Велика ли Вселенная?
Всякий, кто хоть что-то знает о Вселенной, ответит не задумываясь: «Ужасно велика!» А вот ученые так быстро и определенно ответить не берутся. Мы привыкли к тому, что у любого объекта есть размер. Иногда его не так легко определить, но он есть. Есть размер у атома, живой клетки, человека, Земли, любой планеты, Солнечной системы.
Мы можем заглянуть в справочники и найти все эти цифры. Но, открывая справочник на слове «Вселенная», видим, к удивлению, что ее размер не указан. Это потому, что Вселенная — объект, который не укладывается в обычные житейские представления. Но люди об этом обычно не задумываются. Чаще под влиянием фантастов и околонаучных энтузиастов интереснее поразмышлять об иных мирах и пришельцах из них. А между тем в последние десятилетия ученые наблюдают настоящую революцию в понимании устройства Вселенной. Это гораздо более крупное изменение представлений о строении окружающего нас мира, чем осознание человечеством того, что Земля — это шар. Еще несколько десятков лет назад Вселенную считали бесконечной. Так думали потому, что нигде не заметно никаких признаков ее границ. Например, в наши дни через телескопы можно рассмотреть объекты, находящиеся на расстоянии 28 млрд световых лет, но границ так и не видно. Однако эти взгляды пришлось изменить, когда в 1929 году 40-летний американский астроном Эдвин Хаббл открыл, что галактики удаляются друг от друга со скоростью, пропорциональной расстоянию между ними. Из теоретических работ Альберта Эйнштейна и советского физика Александра Фридмана следовало, что Вселенная должна изменяться во времени.
Таким образом, открытие Хаббла способствовало перевороту в науке: вместо вечной и неизменной мы получили расширяющуюся, эволюционирующую Вселенную, возникшую миллиарды лет назад. Новые представления породили новые идеи и исследования. Их результаты привели к модели образования Вселенной в результате Большого взрыва, который произошел, по разным оценкам, от 13 до 17 млрд лет назад. С этого момента начало существовать и отсчитываться время. В результате взрыва образовались частицы, из них — вещество, а из него уже формировались звезды и планеты. В нынешнем состоянии Вселенная по форме похожа на футбольный мяч, состоящий из 12 пятиугольников, плотно подогнанных друг к другу. Внутри него находятся все известные нам объекты, включая нас самих. Диаметр «мяча» составляет, по разным оценкам, от 60 до 80 млрд световых лет. (Световой год — это расстояние, которое свет проходит за год. Это примерно 10 000 млрд километров.) Считается, что «мяч» еще какое-то время будет расширяться, а потом начнется обратный процесс, так что общий цикл от начала до конца займет около 40 млрд световых лет. Некоторые модели, с помощью которых описываются процессы возникновения и эволюции Вселенной, предполагают, что вселенные могут возникать при высокоэнергетическом взаимодействии элементарных частиц. В этих моделях макромир и микромир оказываются взаимосвязанными. Из этого следует, что вселенных может быть много. Конечно, и из-за гигантских отрезков времени, и из-за дистанций это никак не затрагивает нашу жизнь. Но это формирует наши представления об окружающем мире. И восхищает то, что люди на уютной планете Земля за свою короткую по космическим масштабам жизнь и историю своим разумом, страстью и упорством проникают в такие удивительные тайны мироздания. Этим можно гордиться.
Велика ли память человека?
Человек, как никто другой, одарен множеством видов памяти, то есть способностей получать, хранить и использовать сведения об окружающем мире. По типу запоминаемого память характеризуют как зрительную, слуховую, осязательную, двигательную и эмоциональную.
По продолжительности память бывает мгновенная, кратковременная, оперативная и долговременная. Мгновенная, или иконическая, память не поддается контролю воли: она непроизвольная. На время от 0,1 до 0,5 секунды она полностью фиксирует остаточный образ объекта запоминания. Кратковременная память несколько десятков секунд хранит наиболее существенные элементы образов 5–9 объектов. Этот факт был установлен американским психологом Джорджем Миллером в середине ХХ века. Из мгновенной памяти в нее поступает лишь та информация, которая осознается человеком как связанная с его сиюминутными интересами.
