Эврика! Новости науки: 27 января 2022
Спасти ферзей от ферзей
Ученые Гарвардского университета решили математическую задачу про ферзей, остававшуюся без ответа 150 лет.
В 1848 году немецкий шахматный журнал задал задачку: как расположить восемь ферзей на стандартной шахматной доске так, чтобы ни один не мог атаковать другого. Спустя два года был получен ответ: вот как, 92 способа. Тогда в 1869‑м выкатили более сложную версию задачи: а сколько комбинаций расположения n ферзей на доске размером n на n клеток. Тут пришлось покумекать до 2021 года.
Вообще эта задача только с виду про шахматы, на самом деле — про оптимизацию. Как подсчитали гарвардские математики, есть около 0,143n в n-ой степени способов разместить ферзей так, чтобы ни один не грозил другому. Да, слово «около» говорит, что это все равно неточный ответ. А число 0,143 указывает на средний уровень неопределенности возможного результата. Но хоть что‑то.
Ноу-хау
Шимпанзе могут передавать друг другу знания о новых технологиях. Мы думали, только мы такие умные.
Ученые Цюрихского университета провели эксперимент в сообществе диких шимпанзе в горных регионах Западной Африки. Надо было проверить, осваивают ли обезьяны какой‑нибудь трудовой навык спонтанно или перенимают у других.
Во время прогулок по территории Мон-Нимба антропологи таскали с собой камни, орехи и плоды пальмовых деревьев. Когда встречали группу приматов, садились на землю и демонстрировали обезьянам орудия труда, расколотые и целые орехи и плоды пальмовых деревьев. Потом все это добро оставляли, как бы уходили, а исподтишка подглядывали, что будет.
Как оказалось, ни в одной группе обезьяны не начинали пользоваться камнями для раскалывания орехов, если до этого не видели, как это проворачивает человек или другая обезьяна. «Коллеги! Видимо, шимпанзе не всегда спонтанно учатся навыкам, но и передают знание внутри группы, то есть это умел наш с ними общий предок», — вероятно, отметил один из ученых. «Коллеги, давайте покажем этим голокожим еще какой‑нибудь фокус», — вероятно, обратилась к собратьям одна из обезьян.
«Видеть» в инфракрасном диапазоне
Ученые Технического университета Мюнхена создали очки, которые с помощью инфракрасного диапазона позволяют ориентироваться в пространстве.
Вообще‑то обычно человек в инфракрасном диапазоне не видит. Но и не для того этот диапазон нужен. Гарнитура, похожая на очки, создана для незрячих. Она анализирует окружающее пространство с помощью сенсоров: в аппарат встроены камеры для захвата стереоскопического изображения, картинка передается на небольшой компьютер. На руке человека есть специальная манжета с 25 приводами — они вибрацией указывают правильное направление движения. Камеры девайса работают в инфракрасном спектре, так что можно передвигаться и в полной темноте.
Вода собственного производства
По вполне признанной гипотезе, воду нам занесли кометы. Химики российского Сколтеха считают, что часть воды могла попасть в океаны из ядра Земли.
С общепризнанной теорией вот какая загвоздка: она не может объяснить, почему изотопный состав воды на Земле и в кометах заметно различается.
Российские химики изучили свойства разных минералов, которые могли находиться в недрах ранней Земли до того, как произошла так называемая дифференциация. Это когда более тяжелые элементы и минералы погружаются к ядру планеты, а более легкие всплывают в направлении ее поверхности.
Расчеты показали, что при сверхвысоких давлениях (какие в ядре и около) сохраняли стабильность лишь два минерала. Оба — соединение молекул силиката магния и воды, таких сейчас в недрах и нет. Обе эти формы становятся нестабильными как раз при понижении давления: распадаются, и при этом выделяется много воды.
Возможно, такое происходило в недрах ранней Земли, когда силикаты магния начали вытесняться растущим металлическим ядром, подниматься к поверхности и распадаться. Но химики не исключают, что существенную часть воды занесли нам все же кометы с астероидами.
Когда я ем…
Ученые Университета Британской Колумбии выяснили, почему киты-полосатики не захлебываются, когда ловят планктон.
Считается, что примитивные предки китообразных появились 50 млн лет назад, были похожи на крупных собак и вели полуводный образ жизни. А потом переделали передние лапы в плавники, от задних избавились и обзавелись характерным хвостом. Ну и подросли маленько.
Ученых эти животные много чем интересуют — в частности, как усатые киты перешли на диету из криля и другого зоопланктона. Они открывают рот под водой и пропускают через роговые пластины огромное количество воды — а почему ею не заполняются легкие?
Не было бы научного счастья, да несчастье помогло: на берега Исландии в 2018 году выбросило нескольких детенышей и взрослых особей полосатиков. Так что можно было подробно исследовать анатомию ротовой полости и тех, что еще питались материнским молоком, и тех, что уже перешли на криль.
Оказалось, у китов-полосатиков есть орган, который защищает их легкие от заполнения водой. Что‑то вроде пробки, которая блокирует канал, соединяющий ротовую полость и гортань. То есть дыхательная система усатых китов (в отличие от их зубатых коллег) не изолированная. Они не могут одновременно дышать и есть. В этом полосатики схожи, скажем, с нами и многими другими млекопитающими. У нас тоже во рту есть специальный хрящ, который закрывает воздушные пути, когда мы глотаем еду.
Я спросил у ясеня
Московские ученые предсказали продвижение погубителя ясеней.
Имя изящное — ясеневая изумрудная узкотелая златка, а на деле дрянь: опасный вредитель, специализирующийся на ясенях. Жил себе в Восточной Азии, но 20 лет назад жука случайно завезли в Северную Америку и Европейскую Россию, где он стал самым злостным врагом для ясеней: гробит миллионы деревьев в лесах и городах.
Сейчас ареал златки в Европе — 19 областей европейской части России и две области Украины, жук уже вплотную подошел к границам Евросоюза. «Когда златка распространится по Европе — вопрос времени, однако уже сейчас в наших силах спрогнозировать, как это будет происходить, и вовремя принять меры», — говорят в Институте проблем экологии и эволюции имени А. Н. Северцова РАН.
У жука два слабых места: ему нужны ясени и тепло. Ясеней в Европе полно, а вот недостаток летнего тепла может остановить бросок врага. Ученые составили первый прогноз потенциального распространения златки по Европе, основанный на подсчете теплообеспеченности. Как оказалось, в большинстве регионов Европы тепла достаточно для златки, но на Скандинавском полуострове и в северной половине Британских островов — «но пасаран», не пройдут.
И в европейской части России златка вряд ли двинет севернее Петербурга и Ярославля. А потому ясени Карелии, Вологодской области и других северных регионов могут вздохнуть спокойно. По крайней мере пока.
По информации «Лента. ру», ТАСС, «Индикатор. ру»
Материал опубликован в газете «Санкт-Петербургские ведомости» № 14 (7097) от 27.01.2022 под заголовком «Эврика! Новости науки: 27 января 2022».
Комментарии