7 Eenvoudige Vragen Zonder Antwoorden
Mundane mysteries
Vraag een natuurkundige naar de straal van het zwarte gat in het centrum van het melkwegstelsel en ze zal je meer vertellen dan je wilde weten. Vraag haar hoe een fiets werkt, en ze haalt haar schouders op. Het zal u misschien verbazen dat wetenschappers geen verklaring hebben voor sommige van de eenvoudigste vragen die u denkt te stellen. Lees verder voor een voorproefje van de vele schijnbaar alledaagse vragen die geen wetenschap kan beantwoorden.
Waarom spinnen katten?
Van huiskatten tot cheeta’s, de meeste katachtigen produceren een “spinnen-achtige” vocalisatie, volgens Leslie Lyons, veterinair professor aan de Universiteit van Californië, Davis. Huiskatten spinnen in verschillende situaties – als ze hun kittens verzorgen, als ze door mensen geaaid worden, en zelfs als ze gestrest zijn. Ja, u leest het goed: Katten spinnen zowel wanneer ze gelukkig zijn als wanneer ze zich ellendig voelen. Dat heeft het uitzoeken van de functie van spinnen tot een zware strijd voor wetenschappers gemaakt.
Een mogelijkheid is dat het de botgroei bevordert, legde Lyons uit in Scientific American. Spinnen bevat geluidsfrequenties in het 25- tot 150-Hertz bereik, en van geluiden in dit bereik is aangetoond dat ze de botdichtheid verbeteren en genezing bevorderen. Omdat katten energie sparen door lange periodes te slapen, kan spinnen een laag-energie mechanisme zijn om spieren en botten gezond te houden zonder ze daadwerkelijk te gebruiken. Deze voorzichtige theorie verklaart echter niet waarom katten spinnen in de situaties waarin ze dat doen. “Ik ben er vrij zeker van dat dit een mysterie zal blijven, nog steeds kan ik katten er niet over laten praten, hoe hard ik het ook probeer,” vertelde Lyons aan Life’s Little Mysteries.
Hoe werken fietsen?
We rijden er al ongeveer een eeuw op, terwijl we dachten dat er iemand was die wist hoe ze precies werkten. Maar het blijkt dat niemand dat wist. En dat doen ze nog steeds niet.
Fietsen kunnen uit zichzelf rechtop blijven, zolang ze voorwaarts bewegen; dat komt omdat elke keer dat een bewegende fiets begint over te hellen, de stuuras (de paal die aan het stuur is bevestigd) de andere kant op draait, waardoor de fiets weer rechtop kantelt. Lange tijd werd aangenomen dat dit herstellende effect het gevolg was van een natuurkundige wet die behoud van impulsmoment wordt genoemd: Wanneer de fiets wiebelt, dreigt de as loodrecht op de draairichting van de wielen te veranderen, en de fiets corrigeert zichzelf om de richting van die as te “behouden”. Met andere woorden, de fiets is een gyroscoop. Bovendien werd gedacht dat het “trail-effect” zou helpen om fietsen stabiel te houden: Omdat de stuuras de grond iets voor het grondcontactpunt van het voorwiel raakt, wordt het wiel gedwongen om de besturing van het stuur te volgen.
Maar onlangs heeft een groep ingenieurs onder leiding van Andy Ruina van de Cornell University deze theorie van fietsbewegingen omvergeworpen. Hun onderzoek, gedetailleerd in een artikel uit 2011 in het tijdschrift Science, toonde aan dat noch gyroscopische noch trail-effecten nodig waren om een fiets te laten werken. Om dit te bewijzen, bouwden de ingenieurs een aangepaste fiets die van geen van beide effecten gebruik kon maken. De fiets was zo ontworpen dat elk van de wielen een tweede wiel erboven in de tegenovergestelde richting liet draaien. Op die manier werd het draaien van de wielen gecompenseerd en was het totale impulsmoment van de fiets nul, waardoor de invloed van gyroscopische effecten op de stabiliteit van de fiets werd uitgewist. Het grondcontactpunt van de aangepaste fiets was ook vóór de stuuras geplaatst, waardoor het trail-effect teniet werd gedaan. En toch werkte de fiets.
De ingenieurs weten waarom: ze voegden massa’s toe aan de fiets op bepaalde plaatsen om de zwaartekracht in staat te stellen de fiets zelfsturend te maken. Maar het werk toonde aan dat er veel effecten zijn die de stabiliteit van fietsen bepalen – waaronder gyroscopische en trail-effecten in het geval van fietsen die deze hebben – die op uiterst complexe manieren op elkaar inwerken.
