7 enkla frågor utan svar

7 enkla frågor utan svar

Mundana mysterier

Fråga en fysiker om radien för det svarta hålet i galaxens centrum och hon kommer att berätta mer än du ville veta. Fråga henne hur en cykel fungerar och hon kommer att rycka på axlarna. Det kanske förvånar dig att veta att vetenskapsmännen saknar förklaringar till några av de enklaste frågorna du skulle kunna tänka dig att ställa. Läs vidare för ett smakprov på de många till synes vardagliga frågor som ingen vet kan besvara.

Varför spinner katter?

Från huskatter till geparder producerar de flesta kattdjur ett ”spinnliknande” röstsätt, enligt veterinärprofessorn Leslie Lyons från University of California, Davis. Huskatter spinner i en rad olika situationer – när de ammar sina kattungar, när de blir klappade av människor och till och med när de är stressade. Ja, du läste rätt: Katter spinner både när de är glada och när de är olyckliga. Detta har gjort det till en uppförsbacke för forskarna att ta reda på funktionen hos spinnandet.

En möjlighet är att det främjar bentillväxten, förklarade Lyons i Scientific American. Spinnandet innehåller ljudfrekvenser inom intervallet 25-150 Hertz, och ljud inom detta intervall har visat sig förbättra bentätheten och främja läkning. Eftersom katter sparar energi genom att sova under långa perioder kan spinnandet vara en lågenergimekanism för att hålla muskler och ben friska utan att faktiskt använda dem. Denna tentativa teori förklarar dock inte varför katter spinner i de situationer de gör. ”Jag är ganska säker på att detta kommer att förbli ett mysterium fortfarande kan jag inte få katter att prata om det hur mycket jag än försöker”, berättade Lyons för Life’s Little Mysteries.

Hur fungerar cyklar?

Vi har cyklat på dem i ungefär ett sekel, samtidigt som vi har trott att någon där ute hade koll på hur, exakt, de fungerade. Men det visade sig att ingen gjorde det. Och det gör de fortfarande inte.

Motorcyklar kan hålla sig upprätt av sig själva så länge de rör sig framåt. Det beror på att varje gång en cykel i rörelse börjar luta sig, vrider sig styraxeln (stången som är fäst vid styret) åt andra hållet, vilket gör att cykeln lutar uppåt igen. Man trodde länge att denna återställande effekt berodde på en fysikalisk lag som kallas bevarandet av vinkelmomentet: När cykeln vinglar hotar den axel som är vinkelrät mot hjulens snurrriktning att förändras, och cykeln korrigerar sig själv för att ”bevara” den axelns riktning. Med andra ord är cykeln ett gyroskop. Dessutom trodde man att ”släpeffekten” skulle bidra till att hålla cyklar stabila: Eftersom styraxeln träffar marken något framför framhjulets markkontaktpunkt tvingas hjulet att följa styrningen från styret.

Men nyligen har en grupp ingenjörer under ledning av Andy Ruina från Cornell University ändrat denna teori om cykelns framfart. Deras undersökning, som beskrivs i en artikel i tidskriften Science från 2011, visade att varken gyroskopiska effekter eller spårningseffekter är nödvändiga för att en cykel ska fungera. För att bevisa detta byggde ingenjörerna en specialanpassad cykel som inte kunde dra nytta av någon av dessa effekter. Cykeln utformades så att vart och ett av dess hjul roterade ett andra hjul ovanför det i motsatt riktning. På så sätt upphävdes hjulens snurrande och cykelns totala vinkelmoment var noll, vilket raderade de gyroskopiska effekternas inverkan på cykelns stabilitet. Den specialanpassade cykelns markkontaktpunkt var också placerad framför dess styraxel, vilket förstörde släpeffekten. Ändå fungerade cykeln.

Ingenjörerna vet varför: de lade till massor till cykeln på utvalda ställen för att göra det möjligt för gravitationen att få cykeln att styra sig själv. Men arbetet visade att det finns många effekter som påverkar stabiliteten hos cyklar – bland annat gyroskopiska effekter och spårverkan när det gäller cyklar som har sådana – som interagerar på extremt komplexa sätt.

