7 jednoduchých otázek bez odpovědí
Všední záhady
Ptejte se fyzika na poloměr černé díry ve středu galaxie a řekne vám víc, než jste chtěli vědět. Zeptejte se jí, jak funguje jízdní kolo, a pokrčí rameny. Možná vás překvapí, že vědcům chybí vysvětlení na některé z nejjednodušších otázek, které by vás mohly napadnout. Přečtěte si ochutnávku mnoha zdánlivě všedních otázek, na které vám nikdo neumí odpovědět.
Proč kočky mručí?
Podle profesorky veterinární medicíny Leslie Lyonsové z Kalifornské univerzity v Davisu vydává většina druhů kočkovitých šelem vokalizaci podobnou „mručení“. Domácí kočky vrní v celé řadě situací – když kojí koťata, když je člověk hladí, a dokonce i když jsou vystresované. Ano, čtete správně: Kočky vrní, když jsou šťastné i když se cítí mizerně. Díky tomu se pro vědce stalo zjištění funkce mrouskání nelehkým úkolem.
Jednou z možností je, že podporuje růst kostí, vysvětlil Lyons v časopise Scientific American. Vrnění obsahuje zvukové frekvence v rozsahu 25 až 150 Hz a bylo prokázáno, že zvuky v tomto rozsahu zlepšují hustotu kostí a podporují hojení. Protože kočky šetří energii dlouhým spánkem, může být vrnění nízkoenergetickým mechanismem, který udržuje svaly a kosti zdravé, aniž by je skutečně používaly. Tato předběžná teorie však nevysvětluje, proč kočky vrní v situacích, ve kterých vrní. „Jsem si docela jistý, že tohle zůstane záhadou, stále se mi nedaří přimět kočky, aby o tom mluvily, ať se snažím sebevíc,“ řekl Lyons v rozhovoru pro Life’s Little Mysteries.
Jak fungují jízdní kola?“
Už asi sto let na nich jezdíme a celou tu dobu si myslíme, že někdo tam venku ví, jak přesně fungují. Ale jak se ukázalo, nikdo to nevěděl. A neví to dodnes.
Kolečka se dokážou sama udržet ve vzpřímené poloze, dokud se pohybují dopředu; je to proto, že kdykoli se pohybující se kolo začne naklánět, jeho osa řízení (tyč připevněná k řídítkům) se otočí na druhou stranu, čímž se kolo opět nakloní do vzpřímené polohy. Dlouho se věřilo, že tento obnovovací efekt vyplývá z fyzikálního zákona zvaného zachování momentu hybnosti: Když se kolo zakymácí, hrozí, že se osa kolmá na směr otáčení kol změní, a kolo se samo koriguje, aby „zachovalo“ směr této osy. Jinými slovy, kolo je gyroskop. Kromě toho se předpokládalo, že „trail efekt“ pomáhá udržovat stabilitu kola:
Nedávno však skupina inženýrů pod vedením Andyho Ruiny z Cornellovy univerzity tuto teorii pohybu jízdního kola převrátila. Jejich zkoumání, podrobně popsané v článku v časopise Science z roku 2011, ukázalo, že gyroskopický ani vlečný efekt nejsou pro fungování kola nezbytné. Aby to dokázali, sestrojili inženýři vlastní jízdní kolo, které nedokázalo využít ani jeden z těchto efektů. Kolo bylo navrženo tak, aby každé z jeho kol otáčelo druhým kolem nad sebou v opačném směru. Tímto způsobem se otáčení kol vyrušilo a celkový úhlový moment kola byl nulový, což vymazalo vliv gyroskopických efektů na stabilitu kola. Bod kontaktu kola s vozovkou byl také umístěn před osou řízení, čímž se zničil trailový efekt. Přesto kolo fungovalo.
Konstruktéři vědí proč: přidali na kolo hmoty na vybraná místa, aby gravitace způsobila samovolné řízení kola. Práce však ukázala, že na stabilitu jízdních kol působí mnoho vlivů – včetně gyroskopického a trailového efektu v případě kol, která je mají – které se vzájemně ovlivňují nesmírně složitým způsobem.
