Compartido
¿Por qué un pájaro posado en un cable no muere por descarga eléctrica?
Un pájaro posado en un cable de una línea eléctrica de alto voltaje no sufre corriente, porque su cuerpo es un mal conductor. Donde las patas del ave tocan el cable, se crea una conexión paralela, y dado que el cable conduce mucho mejor la electricidad, una corriente muy pequeña pasa a través del ave, lo que no puede causar daño.
Sin embargo, tan pronto como el pájaro en el cable toca algún otro objeto conectado a tierra, por ejemplo, la parte metálica del soporte, inmediatamente muere, porque entonces la resistencia del aire ya es demasiado alta en comparación con la resistencia del cuerpo, y todo el la corriente pasa por el ave.
¿Qué tipo de memoria pueden tener las aleaciones metálicas?
Algunas aleaciones metálicas, como el nitinol (55 % de níquel y 45 % de titanio), tienen un efecto de memoria de forma. Se encuentra en el hecho de que un producto deformado hecho de dicho material, cuando se calienta a una temperatura determinada, vuelve a su forma original. Esto se debe a que estas aleaciones tienen una estructura interna especial llamada martensita, que tiene la propiedad de termoelasticidad.
En las partes deformadas de la estructura surgen tensiones internas que tienden a devolver la estructura a su estado original. Los materiales con memoria de forma se utilizan ampliamente en la producción, por ejemplo, para conectar manguitos, que se comprimen a temperaturas muy bajas y se enderezan a temperatura ambiente, formando una conexión mucho más confiable que la soldadura.
¿Cómo impidió el efecto Pauli que se jugara con Pauli?
Los científicos llaman al efecto Pauli una falla en el funcionamiento de los dispositivos y un curso de experimentos no planificado cuando aparecen físicos teóricos conocidos, por ejemplo, el premio Nobel Wolfgang Pauli.
Una vez que decidieron jugarlo conectando Reloj de pared en el salón donde iba a dar una conferencia, con puerta principal utilizando un relé para que cuando se abra la puerta, el reloj se detenga. Sin embargo, esto no sucedió: cuando entró Pauli, el relevo falló repentinamente.
¿Qué ruidos de color hay además del ruido blanco?
El concepto de "ruido blanco" es ampliamente conocido: esto es lo que dicen sobre una señal con una densidad espectral uniforme en todas las frecuencias y una dispersión igual al infinito. Un ejemplo de ruido blanco es el sonido de una cascada. Sin embargo, además del blanco, se distinguen una gran cantidad de otros ruidos de colores.
El ruido rosa es una señal cuya densidad es inversamente proporcional a la frecuencia, y para el ruido rojo, la densidad es inversamente proporcional al cuadrado de la frecuencia: el oído los percibe como "más cálidos" que el blanco. También hay conceptos de ruido azul, púrpura, gris y muchos otros.
¿Qué partículas elementales llevan el nombre del grito de los patos?
Murray Gell-Mann, quien planteó la hipótesis de que los hadrones están compuestos de partículas aún más pequeñas, decidió llamar a estas partículas el sonido que hacen los patos. La novela Finnegans Wake de James Joyce lo ayudó a dar forma a este sonido en una palabra adecuada, a saber, la línea: "¡Tres quarks para Muster Mark!".
De ahí que las partículas se denominen quarks, aunque no está del todo claro qué significado tenía para Joyce esta palabra que antes no existía.
¿Por qué el cielo es azul durante el día y rojo durante la puesta del sol?
Los componentes de onda corta del espectro solar están más dispersos en el aire que los de onda larga. Por eso vemos el cielo azul Color azul está en el extremo de longitud de onda corta del espectro visible. Por una razón similar, durante el atardecer o el amanecer, el cielo en el horizonte se vuelve rojo.
En este momento, la luz viaja tangencialmente a superficie de la Tierra, y su camino a través de la atmósfera es mucho más largo, con el resultado de que gran parte del color azul y verde debido a la dispersión deja la luz solar directa.