”De komplexa interaktionerna har inte utarbetats. Min misstanke är att vi aldrig kommer att komma till rätta med dem, men det vet jag inte säkert”, sa Ruina till Life’s Little Mysteries.

Varför slår blixten till?

Vi vet varför blixten slår till: Det beror på att positiva elektriska laddningar byggs upp vid åskmolnens toppar och negativa laddningar byggs upp vid deras bottnar. Den elektriska attraktionen mellan dessa motsatta laddningar, och mellan de negativa laddningarna och de positiva laddningarna som byggs upp på marken nedanför, blir så småningom tillräckligt stark för att övervinna luftens motstånd mot det elektriska flödet. Laddningarna skjuter plötsligt mot varandra och kopplas samman, vilket fullbordar en elektrisk krets och utlöser en ”blixt” när laddningarna skjuter längs den krets de har bildat.

Men varför byggs motsatta laddningar upp i olika delar av molnen?

Det är ett ämne som är föremål för stor teoretisk debatt. En teori säger att när ispartiklar i ett moln kolliderar tenderar de att splittras i mindre partiklar med positiv laddning och större partiklar med negativ laddning. Gravitationen drar de större, negativt laddade partiklarna nedåt, och uppåtgående vindar lyfter de mindre, positivt laddade partiklarna uppåt, vilket resulterar i en obalans. Men de uppmätta värdena för elektriska fält i åskmoln tycks inte stämma överens med de värden som forskarna förväntar sig som resultat av denna process. En annan teori går ut på att högenergielektroner som levereras av kosmisk strålning från rymden skjuter ner genom molnet och drar bort mer negativt laddade elektroner på vägen och drar dem mot molnets botten, vilket orsakar obalansen i laddningen. Vilken är den rätta förklaringen? Blixtforskarna är fortfarande inte klara.

Varför dras nattfjärilar till ljus?

”Titta! Det där malet flög rakt in i glödlampan och dog!” sa ingen någonsin. Vi ser det hända så ofta att det snarare framkallar gäspningar än diskussioner. Men överraskande nog är orsaken till dessa insekters självmordsdykningar fortfarande ett totalt mysterium. Vetenskapens bästa gissningar om varför de gör det är inte ens särskilt bra.

En del entomologer tror att nattfjärilar zoomar mot konstgjorda ljuskällor eftersom ljusen stör deras interna navigationssystem. I ett beteende som kallas tvärorientering navigerar vissa insekter genom att flyga i en konstant vinkel i förhållande till en avlägsen ljuskälla, t.ex. månen. Men i närheten av konstgjorda lampor, t.ex. en lägereld eller din verandalampa, ändras vinkeln till ljuskällan när malarna flyger förbi. Jerry Powell, entomolog vid University of California i Berkeley, säger att tanken är att nattfjärilar ”bländas av ljuset och på något sätt attraheras”.

Men denna teori stöter på två stora hinder, förklarar Powell: För det första har lägereldar funnits i cirka 400 000 år. Skulle inte det naturliga urvalet ha dödat malar vars instinkt säger åt dem att gå kamikaze varje gång de känner sig bländade av ljuset? För det andra kanske nattfjärilar inte ens använder sig av tvärgående navigering; mer än hälften av arterna vandrar inte ens.

Alternativa teorier är också behäftade med hål. En av dem menar till exempel att hanfjärilar dras till infrarött ljus eftersom det innehåller några av de ljusfrekvenser som avges av honfjärilars feromoner, eller könshormoner, som lyser mycket svagt. Kort sagt kan manliga malar dras till ljus i den falska tron att ljusen är honor som sänder ut könssignaler. Powell påpekar dock att nattfjärilar är mer attraherade av ultraviolett ljus än av infrarött ljus, och UV ser inte alls ut som glödande feromoner.

Motdöden: inte så gäspande som du kanske tror.

Varför finns det vänsterhänta (och högerhänta)?

En tiondel av alla människor har bättre motorisk fingerfärdighet med vänster än med höger lem. Ingen vet varför dessa vänstermänniskor finns. Och ingen vet heller varför det finns högermänniskor, för den delen. Varför har människor bara en hand med en utmärkt motorik i stället för en dubbel dos fingerfärdighet?

