Дни на чудеса

Posted: November 6, 2016 in New Scientist

“Дори най-досадните дни, не са просто дни”

Космическият пътешественик

6:45 АМ, Аз лежа дълбоко заспал, без дори да помръдвам в леглото. А дали? В реалността, аз пътешествам през космоса с невероятна скорост. Моята домашна планета се завърта всеки 23 часа, 56 минути и 4 секунди. На Екватора – кръг с обиколка около 40000 км – хората се движат със скорост около 465 м/с, отнесено към центъра на Земята ни. Лежейки в леглото си моята относителна скорост е около 280 м/с.

Мога и да се движа по-бързо ако заема богоподобната точка. Отнесено към Слънцето, аз се движа с около 30 км/с, докато Слънчевата система се върти около сърцето на Млечният Път със зашеметяващите 210 км/с. Дори и Млечният Път се движи също. Гледайки от рамката си за сравнение – ехото от Големият взрив, космическата микровълнова фонова радиация и отнесено към нея, леглото ми се движи със скорост от 600 км/с и хвърчи към съзвездието Лъв.

Време  e за ставане

7:30 АМ, Както по-голямата част от създанията на планетата, от водорасли до гъби и млекопитаещи, клетките на тялото ми се синхронизират спрямо 24-часовото въртене на планетата посредством сложна мрежа от протеини наречени циркадиев часовник. Циркадиевия часовник на цианобактерия е изграден от три протеина, докато повечето клетки на човешкото тяло са базирани на около 20 протеина, което включва и изключва тяхната продукция посредством въздействие върху гените, които ги кодират. Посредством тези циклични вътрешни обратни връзки протеините прецизно регулират собствената си продукция по протежението на 24-часовия цикъл. Дори е възможно да се определи и т.нар “телесно време” посредством измерване на нивата на подходящите или наричани още  “часовникови  протеини” в лабораторни условия. Протеините наречени Clock, Npas и Bmal ускоряват проявите на генните въздействия, докато други наречени  Per и Cry ги забавят. Разбира се далеч по-лесно е просто да погледнете часовника си.

С широко отворени очи

7:35 АМ, Ставането е може би най-трудната част на деня и има добра причина това да е така. Биологичен часовник тиктака във всяка клетка на тялото ми, но главният часовник, който организира всички тях е разположен в супрахиазматичното ядро (SCN), дълбоко в мозъка ми, близо до мястото където се пресичат оптичните нерви. SCN е изграден от два малки клъстъра от  по няколко хиляди нервни клетки и молекулярните часовници, които отброяват в тях се настройват от външни белези като светлина, честота на  хранене както и тъмнината. Сигналът на тялото ми за сутрешното ставане се пренася от моят SCN до специализирани нерви наречени перифорникални орексинови неврони. Те подготвят тялото ми за предстоящият ден посредством организиране на отделянето на заряд кръвна захар от черният ми дроб, последван от ръст на стрес-хормоните като кортизол и алдостерон. Орексиновите неврони също така активират парасимпатиковата част на автономната нервна система, действайки като тригер за увеличение на мускулния тонус, кръвното налягане и метаболизма докато аз се мъча да мина от хоризонтална във вертикална позиция.

Това усещане за сутрин

7:45 AM, Разбирането на телесния ми часовник разкрива защо по-скоро бих се излежавал в старта на работната седмица: регулярният циркадиев часовник се движи с 10-20 минути по-бавно от деня, с други думи – изостава. Това не е проблем през работната седмица, но след уикенд,  в който позволявам часовника на тялото ми да вземе превес над алармата ми за работа, ставането впоследствие за работа в обичайното за това време е еквивалентно на това да стана по-рано с около час. Замесена не е просто умора. Повече сърдечни удари се случват в първите три дни след минаването към лятно часово време през пролетта, точно когато хората трябва да се измъкват от леглото с час по-рано (The New England Journal of Medicine, vol 359, p 1966).

С главата напред

7:50 АМ, Ефектите на относителността върху времето са най-видими със скорост близка до тази на светлината или в присъствието на размазващи гравитационни полета.  Да но парче от времето се променя малко дори след като стана от леглото. Общата теория на относителността на Айнщайн казва, че времето се забавя, когато гравитацията се засилва. По този начин часовниците вървят малко по-бавно на повърхността на Земята, където силата на гравитационното поле е по-силна от тази, която познаваме на орбита.

В леглото разбира се главата и краката ми са на една и съща височина и следователно изпитват едно и също гравитационно поле. Но при все това, когато ставам от леглото, има относително пътуване във времето между главата и краката ми, защото привличането на Земята се различава. Като резултат, ние всички имаме леко по-стара глава върху леко по-младо тяло. Сетнам Шемар от Националната лаборатория по физика в Обединеното Кралство калкулира, че ако седя прав за 14 часа всеки ден, и на база на моят ръст от 1.87 м, то моята глава получава екстра от около 10-¹² секунди всеки ден. Така погледнато за живот от 80 години главата ми ще остарее 300 наносекунди повече от краката ми.

Орехите са си орехи

8:15АМ,  Време е за закуска и отварям нов пакет мюсли. Парадоксално, откривам че по-тежките ядки са събрани на повърхността на пакета. В продължение на десетилетия, физиците обсъждат ядките отказващи да се съобразяват с гравитацията, в частност защото изглежда те имат удобен начин да създадат ред от безпорядъка и отчасти поради факта, че индустриалните инженери винаги се тормозят относно “несмесването” на зърна или прахове при производствените процеси. Повече познато като Проблем на Бразилския Орех, тази загадка изглежда е решена през 1987-та, когато Антъни Росато от Института по технологии на Ню Джърси подсказва. че когато орехите се качват нагоре те създават възможност за по-малките овесени ядки да заемат дупката.
Като контраст няколко овесени ядки биха се изместили, за да направят място на ядките да паднат надолу – относително малко вероятно явление (Physical Review Letters, vol 58, p 1038). Така че случаят е приключен? Не точно, според Сидни Нейджъл от Университета в Чикаго, който за продължително време е впечатлен от физиката на монотонността – от нишките образуващи се в меда, та до пръстените  в чашата кафе.
Нейджъл смята, че разклащането на кутия с мюсли поражда качването както на овесените ядки, така и на орехите към повърхността на опаковката. По-нататъшно разклащане предизвиква плъзгане на овесените ядки към страните на пакета, но това става така просто защото няма достатъчно място за по-големите ядки на орехите да го направят, така бразилските орехи биват изолирани на върха. Но дори и той не е уверен, че Проблемът на Бразилския Орех е решен – “Всеки път, когато мислим че сме разбрали всичко, се случва нещо, което да ни изрита от самодоволството ни”.

Advertisements

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s