¿Cuál es la diferencia entre el mecanismo de lamer el agua en gatos y perros?
En el proceso de lapeado, los gatos no sumergen la lengua en el agua, sino que, tocando ligeramente la superficie con una punta curva, la levantan inmediatamente. En este caso, se forma una columna de líquido debido al delicado equilibrio de la gravedad, que tira del agua hacia abajo, y la fuerza de la inercia, que obliga al agua a seguir subiendo.
Los perros utilizan un mecanismo de lamido similar, aunque para el observador puede parecer que el perro recoge el líquido con la lengua doblada en el omóplato, análisis de rayos x mostró que dentro de la boca esta "cuchilla" se despliega, y la columna de agua creada por el perro es similar a la del gato.
¿Quién tiene los premios Nobel e Ig Nobel?
físico holandés de origen ruso Andrey Geim en 2010 recibió premio Nobel para experimentos que ayudaron a estudiar las propiedades del grafeno. Y 10 años antes, recibió el irónico Premio Ig Nobel por un experimento sobre la levitación diamagnética de ranas.
Así, Game se convirtió en la primera persona en el mundo en poseer tanto el Premio Nobel como el Premio Ig Nobel.
¿Por qué las calles ordinarias de la ciudad son peligrosas para los autos de carrera?
Cuando un coche de carreras circula por una pista, se puede crear una presión muy baja entre la parte inferior del coche y la carretera, lo suficiente como para levantar la tapa de la alcantarilla. Esto sucedió, por ejemplo, en Montreal en 1990 en la carrera de prototipos deportivos: una cubierta levantada por uno de los autos golpeó al auto que lo seguía, lo que provocó un incendio y la carrera se detuvo.
Por lo tanto, ahora en todos los autos de carreras en las calles de la ciudad, las cubiertas están soldadas al borde de la escotilla.
¿Por qué Newton puso un objeto extraño en su ojo?
Isaac Newton estaba interesado en muchos aspectos de la física y otras ciencias y no tenía miedo de hacer algunos experimentos sobre sí mismo.
Mi conjetura sobre lo que vemos el mundo debido a la presión de la luz sobre la retina, lo comprobó así: cortó una sonda delgada y curva de marfil, se la lanzó al ojo y la presionó en la parte de atrás globo ocular. Los destellos de color y los círculos resultantes confirmaron su hipótesis.
¿Por qué la unidad de medida tanto para la temperatura como para la fuerza de las bebidas alcohólicas se llama igual: un grado?
En los siglos XVII-XVIII, había una teoría física sobre el calórico - materia ingrávida que está en los cuerpos y es la causa de los fenómenos térmicos. Según esta teoría, los cuerpos más calientes contienen más calórico que los cuerpos menos calientes, por lo que la temperatura se definió como la fuerza de la mezcla de sustancia corporal y calórica.
Es por eso que la unidad de medida tanto para la temperatura como para la fuerza de las bebidas alcohólicas se llama igual: un grado.
¿Por qué dos satélites germano-estadounidenses se llamaron Tom y Jerry?
En 2002, Alemania, junto con Estados Unidos, lanzó un sistema de dos satélites espaciales para medir la gravedad de la Tierra llamado GRACE. Vuelan en una órbita a una altitud de unos 450 kilómetros uno tras otro, con un intervalo de 220 kilómetros.
Cuando el primer satélite se acerca a un área con mayor gravedad, como una gran cadena montañosa, acelera y se aleja del segundo satélite. Y después de un tiempo, el segundo dispositivo también vuela aquí, también acelera y, por lo tanto, restaura la distancia original. Para tal juego de "ponerse al día", los satélites recibieron los nombres de Tom y Jerry.
¿Por qué el avión de reconocimiento American SR-71 Blackbird no puede reabastecerse completamente en tierra?
El avión de reconocimiento estadounidense SR-71 Blackbird tiene espacios en su piel a temperaturas normales. En vuelo, la piel se calienta debido a la fricción del aire, desaparecen los espacios y el combustible enfría la piel. Debido a este método, el avión no puede reabastecerse de combustible en tierra, porque el combustible fluirá a través de esas mismas grietas.
