законов и никаких противоречий не увидите. Верующий способен объяснять мир совершенно нерационально и при этом считать, что такое объяснение совместимо с научным; он принимает мир таким, какой он есть «по воле Божьей». Или, как мой сосед по самолету, просто решает, что готов жить с этим противоречием.

«В голове каждого верующего ученого научная информация каждодневно бросает вызов его вере. Религиозная часть мозга не способна функционировать одновременно с его познающей частью»

Но если Бог и способен обходить логические противоречия, то наука этого делать не умеет. Те приверженцы религии, которые хотят одновременно с религиозным описанием мира принимать и научное мышление, оказываются перед громадной пропастью, которая разделяет научные открытия и невидимые, неощутимые божественные воздействия. Пропасть эту невозможно преодолеть логическим путем. У них нет другого выхода, кроме как отказаться на время от логической (или, по крайней мере, от буквальной) интерпретации вопросов веры или просто махнуть рукой на противоречия и не обращать на них внимания.

Надо сказать, что в любом из этих двух случаев человек может стать настоящим ученым. А религия, наверное, будет сильно облегчать ему жизнь. Но в голове каждого верующего ученого научная информация каждодневно бросает вызов его вере. Религиозная часть мозга не способна функционировать одновременно с его познающей частью. Они просто несовместимы.


фильм в тему : BBC - Horizon - "A War On Science"\ "Война против науки".  http://donmigel-62.livejournal.com/56564.html

Profile

donmigel_62: (Default)
donmigel_62

March 2014

S M T W T F S
       1
2 3 4 5 6 7 8
9 10 11 12 13 14 15
16 17 1819202122
23242526272829
3031     

Style Credit

Expand Cut Tags

No cut tags