Оперативная память от нескольких секунд до нескольких дней хранит только информацию, важную для решения текущих задач. После этого она вытесняется из оперативной памяти. В долговременной памяти информация хранится неограниченно долго и тем лучше, чем чаще к ней обращаются. Однако для ее воспроизведения требуются мышление и усилие воли. Иногда такая информация извлекается под гипнозом или вследствие стресса, когда перед глазами проносится вся жизнь. Важнейшее преимущество человека в том, что он своей волей может контролировать, что и как запоминать. Для этого он использует логику и разнообразные средства — предметы материальной и духовной культуры: вещи, произведения искусства, книги.
Например, чтобы из кратковременной памяти информация попала в долговременную, необходимо просто сосредоточить на ней свое внимание. Скажем, при знакомстве полезно сконцентрироваться на имени собеседника, иначе вы рискуете, что оно будет вытеснено из кратковременной памяти новой поступающей информацией и не сможет попасть в долговременную память. В долговременной памяти лучше всего откладывается материал, с которым связана интересная и сложная умственная работа. Поэтому бессмысленное запоминание дается не каждому. Для запоминания полезна сортировка информации по принципу «важно — неважно». Бывает так, что оперативная память, зависящая от мотивации, работает хуже долговременной, и человек в деталях помнит свое детство, но забывает, что было вчера или даже только что. На том основании, что в мозгу информация, как и в компьютере, хранится и обрабатывается в форме электрических сигналов, великий математик ХХ века Джон фон Нейман сделал формальную оценку объема человеческой памяти. Это 1020 бит, то есть приблизительно как у 100 млн средних компьютеров.
Нам есть чем гордиться.
Возможно ли бессмертие?
Вопрос о смерти с давних пор волновал человечество. Люди всегда хотели жить если не вечно, то долго. И множество на этом наживалось: чего только не предлагали шарлатаны и на что только не были готовы пойти желающие. Например, Иосиф Сталин очень доверял академику Александру Богомольцу, который консультировал его по долгожительству и обещал 150 лет плодотворной активной жизни. Академик неожиданно умер в возрасте около 50 лет. «Надул, подлец», — сказал вождь всех народов.
Когда мы задаем вопрос о том, возможно ли бессмертие, непроизвольно думаем о своей смерти. Неужели люди не могут жить вечно? Пока наука говорит, что не могут. Но тем не менее бессмертие рядом с нами. Потому что есть существа на Земле, которые живут вечно, если их не уничтожать специально! Прежде всего, это одноклеточные, например амебы. Они размножаются делением, и человеческое понятие смерти к ним просто неприменимо. Уничтожить их можно — засушить, сжечь. Но существуют и многоклеточные, которые живут долго, например гидры. Это животное открыл Антони ван Левенгук с помощью своего микроскопа. Исследования показывают, что гидра имеет уникальную способность восстанавливаться. Новый экземпляр может регенерироваться из 1⁄200 части существа! Итак, есть животные, которые сами не умирают.
Что касается человека, он не может жить вечно. Вопрос о том, почему дело обстоит именно так, волнует всех. Этим занимаются очень многие исследователи. В частности, крупный ученый Леонард Хейфлик обнаружил, что каждая клетка в человеке или животном способна к конечному числу делений. Многократно проведенные эксперименты и наблюдения показали, что клетки, взятые из нормальных тканей человека, способны к 50–80 циклам деления. Дальнейшее деление невозможно. Раковые же клетки не имеют таких ограничений и могут существовать практически вечно.
Одну из причин, почему бесконечное деление нормальных клеток невозможно, более тридцати лет назад объяснил российский ученый Алексей Оловников, тогда еще не достигший тридцатилетия. Оказалось, что всякий раз при делении клетки происходит укорочение ее ДНК. За много циклов повреждение ДНК становится таким большим, что приводит к остановке дальнейшего деления. Оловников даже вывел формулу для расчета числа возможных делений. Он же предположил, что если процесс деления изменить так, чтобы компенсировать укорочение ДНК, то способность клетки к делению будет сохраняться. Совсем недавно это предположение подтвердилось.