Por lo tanto, al principio, solo se reposta una pequeña cantidad de combustible en el avión, y el reabastecimiento de combustible ya tiene lugar en el aire.
¿Dónde se puede congelar el agua a +20 °C?
El agua puede congelarse en la tubería a +20 °C si el metano está presente en esta agua (para ser más precisos, el hidrato de gas se forma a partir del agua y el metano). Las moléculas de metano "empujan" a las moléculas de agua, ya que ocupan un volumen mayor.
Esto provoca una disminución de la presión interna del agua y un aumento del punto de congelación.
¿De quién fueron las medallas Nobel que se ocultaron a los nazis en forma disuelta?
En la Alemania nazi, la aceptación del Premio Nobel fue prohibida después de que el Premio de la Paz de 1935 fuera otorgado al opositor del nacionalsocialismo, Karl von Ossietzky. Los físicos alemanes Max von Laue y James Frank confiaron la custodia de sus medallas de oro a Niels Bohr. Cuando los alemanes ocuparon Copenhague en 1940, el químico de Hevesy disolvió estas medallas en agua regia.
Después del final de la guerra, de Hevesy extrajo el oro escondido en el agua regia y se lo entregó a la Real Academia Sueca de Ciencias. Hicieron nuevas medallas y se las volvieron a entregar a von Laue y Frank.
¿Qué famoso físico recibió el Premio Nobel de Química?
Ernest Rutherford investigó principalmente en el campo de la física y una vez afirmó que "todas las ciencias se pueden dividir en dos grupos: la física y la filatelia". Sin embargo, le fue concedido el Premio Nobel de Química, lo que fue una sorpresa tanto para él como para otros científicos.
Posteriormente, notó que de todas las transformaciones que logró observar, “la más inesperada fue su propia transformación de físico a químico”.
¿Por qué los insectos golpean las lámparas?
Los insectos navegan en vuelo alrededor del mundo. Fijan la fuente -el Sol o la Luna- y mantienen un ángulo constante entre ésta y su curso, tomando una posición en la que los rayos iluminan siempre el mismo lado.
Sin embargo, si los rayos de los cuerpos celestes son casi paralelos, entonces desde una fuente de luz artificial los rayos divergen radialmente. Y cuando el insecto elige una lámpara para su curso, se mueve en espiral, acercándose gradualmente a ella.
¿Cómo distinguir un huevo cocido de uno crudo?
Si un huevo cocido se hace girar sobre una superficie lisa, se enrollará rápidamente en una dirección determinada y girará durante bastante tiempo, mientras que uno crudo se detendrá mucho antes. Esto se debe a que un huevo duro gira como un todo, mientras que un huevo crudo tiene un contenido líquido que se une de forma suelta a la cáscara.
Por lo tanto, cuando comienza la rotación, el contenido líquido, debido a la inercia del reposo, va a la zaga de la rotación de la coraza y ralentiza el movimiento. También durante la rotación, puede detener brevemente la rotación con el dedo. Por las mismas razones huevo duro se detendrá inmediatamente, y el crudo continuará girando después de que retire el dedo.
¿Por qué el arcoíris tiene forma de arco?
Los rayos del sol, al atravesar las gotas de lluvia en el aire, se descomponen en un espectro, ya que Colores diferentes los espectros se refractan en gotas en diferentes ángulos.
Como resultado, se forma un círculo: un arco iris, parte del cual vemos desde el suelo en forma de arco, y el centro del círculo se encuentra en la línea recta "El Sol: el ojo del observador". Si la luz en la gota se refleja dos veces, se puede ver un arco iris secundario.
¿Cómo puede fluir el hielo?
El hielo está sujeto a la fluidez: la capacidad de deformarse bajo tensión determina el movimiento del hielo en los grandes glaciares.
