13 сентября в Политехе стартует осенний семестр «Университета детей». Впервые занятия пройдут онлайн, присоединиться к ним смогут жители любого города. Темой каждого урока станет один детский вопрос, на который помогут ответить физики, микробиологи, лингвисты, антропологи, химики и многие другие ученые. Дети вместе с учеными будут выдвигать гипотезы, ставить эксперименты, вести наблюдения. Мы попросили ученых, участвующих в проекте, ответить на несколько сложных детских вопросов специально для The Village.

Елена Ерофеева

кандидат психологических наук, семейный и детский психолог


Может ли сон быть вещим?

Сны отражают в форме историй что-то важное для нас. Часто это то, что мы плохо осознаем про себя или свою жизнь. Это сообщение для нашего сознания. Допустим, человек испытывает сильный стресс, ему грозит увольнение или на работе большой конфликт. В этот момент ему снится сон, в котором он падает в подземелье. Нередко такие сны отражают страх потери контроля. И такой историей бессознательное «сообщает» нашему герою: «Все плохо, ты можешь остаться ни с чем, ситуация крайне опасная». Если на следующий день его уволят, он может подумать, что сон «предсказал» неприятность. Но скорее до того, как человек сознательно мог предположить неминуемость такого исхода, у него появилось интуитивное видение происходящего, отношение к внешней ситуации.

Когда мы перестаем воспринимать сны как часть нашего субъективного восприятия жизни, мы можем начать опираться на сны как на знаки, которые обязательно должны сбыться. Это может помогать и придавать уверенности в себе, если сны позитивные. А может мешать, если вам снится нечто страшное.

Вячеслав Дубынин

доктор биологических наук, профессор кафедры физиологии человека и животных биологического факультета МГУ, специалист в области физиологии мозга


Почему глубокий вдох заглушает боль?

Боль — это реакция нервной системы на повреждение клеток и тканей. Обычно болевой сигнал имеет первый приоритет: если возникла боль, нужно все бросать и разбираться с ее причиной. Параллельно мы ощущаем отрицательные эмоции, огорчаемся, страдаем. Исключение — слабая боль, которая может быть результатом совсем небольших проблем, и тогда целесообразнее ее игнорировать или хотя бы реагировать не столь сильно. Один из способов не дать боли изменить наше эмоциональное состояние, вмешаться в поведение — отвлечение. Это ситуация, когда параллельно с развитием болевых реакций в мозге человека (точнее, в коре больших полушарий) формируется яркий очаг возбуждения. Он конкурирует за «вычислительные ресурсы» с процессами передачи боли. И если боль слаба, такой очаг способен победить ее хотя бы на время.

Дыхание — важнейшая функция нашего мозга и всего организма. Если мы начинаем осмысленно дышать, сосредотачиваясь на вдохах и выдохах, решение всех остальных задач откладывается нервной системой «на потом». Вот почему с помощью дыхательной гимнастики можно контролировать стресс, а на фоне концентрации на вдохе небольшая кратковременная боль почти не осознается. И вот уже можно спокойно сдать на анализ кровь из пальца или даже из вены.

Еще один способ заблокировать слабую боль — потереть большое место, помассировать его. В этом случае сигналы системы кожной чувствительности тормозят проведение болевой информации спинным мозгом. При серьезной боли ни отвлечение, ни массаж не сработают. Тут нужны обезболивающие лекарственные препараты (анальгетики), а самое главное — врач, который отыщет первопричину боли и назначит лечение.

Егор Берсенев

младший научный сотрудник лабораторий МФТИ, химического факультета МГУ и Института проблем физической химии РАН


Работают ли ученые над способом стать невидимым?

Если коротко — да, работают. Однако если начать разбираться подробнее, то прежде всего нужно определиться с тем, что именно мы называем «невидимостью»? В большинстве случаев специалисты невидимостью называют способность объекта не быть обнаруженным электромагнитными волнами определенного диапазона: видимым светом, микроволновым излучением (тем самым, которое греет еду) или инфракрасным светом.