“De complexe interacties zijn niet uitgewerkt. Mijn vermoeden is dat we er nooit grip op zullen krijgen, maar dat weet ik niet zeker,” vertelde Ruina aan Life’s Little Mysteries.
Waarom ontstaat bliksem?
We weten waarom bliksem inslaat: Het gebeurt omdat positieve elektrische ladingen zich opbouwen bij de toppen van onweerswolken en negatieve ladingen bij de bodems. De elektrische aantrekkingskracht tussen deze tegengestelde ladingen, en tussen de negatieve ladingen en de positieve ladingen die zich op de grond beneden de wolken opbouwen, wordt uiteindelijk sterk genoeg om de weerstand van de lucht tegen de elektrische stroom te overwinnen. De ladingen schieten plotseling naar elkaar toe en verbinden zich met elkaar, waardoor een elektrisch circuit ontstaat en een flits van “bliksem” als ladingen langs het gevormde circuit schieten.
Maar waarom bouwen tegengestelde ladingen zich op in verschillende delen van wolken?
Het is een onderwerp van groot theoretisch debat. Eén theorie stelt dat wanneer ijsdeeltjes in een wolk botsen, zij de neiging hebben uiteen te vallen in kleinere deeltjes met een positieve lading, en grotere deeltjes met een negatieve lading. De zwaartekracht trekt de grotere, negatief geladen deeltjes naar beneden, en de opwaartse stroming tilt de kleinere, positief geladen deeltjes naar boven, waardoor een onbalans ontstaat. Maar de gemeten waarden van de elektrische velden in onweerswolken lijken niet overeen te komen met die welke wetenschappers van dit proces zouden verwachten. Een andere theorie stelt dat hoogenergetische elektronen, aangevoerd door kosmische stralen uit de ruimte, door de wolk naar beneden schieten en daarbij meer negatief geladen elektronen wegnemen en deze naar de onderkant van de wolk slepen, waardoor het ladingsonevenwicht ontstaat. Wat is de juiste verklaring? De bliksemwetenschappers zijn er nog niet uit.
Waarom worden motten aangetrokken door lichten?
“Kijk! Die mot vloog recht in die gloeilamp en stierf!” zei niemand ooit. We zien het zo vaak gebeuren dat het eerder geeuwen dan discussiëren oproept. Maar, verrassend genoeg, blijft de reden voor de zelfmoordneigingen van deze insecten een totaal mysterie. De beste wetenschappelijke gissingen over waarom ze het doen zijn zelfs niet erg goed.
Sommige entomologen geloven dat motten naar kunstmatige lichtbronnen zoomen omdat het licht hun interne navigatiesystemen afleidt. In een gedrag genaamd transversale oriëntatie, sommige insecten navigeren door te vliegen in een constante hoek ten opzichte van een verre lichtbron, zoals de maan. Maar bij kunstmatige verlichting, zoals een kampvuur of uw portieklamp, verandert de hoek ten opzichte van de lichtbron als een mot voorbij vliegt. Jerry Powell, een entomoloog aan de Universiteit van Californië, Berkeley zei dat de gedachte is dat motten “verblind worden door het licht en op een of andere manier worden aangetrokken.”
Maar deze theorie stuit op twee grote struikelblokken, legde Powell uit: Ten eerste, kampvuren zijn er al ongeveer 400.000 jaar. Zou natuurlijke selectie niet motten hebben gedood wier instinct hen vertelt om kamikaze te gaan elke keer als ze zich verblind voelen door het licht? Ten tweede, motten gebruiken misschien zelfs geen transversale navigatie; meer dan de helft van de soorten migreren zelfs niet.
Alternatieve theorieën zitten ook vol gaten. Bijvoorbeeld, één theorie stelt dat mannelijke motten worden aangetrokken door infrarood licht omdat het een paar van dezelfde lichtfrequenties bevat die worden afgegeven door de feromonen van vrouwelijke motten, of geslachtshormonen, die zeer zwak gloeien. Kortom, mannelijke motten kunnen tot kaarsen worden aangetrokken omdat zij ten onrechte denken dat de lichtjes vrouwtjes zijn die sekssignalen uitzenden. Powell wijst er echter op dat motten meer worden aangetrokken door ultraviolet licht dan door infrarood licht, en UV lijkt in de verste verte niet op gloeiende feromonen.
Mottensterfte: niet zo geeuwverwekkend als je zou denken.
Waarom zijn er linkshandigen (en rechtshandigen)?
Een tiende van de mensen heeft een betere motorische vaardigheid met de linker dan met de rechter ledematen. Niemand weet waarom deze linkshandigen bestaan. En niemand weet ook waarom rechtshandigen bestaan. Waarom hebben mensen maar één hand met top motorische vaardigheden, in plaats van een dubbele dosis behendigheid?