„Složité interakce nebyly rozpracovány. Mám podezření, že na ně nikdy nepřijdeme, ale nevím to jistě,“ řekl Ruina v rozhovoru pro pořad Malé záhady života.
Proč dochází k bleskům?
Víme, proč blesky uhodí: Děje se to proto, že u vrcholků bouřkových mraků se hromadí kladné elektrické náboje a u jejich spodků záporné. Elektrická přitažlivost mezi těmito opačnými náboji a mezi zápornými náboji a kladnými náboji, které se hromadí na zemi pod nimi, nakonec zesílí natolik, že překoná odpor vzduchu vůči elektrickému proudění. Náboje náhle vystřelí jeden k druhému a spojí se, čímž se uzavře elektrický obvod a spustí se „blesk“, protože náboje vystřelí podél vytvořeného obvodu.
Proč se ale v různých částech mraků hromadí opačné náboje?
To je předmětem velkých teoretických debat. Jedna z teorií tvrdí, že když se ledové částice v mraku srazí, mají tendenci se lámat na menší částice s kladným nábojem a větší částice se záporným nábojem. Gravitace táhne větší, záporně nabité částice dolů a vzestupné proudy vynášejí menší, kladně nabité částice nahoru, což vede k nerovnováze. Zdá se však, že naměřené hodnoty elektrických polí v bouřkových mracích neodpovídají hodnotám, které by vědci očekávali jako výsledek tohoto procesu. Jiná teorie tvrdí, že vysokoenergetické elektrony dodávané kosmickým zářením z vesmíru vystřelují dolů skrz mrak, při průletu strhávají další záporně nabité elektrony a táhnou je ke spodní části mraku, což způsobuje nerovnováhu náboje. Které vysvětlení je správné? Porota vědců zabývajících se blesky stále ještě není rozhodnuta.
Proč jsou můry přitahovány světly?“
„Podívejte! Ta můra právě vletěla přímo do té žárovky a umřela!“ To nikdy nikdo neřekl. Vidíme to tak často, že to spíš vyvolá zívání než diskusi. Překvapivě však důvod sebevražedného pádu tohoto hmyzu zůstává naprostou záhadou. Ani nejlepší odhady vědy o tom, proč to dělají, nejsou příliš dobré.
Někteří entomologové se domnívají, že můry se přibližují ke zdrojům umělého světla, protože světla vyřazují jejich vnitřní navigační systémy. Některé druhy hmyzu se při chování zvaném příčná orientace orientují tak, že letí pod stálým úhlem vzhledem ke vzdálenému zdroji světla, například k Měsíci. Ale v blízkosti umělých světel, jako je táborák nebo světlo na verandě, se úhel vůči zdroji světla mění, když můra letí kolem. Jerry Powell, entomolog z Kalifornské univerzity v Berkeley, řekl, že se uvažuje o tom, že můry „světlo oslňuje a nějakým způsobem je přitahuje“.
Powell však vysvětlil, že tato teorie naráží na dvě hlavní překážky: Zaprvé, táborové ohně existují už asi 400 000 let. Nevyhubil by přírodní výběr můry, kterým instinkt velí, aby se vydaly na kamikadze pokaždé, když je oslní světlo? Za druhé, můry možná ani nepoužívají příčnou navigaci; více než polovina druhů dokonce ani nemigruje.
Alternativní teorie jsou také plné děr. Jedna z nich například tvrdí, že samečky můr přitahuje infračervené světlo, protože obsahuje několik stejných světelných frekvencí, které vyzařují feromony neboli pohlavní hormony samiček můr, které září velmi slabě. Stručně řečeno, samci můr by mohli být přitahováni ke svíčkám v mylném domnění, že světlo vysílá samice sexuální signály. Powell však upozorňuje, že můry přitahuje spíše ultrafialové než infračervené světlo a UV světlo se ani trochu nepodobá svítícím feromonům.
Úmrtí můr: není tak zívající, jak by se mohlo zdát.
Proč existují leváci (a praváci)?
Jedna desetina lidí má lepší motorickou obratnost při používání levé končetiny než pravé. Nikdo neví, proč tito leváci existují. A když na to přijde, nikdo neví, proč existují i praváci. Proč mají lidé jen jednu ruku se špičkovými motorickými schopnostmi, místo aby měli dvojitou dávku obratnosti?
