Области естественных наук и математики способны на удивительные вещи и ответы на некоторые из самых больших и загадочных вопросов на планете. Но что может вас шокировать, так это то, что некоторые из самых обыденных и, казалось бы, простых вопросов не имеют реальных подтвержденных ответов ученых.
От того, как работает велосипед, до того, сколько планет на самом деле находится в Солнечной системе, вот 15, казалось бы, простых вопросов, на которые мы не знаем настоящего ответа.
15. Что вызывает статическое электричество?
Традиционное объяснение гласит, что когда два объекта соприкасаются, трение сбивает электроны с атомов одного из объектов и передает их другому объекту. Это оставляет первый объект с избытком положительно заряженных атомов, а второй с избытком отрицательно заряженных электронов. Тогда можно сказать, что оба объекта заряжены статическим электричеством. Но почему электроны перетекают от одного объекта к другому, а не в обоих направлениях?
Как описал в прошлом году в журнале Science исследователь Северо-Западного университета Бартош Гжибовски, на статически заряженных объектах существуют пятна как избыточного положительного, так и избыточного отрицательного заряда. Кроме того, он обнаружил, что целые молекулы, а не только электроны, мигрируют между объектами, когда они трутся друг о друга. Таким образом, кажется, что силы, участвующие в создании этого лоскутного одеяла миграции частиц, все еще немного загадочны.
14. Почему случаются удары молнии?
Это предмет больших теоретических дебатов. Согласно одной из теорий, когда частицы льда внутри облака сталкиваются, они распадаются на более мелкие частицы с положительным зарядом и более крупные частицы с отрицательным зарядом. Затем гравитация тянет отрицательно заряженные частицы вниз, в то время как восходящие потоки воздуха поднимают положительно заряженные частицы вверх, что приводит к дисбалансу. Однако, изучив электрические поля в грозовых облаках, ученые не получили ожидаемых от такого процесса измерений. Это подтолкнуло к развитию теории о том, что космические лучи из космоса проникают сквозь облака и отрывают отрицательно заряженные электроны, но в настоящее время нет достаточных доказательств для ее широкого распространения.
13. Как работает эффект бразильского ореха?
«Эффект бразильского ореха» - это явление, наблюдаемое в системе многих тел, такой как миска с орехами, где самые большие объекты имеют тенденцию подниматься на вершину случайного распределения.
Это звучит нелогично, поскольку вы думаете, что более тяжелый объект опустится на дно. Но вы также должны учитывать, что более мелкие кусочки могут просто провалиться сквозь трещины и просочиться на дно. Некоторые отмечают, что это похоже на то, как работает конвекционный ток, или что он может пытаться перейти из высокоэнергетического состояния в низкоэнергетическое. Хотя все эти теории могут быть правдоподобными, мы просто не можем с уверенностью понять, почему это происходит, и до сих пор ни один компьютерный алгоритм или математическая формула не смогли воспроизвести этот эффект. Так что можно сказать, что эта проблема оказалась настоящим крепким орешком.
12. Почему нам нравится музыка?
В «Двенадцатой ночи» слова Шекспира предполагают, что музыка - это пища любви. Это наводит на мысль о том, что музыка развилась как своего рода брачный танец человека во многом так же, как райские птицы развились, чтобы иметь сложное оперение. Однако, в то время как это рассуждение во многом объясняет, почему даже самые безобразные из гаражных групп все еще могут получить преданных поклонников, оно не учитывает ряд аспектов. Например, большинство людей, вероятно, могут слушать трогательную версию «Диких лошадей» Сьюзен Бойл, не чувствуя при этом жара в штанах. Просто должна быть какая-то другая причина, по которой люди и, возможно, другие животные с высокоразвитым мозгом, кажется, имеют универсальное понимание музыки. Мы просто понятия не имеем, что это такое.
11. Почему лед скользкий?