Большинство ученых сходится на том, что именно повреждения клетки становятся ограничителем продолжительности жизни. Однако они видят и множество иных причин и механизмов, кроме «лимита Хейфлика». Некоторые связывают повреждение с иммунологическими механизмами, некоторые — с диетой, некоторые — с калорийностью пищи.
Существуют теории повреждающего воздействия так называемых свободных радикалов, которые образуются, например, при радиационном поражении. Правда, эти радикалы образуются и в нормальных условиях при дыхании. Есть теория, объясняющая повреждения клетки нарушением работы гипоталамуса — одного из важных отделов мозга, регулирующего основные жизненные показатели, называемые гомеостатическими. Наконец, существует объяснение, связанное с тем, что нарушение функций другого важного участка мозга — эпифиза — изменяет генерацию некоторых гормонов и нашу приспособляемость к смене дня и ночи.
Многие ученые рассматривают смерть как запрограммированный процесс. Однако есть теории, считающие смерть организмов закономерным явлением в силу того, что она побочная часть процесса, обеспечивающего необходимую для приспособления к окружающей среде смену генов, для размещения которых нужны новые организмы.
Все эти теории опираются на солидную базу экспериментальных фактов. Однако полной картины пока создать не удалось.
Вреден ли сахар?
Пожалуй, к сахару в полной мере можно применить формулу основоположника современной фармакологии Парацельса: «Все есть яд, и ничто не лишено ядовитости; одна лишь доза делает яд незаметным».
Большинство людей называет сахаром столовый сахар — сахарозу. В действительности же есть и другие виды сахара — фруктоза, глюкоза, мальтоза, лактоза и проч.
Сахар впервые научились вырабатывать в Индии несколько тысяч лет назад. Первое из известных описаний сахара датируется 510 годом до н. э. В России сахар стал известен в XVII веке и вошел в состав нашего рациона одновременно с кофе и чаем.
Любой вид съедобного сахара принято классифицировать как внутренний или как внешний. Внутренним считается сахар, содержащийся в клетках растений. Эти виды сахара присутствуют во фруктах и овощах, например моркови и свекле, и поэтому попадают в организм одновременно с витаминами, минеральными веществами и клетчаткой.
Внешний сахар — результат переработки, мы едим его как столовый сахар, мед и т. д. В полости рта бактерии превращают внешний сахар в кислоту, вредящую зубной эмали.
Вот почему врачи не рекомендуют злоупотреблять сладостями и сладкими напитками.
В организме любой вид сахара перерабатывается в глюкозу, которая усваивается непосредственно клетками и служит источником энергии. Так что без сахара человек обходиться не может, но и одного сахара для жизни недостаточно. Организм нуждается не только в энергии, но и в белках и жирах, необходимых для обеспечения так называемых пластических функций, связанных с непрерывным восстановлением различных клеточных структур взамен отработавших.
Организм весьма точно регулирует содержание сахара в крови с помощью инсулина и глюкагона. При диабете этот баланс нарушается, и приходится вводить довольно строгую сахарную диету. Вместе с тем научные исследования не подтверждают прямого влияния потребления сахара здоровым человеком на повышение риска развития диабета. Нет достоверных доказательств и влияния излишнего сахара на развитие ожирения и заболеваний сердца и почек. Более того, известно, что худощавые люди имеют в рационе больше сахара, чем полные.
Для переработки сахара в необходимую организму глюкозу нужен витамин В1 — тиамин. Его, в свою очередь, можно получить из других продуктов — гороха, фасоли, шпината, сои, пшеничного хлеба из муки грубого помола, а также печени, почек, мозгов, говядины и свинины. Диетологи рекомендуют потреблять сахар в объеме, обеспечивающем примерно 10% получаемых за день калорий.
Таким образом, снова приходится согласиться с Парацельсом, что все — яд и все — лекарство; то и другое определяет доза.