Jedna teorie tvrdí, že rukopis je důsledkem složitějšího zapojení na té straně mozku, která se podílí na řeči (což také vyžaduje jemnou motoriku). Protože centrum řeči se obvykle nachází v levé mozkové hemisféře – straně napojené na pravou stranu těla – pravá ruka je u většiny lidí nakonec dominantní. Pokud jde o to, proč centrum řeči obvykle (ale ne vždy) končí v levé části mozku, to je stále otevřená otázka.
Teorie o centru řeči ovládajícím ruku dostává velkou ránu tím, že ne všichni praváci ovládají řeč v levé hemisféře, zatímco jen polovina leváků ano. Co tedy vysvětluje ty leváky, jejichž řečová centra sídlí v levé části mozku? Je to všechno velmi matoucí.
Proč je zívání nakažlivé?“
Loni získali rakouští vědci Nobelovu cenu za objev, že zívání není mezi želvami červenonohými nakažlivé.
O želvách toho víme tolik, ale lidské zívání? To je stále záhada. Pohled na zející čelisti, mžourající oči a hluboké nadechnutí člověka „unese vaše tělo a přiměje vás, abyste pozorované chování napodobili,“ píše psycholog Robert Provine z University of Maryland, Baltimore County, ve své nové knize „Curious Behavior“ (Belknap Press, 2012). Ale proč?“
Předběžná data ze skenování mozku naznačují, že oblasti mozku spojené s teorií mysli (schopnost přisuzovat duševní stavy a pocity sobě i druhým) a sebezpracováním se aktivují, když lidé pozorují jiné lidi, jak zívají. Mnoho autistů a schizofreniků tuto mozkovou aktivitu nevykazuje a zívání „nezachytí“. Tyto indicie naznačují, že nakažlivé zívání odráží schopnost empatie a vytváření normálních emocionálních vazeb s ostatními, vysvětluje Provine.
Ale proč by naše vzájemné sociální vazby měly kolovat prostřednictvím zívání, na rozdíl od škytání nebo vypuštění plynu? Nikdo to neví jistě, a to proto, že nikdo přesně neví, proč zíváme. Embrya to dělají proto, aby si vytvarovala kloub čelisti. Plně zformovaní lidé to dělají, když se nám chce spát a nudíme se. Jak ale zívání tyto potíže zmírňuje?
Co způsobuje statickou elektřinu?“
Statické výboje jsou stejně záhadné jako nepříjemné. Víme jen toto: Vznikají, když se na povrchu vašeho těla nahromadí přebytek buď kladného, nebo záporného náboje, který se při dotyku s něčím vybije a zanechá vás neutralizovaný. Případně k nim může dojít, když se statická elektřina nahromadí na něčem jiném – například na klice u dveří – a vy se jí pak dotknete. V takovém případě jste vy výstupní cestou přebytečného náboje.
Ale proč se to všechno hromadí? To není jasné. Tradiční vysvětlení říká, že když se dva předměty třou o sebe, tření srazí elektrony z atomů jednoho z předmětů a ty se pak přesunou na druhý, takže první předmět má přebytek kladně nabitých atomů a druhý přebytek záporných elektronů. Oba předměty (například vaše vlasy a vlněná čepice) jsou pak staticky nabité. Proč ale elektrony proudí z jednoho objektu na druhý, místo aby se pohybovaly oběma směry?“
To se nikdy nepodařilo uspokojivě vysvětlit a studie Bartosze Grzybowského z Northwestern University našla důvod k pochybnostem o celém příběhu. Jak bylo loni podrobně popsáno v časopise Science, Grzybowski zjistil, že na staticky nabitých objektech existují skvrny s přebytkem kladného i záporného náboje. Zjistil také, že při tření mezi objekty zřejmě migrují celé molekuly, nejen elektrony. Co tuto mozaiku nábojů a migraci materiálu vytváří, se zatím nepodařilo zjistit, ale je zřejmé, že vysvětlení statické elektřiny se mění.
Aktuální zprávy