От загадки Минотавра до расшифровки воображения: Политех отвечает на детские вопросы

Почему стекло прозрачное? Вирус — это живое? Где найти лабиринт Минотавра? На эти и многие другие вопросы взрослым иногда ответить нелегко. На помощь придут ученые — в Университете детей Политехнического музея они знакомят гостей с научным методом и находят ответы на самые сложные вопросы. Здесь нет экзаменов, детей не делят на гуманитариев и технарей, а формат занятий очень разнообразен: участники работают самостоятельно и в группах, готовят проекты, участвуют в экспериментах и обсуждениях. Новый семестр начнется уже 14 февраля, мы попросили ученых ответить на пять сложных детских вопросов.

Что, если сейчас мы спим, а просыпаемся, когда засыпаем?

Полина Мербаум, врач-невролог, аспирант Первого МГМУ на кафедре клиники нервных болезней

Многие люди задаются этим вопросом: а что, если мир сновидений на самом деле реальный, а то, что нам кажется бодрствованием, — это и есть сон?

Пока что наука может дать ответ только на основании данных, полученных от приборов, которые применяются для изучения сна. Например, это электроэнцефалография — способ регистрации электрической активности мозга и электромиография — регистрация импульсов от мышц. Благодаря этим приборам мы точно знаем, что сон и бодрствование — два абсолютно разных состояния. Во сне наш мозг совсем не отдыхает — наоборот, он активно трудится, только не так, как днем. А мышцы полностью расслабляются, и на это есть своя причина. Представьте, что бы было, если бы мы могли буквально переживать все события своих снов, лежа в кровати? Кто-то бы точно мог пораниться сам или поранить своих близких.

Обычно сновидения мы видим в фазу парадоксального сна — мозг в эту фазу крайне активен, изменяется частота дыхания и сердцебиения, а глаза начинают совершать очень быстрые движения. В этот момент нам кажется, что мы переживаем целые жизни, иногда наполненные совершенно фантастическими событиями. После пробуждения мы думаем, что провели часы или даже дни в этом ином мире, но на самом деле фаза парадоксального сна длится всего несколько минут, но повторяется три-пять раз за ночь. Поэтому наутро мы можем вспомнить несколько сюжетов сновидений.

Вирус — это живое или не живое?

Мария Ярина, биолог, сотрудник Сколтеха

Давайте обратимся к признакам живого. С одной стороны, вирус можно отнести к живому. Он, например, обладает химическим составом, схожим с нашим — конечно, не тютелька в тютельку, но включающим одни классы органических соединений: нуклеиновые кислоты, белки и жиры. Также вирус способен, как и все живое, приспосабливаться к определенным условиям обитания: мы можем видеть, как появляются новые штаммы коронавируса. А еще вирус обладает признаками наследственности и изменчивости: имеет ДНК или РНК и способен мутировать. Да и размножаться вирус умеет: правда, по-хитрому, паразитически используя клеточную структуру какого-нибудь организма.

С другой стороны, существует так называемая клеточная теория: она гласит, что все живое состоит из клеток. А вирус неклеточного строения, отчего живым, согласно этой теории, его назвать никак нельзя. К тому же у вируса целиком отсутствует важный для живых организмов обмен веществ.

Мы будем не совсем правы, если скажем, что если что-то умеет размножаться, то оно живое. Признаки живого нужно рассматривать в комплексе — все сразу: ведь, например, кристаллы тоже могут размножаться. Поэтому во многих справочниках и научной литературе вы, скорее всего, найдете тонкое определение вируса — как существа «на грани живого». И можно сказать прямо, что на этот вопрос точного ответа не существует, но, наверное, поэтому он так и интересен.

Как работает воображение?

Ольга Сварник, кандидат психологических наук, старший научный сотрудник лаборатории психофизиологии имени В. Б. Швыркова Института психологии РАН

Воображение — это способность вернуться к какому-нибудь одному переживанию или к их комбинации. Например, вы когда-то в парке или на картинке увидели лося. Когда вы затем начинаете его воображать, нейроны в вашем мозге, отвечающие за это животное, приходят в возбужденное состояние — получается, в этот момент вы переживаете некоторую абстракцию под названием «лось». Так, для воображения важен опыт, который активизирует нейронную группу: мы не можем вообразить себе то, что совсем не соответствует нашему опыту. Воображаем полет — вспоминаем, как он может выглядеть, например, из самолета. Страшное чудовище — вспоминаем, что вообще такое страшное для нас: например, мы знаем, как могут выглядеть глаза кошки в темноте или что-нибудь из фильма ужасов. Так в нашем воображении мы собираем комбинацию из того, что у нас уже есть.