Algunos glaciares del Himalaya se mueven a una velocidad de 2 a 3 metros por día.
¿Por qué los asiáticos y los africanos pueden llevar pesos pesados en la cabeza?
Los habitantes de África y Asia llevan fácilmente cargas pesadas sobre sus cabezas. Esto se explica por las leyes de la física. Al caminar, el cuerpo humano sube y baja, por lo que gasta fuerzas para levantar la carga.
Al mismo tiempo, la cabeza sube y baja con una amplitud vertical más pequeña que todo el cuerpo, y esta característica fue desarrollada por la evolución: el cerebro estaba protegido de una conmoción cerebral, mientras que la columna elástica con una doble curvatura servía de resorte.
¿Por qué es posible aumentar la velocidad de congelación del agua precalentándola?
En 1963, el escolar tanzano Erasto Mpemba descubrió que agua caliente se congela congelador más rápido que el frío. En su honor, este fenómeno se denominó efecto Mpemba.
Hasta ahora, los científicos no han podido explicar con precisión la causa del fenómeno, y el experimento no siempre tiene éxito: requiere ciertas condiciones.
¿Por qué el hielo no se hunde en el agua?
El agua es la única sustancia natural en la Tierra que tiene una mayor densidad en estado líquido que en estado sólido. Por lo tanto, el hielo no se hunde en el agua.
Es gracias a esto que los depósitos generalmente no se congelan hasta el fondo, aunque esto es posible a temperaturas extremas del aire.
¿Qué influye en la dirección del remolino de un embudo de agua?
La fuerza de Coriolis, causada por la rotación de la Tierra alrededor de su propio eje, no afecta la torsión del embudo de agua en el baño. Su efecto se puede ver en la torsión de las masas de aire (en el sentido de las agujas del reloj en el hemisferio sur y en el sentido contrario a las agujas del reloj en el norte), pero esta fuerza es demasiado pequeña para hacer girar un embudo pequeño y rápido.
El sentido de giro del agua en él depende de otros factores, como el sentido de las roscas en el desagüe o la configuración de las tuberías.
¿Quién es considerado el primer programador del mundo?
La primera programadora del mundo fue una mujer, la inglesa Ada Lovelace.
A mediados del siglo XIX, elaboró un plan de operaciones para el prototipo computadora moderna- El motor analítico de Charles Babbage, con cuya ayuda fue posible resolver la ecuación de Bernoulli, que expresa la ley de conservación de la energía de un fluido en movimiento.
¿Qué partículas pueden ascender desde el núcleo del Sol hasta su superficie durante un millón de años?
La luz viaja más lentamente en un medio transparente que en el vacío. Por ejemplo, los fotones que experimentan muchas colisiones en su camino desde el núcleo solar radiante pueden tardar alrededor de un millón de años en llegar a la superficie del Sol.
Sin embargo, mudarse a espacio abierto, los mismos fotones llegan a la Tierra en tan solo 8,3 minutos.
¿Cuándo se debilitó el campo gravitatorio de la Tierra?
El 1 de abril de 1976, el astrónomo inglés Patrick Moore bromeó con los oyentes de la radio de la BBC al anunciar que ocurriría un raro efecto astronómico a las 9:47 a. m.: Plutón pasaría por detrás de Júpiter, entraría en interacción gravitacional con él y debilitaría ligeramente el campo gravitatorio de la Tierra.
Si los oyentes saltan en este punto, deben experimentar una sensación extraña. A partir de las 9:47 a. m., la BBC recibió cientos de llamadas informando sobre la extraña sensación, y una mujer incluso afirmó que ella y sus amigas se levantaron de sus sillas y volaron por la habitación.
¿Por qué hay 7 colores en el arcoíris?
Aunque el espectro multicolor del arcoíris es continuo, según la tradición, en él se distinguen 7 colores. Se cree que Isaac Newton fue el primero en elegir este número. Además, inicialmente distinguió solo cinco colores: rojo, amarillo, verde, azul y violeta, sobre los cuales escribió en su Óptica.