En teori säger att handfallenhet beror på att man har mer komplicerade ledningar på den sida av hjärnan som är involverad i talet (vilket också kräver finmotorik). Eftersom talcentrumet vanligtvis sitter i hjärnans vänstra hemisfär – den sida som är kopplad till kroppens högra sida – blir den högra handen dominerande hos de flesta människor. När det gäller varför talcentret vanligtvis (men inte alltid) hamnar på vänster sida av hjärnan är det fortfarande en öppen fråga.

Teorin om att talcentret styr handligheten får en rejäl knäck av det faktum att inte alla högerhänta personer styr talet i den vänstra hjärnhalvan, medan bara hälften av vänsterhänta personer gör det. Så vad förklarar de vänsterhänta vars talcentrum finns i den vänstra delen av hjärnan? Det hela är mycket förbryllande.

Varför är gäspningar smittsamma?

Förra året vann österrikiska forskare ett Ig-nobelpris för sin upptäckt att gäspningar inte är smittsamma bland rödfotade sköldpaddor.

Vi vet så mycket om sköldpaddor, men människans gäspningar? Fortfarande en gåta. Synen av en människas gapande käkar, kisande ögon och djupa inandning ”kapar din kropp och får dig att replikera det observerade beteendet”, skriver psykologen Robert Provine från University of Maryland, Baltimore County, i sin nya bok ”Curious Behavior” (Belknap Press, 2012). Men varför?

Förberedande hjärnscanningsdata tyder på att regioner i hjärnan som är kopplade till sinnesteori (förmågan att tillskriva mentala tillstånd och känslor till sig själv och andra) och självbearbetning blir aktiva när människor observerar andra människor som gäspar. Många autistiska och schizofrena personer uppvisar inte denna hjärnaktivitet, och de ”fångar” inte gäspningar. Dessa ledtrådar tyder på att smittsam gäspning återspeglar en förmåga att leva sig in i och bilda normala känslomässiga band med andra, förklarade Provine.

Men varför skulle våra sociala band med varandra cirkulera genom gäspning, i motsats till att hicka eller ge gas? Ingen vet säkert, och det beror på att ingen vet riktigt varför vi gäspar. Embryon gör det för att skulptera käkens gångjärn. Fullständigt formade människor gör det när vi är sömniga och uttråkade. Men hur förbättrar gäspningen dessa besvär?

Vad orsakar statisk elektricitet?

Statiska stötar är lika mystiska som de är obehagliga. Vad vi vet är följande: De uppstår när ett överskott av antingen positiv eller negativ laddning byggs upp på kroppens yta, som laddas ur när du rör vid något och lämnar dig neutraliserad. Alternativt kan de uppstå när statisk elektricitet byggs upp på något annat – t.ex. ett dörrhandtag – som du sedan vidrör. I det fallet är du den överflödiga laddningens utgångsväg.

Men varför all uppbyggnad? Det är oklart. Den traditionella förklaringen säger att när två föremål gnuggar mot varandra slår friktionen ut elektronerna från atomerna i det ena föremålet, och dessa flyttar sedan över till det andra, vilket gör att det första föremålet har ett överskott av positivt laddade atomer och ger det andra ett överskott av negativa elektroner. Båda föremålen (ditt hår och en ullhatt, till exempel) kommer då att vara statiskt laddade. Men varför flödar elektronerna från det ena objektet till det andra i stället för att röra sig i båda riktningarna?

Detta har aldrig kunnat förklaras på ett tillfredsställande sätt, och i en studie av Bartosz Grzybowski, forskare vid Northwestern University, har man funnit anledning att tvivla på hela historien. Som beskrevs förra året i tidskriften Science fann Grzybowski att det finns fläckar med både överskott av positiv och överskott av negativ laddning på statiskt laddade objekt. Han fann också att hela molekyler tycks vandra mellan objekt när de gnuggas mot varandra, inte bara elektroner. Vad som genererar denna mosaik av laddningar och migration av material har ännu inte fastställts, men det är uppenbart att förklaringen till statisk elektricitet håller på att förändras.