До недавнего времени считалось, что причина скользкости льда заключается в том, что давление, возникающее при наступании на него, вызывает таяние верхнего слоя. Но теперь эксперименты показали, что обычное человеческое тело не оказывает достаточного давления на лед, чтобы превратить его в жидкость. Сила трения также исключена, поскольку, когда вы стоите на месте на льду, он все равно остается скользким. Таким образом, когда давление и трение исключены из картины, ученым пришлось проявить изобретательность в своих объяснениях того, что делает лед скользким. В настоящее время их лучшее предположение состоит в том, что слой, который образуется поверх льда, - это не жидкость, а «сверхтвердая оболочка», которая позволяет связям между молекулами воды растягиваться, не разрываясь на самом деле. Считается, что эти вытянутые связи ответственны за создание электростатического поля, которое создает эффект скользкости, эффективно поднимая вас над поверхностью. Не все ученые согласны с этим, но они согласны с тем, что эта интерпретация звучит слишком сложно, чем должна быть.
10. Какова длина береговой линии США или вообще любой береговой линии?
Из всех простых вопросов здесь этот может быть самым простым, так как горы, реки и континенты никуда не денутся, по крайней мере, не быстро. Но правда в том, что оценки сильно разнятся, поскольку многочисленные исследования дают очень разные ответы на этот вопрос. Весь этот феномен известен как «парадокс береговой линии». Парадокс береговой линии - это идея о том, что береговая линия любого массива суши не имеет четкой и четко определенной длины. По существу, длина береговой линии зависит от метода, используемого для ее измерения. Поскольку континентальный массив имеет особенности и части всех размеров, от сотен футов в высоту до крошечных долей дюйма и ниже. Кроме того, нет очевидного размера наименьшего объекта, вокруг которого следует измерить, и, следовательно, нет единого четко определенного периметра суши.
9. Как работают велосипеды?
Мы катались на них десятилетиями, все время ожидая, что какой-нибудь гений знает, как и почему они работают. Велосипеды могут стоять самостоятельно, пока они продолжают двигаться вперед, и долгое время считалось, что это является результатом закона физики, называемого сохранением углового момента. Но недавно группа инженеров выступила против этой теории передвижения на велосипеде. Их расследование показало, что этот закон не нужен для работы велосипеда. Чтобы доказать это, инженеры построили специальный велосипед, который не мог воспользоваться этим эффектом. И все же мотоцикл работал. Ученые сбиты с толку тем, как что-то настолько простое для большей части мира может так долго ускользать от обнаружения и объяснения.
8. Сколько на самом деле планет в нашей Солнечной системе?
Все мы знаем о том, как несколько лет назад Плутон был знаменитым образом выброшен из домика на дереве Солнечной системы, но чего вы, возможно, не знаете, так это того, что нынешнее количество восьми планет и одного солнца, по сути, просто лучшее предположение науки для время. Это звучит безумно, потому что мы все видели одну и ту же модель Солнечной системы с начальной школы. Но, несмотря на то, во что вы могли бы поверить, подавляющая часть нашей Солнечной системы до сих пор не нанесена на карту и неизвестна науке. На самом деле область между Меркурием и Солнцем слишком яркая, чтобы ее можно было увидеть, а область за Ураном слишком темная. Ученые все еще находят новые объекты в поясе астероидов сотнями тысяч, так что может быть множество других планет, которые мы никогда не открывали.
7. Почему мотыльков тянет к свету?
Если вы когда-нибудь были в кемпинге или в хижине и ночью на крыльце горел свет, скорее всего, вы видели несколько мотыльков, которые, кажется, бездумно слетаются на свет и натыкаются на него. Но, что удивительно, причина самоубийственных ныряний этих насекомых остается полной научной загадкой, и самые лучшие догадки почему даже не очень точны. Некоторые энтомологи считают, что мотыльки приближаются к искусственным источникам света, потому что свет сбивает их внутренние навигационные системы. Но эта теория сталкивается с серьезными камнями преткновения. Одним из основных камней преткновения является то, что костры существуют уже около 400 000 лет. Разве естественный отбор не убил бы мотыльков полностью, поскольку их инстинкт подсказывает им превращаться в камикадзе каждый раз, когда они чувствуют себя ослепленными светом?
6. Почему существуют «правши» и «левши»?