В 2015 году в журнале Science была опубликована статья американской исследовательской группы, в которой они описали экспериментальный прототип «мантии-невидимки», которая скрывала объект от излучения красного лазера. Такого результата удалось добиться с помощью применения метаматериалов (искусственных периодических структур, свойства которых значительно отличаются от того, что можно обнаружить в природе) с переменным показателем преломления, который искажали оптический путь лучей, не давая им отразиться от маскируемого объекта, и одновременно вносили такой сдвиг фазы световой волны, чтобы компенсировать более длинный путь в «мантии-невидимке». Это позволяет скрыть микроскопический объект даже от высокочувствительных исследовательских приборов, но для больших объектов (человека или машины) нужно разработать технологию изготовления метаматериалов большого размера, что является отдельной большой проблемой.

Сергей Попов

астрофизик, доктор физико-математических наук, ведущий научный сотрудник Государственного астрономического института имени П. К. Штернберга, профессор РАН


Если попасть в черную дыру, где можно оказаться?

Из черной дыры наружу, то есть к нам, не могут попадать никакие сигналы, никакая информация. Поэтому мы недостаточно хорошо представляем, как они устроены внутри. Все что мы можем — это использовать разные теории, для расчетов. Наиболее надежные на сегодняшний день теории говорят нам, что все вещество, попавшее в черную дыру, там и остается. Внутри черной дыры оно движется к сингулярности — области с крайне высокой плотностью вещества. еще на подлете на падающее тело будут действовать мощные силы, которые быстро разрушат его.

Вещество, из которого падающее тело состояло, окажется сжатым до крайне высокой плотности. Скорее всего, свойства такого вещества будут отличаться от того, с чем мы сталкиваемся в природе и лабораториях, потому что вне черных дыр мы не можем достичь столь высокой плотности. Так что лучше внутрь черной дыры не попадать. Там точно будет мало приятного, и даже эсэмэску никому не пошлешь.

Кристина Симонова

аспирант химического факультета МГУ, учитель химии в Международной гимназии «Сколково»


При комбинации всех элементов таблицы Менделеева произойдет ли взрыв, уничтожающий весь мир?

Взрыв произойдет, при этом его мощность будет зависеть от количества каждого из элементов, их соотношения, температуры и давления. Безусловно, ситуация изменится, если взять не просто одиночные атомы химических элементов, а простые вещества (например, не атом кислорода О, а молекулу кислорода О2).

На сегодняшний день открыто 118 элементов таблицы Менделеева. С легкостью возможно собрать в чистом виде около 30 простых веществ. Если их смешать, то самые активные из них (как хлор и алюминий) немедленно прореагируют друг с другом, образуя более стабильные молекулы из двух-трех химических элементов, при этом выделяется некоторое количество тепла и света. Другие простые вещества совсем неактивны (инертны) — например, благородный газ гелий сразу «улетит», и благородный металл золото тоже не будет ни с кем взаимодействовать.

Для следующих 50 потребуются специальные условия хранения и даже особые разрешения — их так просто не достать. Но если получится, то, смешав их (особо опасными будут фтор, белый фосфор, мышьяк, бром, ртуть), мы получим коллекцию токсичных веществ. Можно надеяться, что взрыва получится избежать, все-таки большинство простых веществ твердые и будут достаточно медленно реагировать друг с другом.

Однако у нас еще осталось три с половиной десятка очень тяжелых элементов, которые затмят всех. Они находятся внизу таблицы Менделеева, при этом большинство из них радиоактивны (они называются трансурановые элементы). Некоторые «живут» очень малый промежуток времени, а некоторые сразу же исчезают после своего рождения. Трансурановые элементы подвергаются радиоактивному распаду, бурной цепной реакции. При распаде за одну секунду может высвободиться гигантское количество энергии — произойдет ядерный взрыв. Уничтожит ли это наш мир, зависит от их количества. Наверняка, если собрать десяток тысяч тонн радиоактивных элементов, то произойдет взрыв такой силы, что это уничтожит все живое на Земле.

Борис Долгин

руководитель проектов дирекции по науке Политехнического музея, соучредитель АНО «Информационная культура»


Если НЛО для нас НЛО, то мы для них тоже НЛО?
И кто из нас более НЛО?