Een theorie stelt dat de handigheid het gevolg is van een meer ingewikkelde bedrading aan de kant van de hersenen die betrokken is bij de spraak (die ook fijne motoriek vereist). Omdat het spraakcentrum meestal in de linkerhersenhelft zit – de kant die naar de rechterkant van het lichaam is bedraad – wordt de rechterhand bij de meeste mensen dominant. Waarom het spraakcentrum meestal (maar niet altijd) in de linkerkant van de hersenen zit, dat is nog een open vraag.
De theorie over het spraakcentrum dat de handigheid controleert, krijgt een flinke klap van het feit dat niet alle rechtshandige mensen de spraak in de linkerhersenhelft controleren, terwijl slechts de helft van de linkshandigen dat wel doet. Wat verklaart dan die linkshandigen wier spraakcentra zich in de linkerhelft van hun hersenen bevinden? Het is allemaal erg verbijsterend.
Waarom is geeuwen besmettelijk?
Vorig jaar wonnen Oostenrijkse onderzoekers een Ig Nobelprijs voor hun ontdekking dat geeuwen niet besmettelijk is bij roodpootschildpadden.
We weten zoveel over schildpadden, maar geeuwen bij mensen? Nog steeds een raadsel. De aanblik van iemands gapende kaken, samengeknepen ogen en diepe inademing “kaapt je lichaam en zet je aan tot het repliceren van het waargenomen gedrag,” schrijft de University of Maryland, Baltimore County, psycholoog Robert Provine in zijn nieuwe boek, “Curious Behavior” (Belknap Press, 2012). Maar waarom?
Voorlopige hersenscan-gegevens wijzen erop dat hersengebieden die geassocieerd worden met theory of mind (het vermogen om mentale toestanden en gevoelens aan zichzelf en anderen toe te schrijven) en zelfverwerking actief worden wanneer mensen andere mensen zien geeuwen. Veel autistische en schizofrene mensen vertonen deze hersenactiviteit niet, en zij “vangen” het geeuwen niet op. Deze aanwijzingen suggereren dat aanstekelijk geeuwen een vermogen weerspiegelt om zich in te leven en normale emotionele banden met anderen aan te gaan, legde Provine uit.
Maar waarom zouden onze sociale banden met elkaar circuleren via geeuwen, in tegenstelling tot hikken of winden laten? Niemand weet het zeker, en dat komt omdat niemand precies weet waarom we gapen. Embryo’s doen het om het scharnier van hun kaken te vormen. Volgroeide mensen doen het als ze slaperig zijn of zich vervelen. Maar hoe kan geeuwen deze klachten verlichten?
Wat veroorzaakt statische elektriciteit?
Statische schokken zijn even mysterieus als onaangenaam. Wat we weten is dit: Ze ontstaan wanneer een overmaat aan positieve of negatieve lading zich ophoopt op het oppervlak van je lichaam, zich ontlaadt wanneer je iets aanraakt en je geneutraliseerd achterlaat. Ze kunnen ook optreden wanneer statische elektriciteit zich ophoopt op iets anders – een deurknop bijvoorbeeld – dat u dan aanraakt. In dat geval ben jij de uitgangsweg van de overtollige lading.
Maar waarom al die ophoping? Dat is onduidelijk. De traditionele verklaring zegt dat wanneer twee voorwerpen tegen elkaar wrijven, de wrijving de elektronen van de atomen in een van de voorwerpen stoot, en deze verplaatsen zich dan naar het tweede, waardoor het eerste voorwerp met een overmaat aan positief geladen atomen achterblijft en het tweede een overmaat aan negatieve elektronen krijgt. Beide voorwerpen (jouw haar en een wollen muts, bijvoorbeeld) zijn dan statisch geladen. Maar waarom stromen de elektronen van het ene object naar het andere, in plaats van zich in beide richtingen te bewegen?
Dit is nooit naar tevredenheid verklaard, en een studie door Northwestern University onderzoeker Bartosz Grzybowski vond reden om aan het hele verhaal te twijfelen. Zoals gedetailleerd vorig jaar in het tijdschrift Science, vond Grzybowski dat de flarden van zowel bovenmatige positieve als bovenmatige negatieve last op statisch geladen voorwerpen bestaan. Hij ontdekte ook dat hele moleculen lijken te migreren tussen objecten als ze tegen elkaar worden gewreven, niet alleen elektronen. Wat dit mozaïek van ladingen en migratie van materiaal veroorzaakt, moet nog worden vastgesteld, maar het is duidelijk dat de verklaring van statische elektriciteit aan het veranderen is.
Recent news