Одна десятая часть населения имеет лучшую моторику левой руки, чем правой, и никто на самом деле не знает, почему существуют левши. Но если уж на то пошло, никто толком не знает, почему существуют правши. Разве не было бы больше смысла, если бы все одинаково хорошо владели обеими руками? Одна из теорий утверждает, что рукость возникает из-за наличия более сложной проводки на той стороне мозга, которая отвечает за речь (что также требует навыков мелкой моторики, подобных тому, как мы пользуемся руками). Поскольку речевой центр обычно находится в левом полушарии мозга, которое связано с правой стороной тела, у большинства людей правая рука становится доминирующей. Однако теория о речевом центре, контролирующем левое полушарие, получает большой удар из-за того, что не все правши контролируют речь в левом полушарии, в то время как только половина левшей. Итак, что же объясняет левшей, речевые центры которых находятся в левой половине мозга?
5. Почему мы спим?
Насколько нам известно, почти все существа и животные на земле любят спать так же, как и люди, но часы сна сильно различаются. Это означает, что сон, очевидно, должен служить ключевой цели для всех живых существ, верно? Что ж, оказывается, у науки нет конкретного ответа. Что у нас есть, так это ряд предложенных объяснений того, почему мы спим, но ученые не могут с ними согласиться. Есть теория о том, что мозг «подзаряжается», когда мы спим, есть теория, утверждающая, что мы усиливаем в нашем мозгу то, что нам нужно в повседневной деятельности, а другая утверждает, что мы выбрасываем кучу бесполезной информации. в нашем мозгу, когда мы спим. Кажется, что сон необходим нам, чтобы выжить, но мы на самом деле не знаем, почему.
4. Как работает гравитация?
Проще говоря, гравитация - одна из самых основных вещей всех времен. Вы подбрасываете что-то вверх, оно возвращается вниз. Но на самом деле в гравитации вообще мало смысла. Удивительно, как гравитация может быть такой невероятно слабой и невероятно сильной одновременно. Гравитация удерживает всю вселенную вместе, и как бы далеко вы ни отправились, она никогда полностью не исчезнет. И тем не менее, это самая слабая сила из существующих. Например, вы знаете, когда вы подносите два магнита друг к другу, и они щелкают вместе? Эта сила на самом деле в 10^36 раз сильнее гравитации. Но самая большая загадка гравитации заключается в том, что как только вы доберетесь до уровня атомов, молекул и даже более мелких вещей, гравитация просто перестанет работать. Это, без сомнения, одна из истинных загадок науки.
3. Почему кошки мурлыкают?
Будь то большая кошка или маленькая домашняя кошка, кажется, что все представители семейства кошачьих мурлыкают. Кажется, они мурлычут в куче разных ситуаций, таких как: когда их гладят люди, когда они кормят своих котят и даже когда они в стрессе. Это означает, что кажется, что кошки мурлычут и тогда, когда они счастливы, и когда они расстроены, что затрудняет понимание истинного происхождения этого. Одна из возможностей заключается в том, что он способствует росту костей. Мурлыканье содержит звуковые частоты в диапазоне от 25 до 150 Гц, и было показано, что звуки в этом диапазоне улучшают плотность костей и способствуют заживлению. Поскольку кошки сохраняют энергию, спит в течение длительного времени, мурлыканье может быть низкоэнергетическим способом сохранить мышцы и кости здоровыми, фактически не используя их. Однако такая теория не объясняет, почему кошки мурлычут в тех немногих ситуациях, в которых они это делают.
2. Почему мы зеваем?
Зевая, это то, что вы делаете на протяжении всей жизни, когда вам скучно или вы устали. Но правда в том, что никто на самом деле не знает, почему мы зеваем. Мы знаем, что зевота заразительна и почему она заразна (то есть из-за глубоких корней эмпатии и социальных связей), но у нас до сих пор нет конкретной причины, по которой мы зеваем. На самом деле считается, что эмбрионы делают это, чтобы лепить шарнир своих челюстей, но причина, по которой это продолжается на протяжении всей жизни и, кажется, переходит к тому, что мы делаем, когда устаем, неизвестна..
1. Что такое время?
И возникает самый простой вопрос, на который мы не знаем ответа: что такое время? Теперь это не просто в смысле ответа на вопрос, но концепция времени - одна из самых простых вещей для изучения, которую почти все понимают, но почему она существует и откуда она взялась? Время часто называют четвертым измерением, и обычно оно рассматривается как мера, в которой события могут быть упорядочены от прошлого к настоящему и будущему, но истинное значение этого времени - вопрос, который навсегда ускользнул от ученых. Отличный веб-сайт для посещения, если вы хотите узнать больше, - www.timephysics.com.