Есть очень хорошая книжка «Что такое быть летучей мышью?» Томаса Нагеля — она подробно рассматривает, как сложно представить чужой опыт и воспоминания. Эволюционно опыт помогает нам выживать, а возможность воображать — понять, что можно сделать в следующий момент. Например, вы представили себе что-то страшное, и сразу активизируются те нейроны, которые отвечают за то, что нужно скорее убежать.

Существовал ли Минотавр и где был его лабиринт?

Оксана Александровская, магистр культурологии, выпускница исторического факультета ННГУ имени Н.И.Лобачевского

Долгое время историки считали, что миф о Минотавре — это просто сказка, за которой не было и не могло быть никакой были. Но в начале XX века английский историк Артур Эванс решил проверить, а вдруг за мифом есть доля правды? Он начал раскопки на острове Крит и внезапно обнаружил там остатки древнего дворца. В этом дворце было множество больших и маленьких комнат, прямо как в лабиринте. Во дворце Эванс обнаружил трон, по всей видимости, принадлежавший древнему критскому царю. Эванс назвал его троном Миноса. Кроме того, во дворце сохранились очень красивые фрески, созданные более 5 тысяч лет назад.

Фото: Википедия

Ученые сходятся во мнении, что перед нами сцены некоего религиозного действа, ведь эта древняя цивилизация поклонялась быку.

Хорошо, с лабиринтом и быком разобрались, а что же может скрываться за этим описанием? «Когда Минотавр хотел есть, он хватался за стены лабиринта и стучал в них так сильно, что его стены тряслись и люди сверху чувствовали грохот под землей». Может быть, какое-то стихийное бедствие или природное явление?

Сегодня историки знают о цивилизации древних критян, которую в честь царя Миноса назвали минойской, гораздо больше, чем 100 лет назад. Например, они знают, что минойская цивилизация гораздо древнее греческой и погибла еще тогда, когда греческая цивилизация только зарождалась. Что же стало причиной ее гибели? По одной из гипотез, подтвержденной физиками и океанологами, около 1 500 года до нашей эры на острове Санторин, который находится неподалеку от Крита, случилось землетрясение и извержение вулкана, в результате которого побережье Крита накрыла огромная волна цунами. Так что землетрясения и другие стихийные бедствия действительно не были редкостью на Крите, и царь Минос не зря их боялся.

По-видимому, древние греки что-то знали о древней цивилизации критян. Эти факты — что у критского царя был дворец со множеством комнат, что критяне любили устраивать игры с быком, что их цивилизация погибла от землетрясения и извержения вулкана — и сохранились в памяти древних греков в виде мифа о Минотавре.

Почему стекло делают из непрозрачного материала, но оно получается прозрачным?

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

Стекло (прозрачное) чаще всего делают из диоксида кремния, из которого также состоит песок (непрозрачный) и кварц (тоже прозрачный). Свойства материала очень сильно зависят от того, как организованы внутри него молекулы и атомы, при этом одно и то же вещество может образовывать разные формы упаковки атомов внутри себя: сильно упорядоченные кристаллы и разупорядоченные аморфные структуры.

В кристаллах из-за упорядочения образуются энергетические зоны: разрешенные и запрещенные — зоны, в которых атом не может находиться. У некоторых материалов, например алмаза или кварца, запрещенная зона настолько большая, что ни одна из энергий света в том диапазоне, который можно увидеть глазами, не позволяет перебросить атом из одной разрешенной в другую через запрещенную.

Однако в привычном нам стекле не образуется кристаллического состояния вещества. Технология изготовления стекла такова, что его очень быстро охлаждают, не позволяя образовать кристалл и сформировать зонную структуру. При этом стекло будет поглощать лишь небольшую часть видимого света со строго определенным цветом (длиной волны), большинство же цветов будет проходить сквозь него без помех, формируя обычный белый свет.

Продолжается набор в Университет детей Политехнического музея на второй блок занятий.
Полная программа и абонементы — по этой ссылке.

Текст: The City
Фото: Getty Images