Неопознанные летающие объекты неопознанные не только потому, что мы не знаем, что они такое, но и потому, что науке неизвестно ни одного достоверного свидетельства их существования. Все, что известно, — это или оптические эффекты, или созданные человеком летательные средства, или метеориты. Ну а если бы НЛО все-таки существовали? Наверное, автор вопроса представляет себе НЛО космическим кораблем, в котором перемещаются живые существа с других планет, и хочет спросить, кем бы мы были для них.

Мы изучаем, как устроено мышление у людей, и многого не знаем об этом. Что мы можем знать о мышлении неизвестных нам существ? Как они классифицируют окружающий их мир? Где проводят границы живого и проводят ли их? Как они проводят границы разумного — и делают ли это? Если бы они прилетели к Земле и летали бы рядом с ней, сама Земля вряд ли была бы для них совсем неопознанной, пусть и летающей. Обитателей Земли не заметить для них было бы трудно, то есть совсем неопознанными нам оставалось бы быть недолго.

Таким образом, если бы чьи-то внеземные космические корабли существовали, если бы на них летали живые существа и долетели до Земли, если бы мы встретились и заинтересовались друг другом, то стали бы, скорее всего, взаимно познающими субъектами. Некоторые из которых, правда, если и летают, то достаточно редко. Кто из нас был бы более неопознанным? Зависело бы и от того, что еще интересного и нужного можно было бы делать в это время представителям каждой из сторон, и от того, насколько хорошо они умели бы изучать новое.

Алла Казанцева

кандидат физико-математических наук, доцент кафедры общей и экспериментальной физики МПГУ


Как можно сделать так, чтобы человек мог видеть под водой без маски и очков?

Видеть под водой человек может, но видеть предметы четко — нет. Мы видим предметы, потому что глаз, подобно собирающей линзе, создает на сетчатке уменьшенное изображение предметов, на которые мы смотрим. Световые лучи, исходящие от предмета, преломляются в линзе, то есть изменяют свое направление. Благодаря преломлению линза способна создавать изображения предметов. Преломление всегда возникает на границе двух прозрачных сред, если их плотности отличаются (точнее говоря, отличаются показатели преломления сред). У воздуха и глаза плотности сильно отличаются.

А вот у воды показатель преломления почти такой же, как у глаза, поэтому создать четкое изображение на сетчатке не получается, если человек смотрит под водой. Глаз приспособлен для работы в воздухе. Чтобы четко видеть под водой, необходимо создать воздушную прослойку между глазом и водой. Именно это делают очки для плавания или маска.

Елена Ерофеева

кандидат психологических наук, семейный и детский психолог


Одним людям нравится зеленый, другим — синий. От чего это зависит?

Мы выбираем те или иные цвета, потому что они воздействуют на наше эмоциональное состояние. Научные исследования показывают, что нет четкой закономерности вроде «любишь черный — у тебя депрессия». Скорее, один и тот же цвет может вызывать разные ассоциации у одного и того же человека. Для женщины, ищущей романтические отношения, мужчина в красной футболке будет выглядеть привлекательнее. А вот лекарство от головной боли в красной упаковке будет вызывать дискомфорт и напряжение.

Так что же определяет, понравится вам цвет или нет? Первое — это ассоциации, которые у вас с ним есть. Они складываются из вашего прошлого опыта, конкретных событий и эмоций, которые связаны с цветом. Так лыжники могут обожать белый цвет: он бессознательно напоминает им снег и те приятные впечатления, которые они получили, катаясь на лыжах по заснеженному лесу.

Второе — это культурные особенности. Для европейцев голубой цвет крайне приятен. Для жителей Восточной Азии голубой, наоборот, ассоциируется с холодом и злом.

Третий момент — это контекст. Вернемся к красному. Его часто описывают как цвет страсти и энергии. В ситуации конкурса мы часто ассоциируем красный с проигрышем. Вспомните проверку вашего домашнего задания в школе и вы все поймете. Такими особенностями восприятия цвета пользуется кинематограф и, конечно же, реклама.


Фотографии: Политехнический музей