Pero más tarde, en un esfuerzo por crear una correspondencia entre el número de colores del espectro y el número de tonos fundamentales de la escala musical, Newton añadió dos colores más.
¿Por qué Dirac quiso rechazar el Premio Nobel?
Cuando el físico inglés Paul Dirac recibió el Premio Nobel en 1933, quiso rechazarlo porque odiaba la publicidad.
Sin embargo, Rutherford aún persuadió a su colega para que recibiera el premio, ya que la negativa se habría convertido aún más en publicidad.
¿Qué dijo el inventor del radar cuando aceleró?
El físico escocés Robert Watson-Watt fue detenido una vez por un oficial de policía por exceso de velocidad, después de lo cual dijo: "¡Si supiera lo que harías con él, nunca habría inventado el radar!"
¿Qué tienen de especial los copos de nieve?
Debido a la gran variedad de formas de los copos de nieve, se cree que no existen dos copos de nieve con la misma estructura cristalina.
Según algunos físicos, hay más variantes de tales formas que átomos en el universo observable.
¿Cómo ocultaron los contrabandistas marítimos el alcohol de las aduanas estadounidenses durante la Prohibición?
Durante la Prohibición en los Estados Unidos La mayoría de el alcohol de contrabando llegaba por mar. Los contrabandistas se prepararon con anticipación para inspecciones aduaneras repentinas en el mar.
Amarraban una bolsa de sal o azúcar a cada caja, y cuando se acercaba el peligro, la tiraban al agua. Después de cierto tiempo, el contenido de las bolsas se disolvió con agua y las cargas flotaron.
¿Cómo era originalmente la escala Celsius?
En la escala Celsius original, el punto de congelación del agua se tomó como 100 grados y el punto de ebullición del agua como 0.
Esta escala fue invertida por Carl Linnaeus, y en esta forma se usa hasta el día de hoy.
¿Qué descubrimiento de Einstein ganó el Premio Nobel?
Cerca de 60 nominaciones de Einstein permanecen en los archivos del Comité Nobel en relación con la formulación de la teoría de la relatividad, pero el premio se otorgó solo por explicar el efecto fotoeléctrico.
Es difícil encontrar una persona que no esté interesada en el mundo que lo rodea y los fenómenos que ocurren en él. Con su ayuda, puede expandir el círculo de su conocimiento. Le ofrecemos que preste atención a los hechos más interesantes sobre la física.
- Aristóteles se interesó por el estudio espectral del arcoíris, pero Isaac Newton pudo dar una conclusión a principios del siglo XVIII, presentando al mundo su obra denominada Óptica. Los observadores más atentos, al mirarlo, notarán cuán suavemente cada color fluye en otro, formando muchos matices. Newton identificó originalmente 5 colores primarios del arcoíris: azul, morado, verde, rojo y amarillo.. Pero la aparición de los dos últimos colores (naranja, azul) está asociada con su pasión por la numerología y el deseo de acercar la cantidad de colores al número mágico "7".
- Dependiendo de la temperatura del aire en París, la altura de la Torre Eiffel puede fluctuar en 12 cm.. Este fenómeno se asocia principalmente con la capacidad de los metales para expandirse bajo la influencia de un calentamiento prolongado.
- El cuerpo del ave no es el mejor conductor de electricidad.. Además, las patas de los pájaros crean una conexión en paralelo, caracterizada por el suministro de una pequeña corriente. Electricidad en este caso prefiere un conductor más eficiente. Sin embargo, es suficiente que el pájaro rompa el circuito, por ejemplo, para tocar cualquier otro objeto extraño, ya que la electricidad se precipitará hacia su cuerpo, lo que lo llevará a la muerte.
- En el sentido habitual, el líquido no tiene forma propia, lo cual es el engaño más profundo. La verdadera forma de un líquido es una esfera..
- El resplandor del agua a una profundidad que no permite el paso de la luz solar se debe a la presencia de isótopos de calcio. disueltos en agua, y su capacidad para liberar electrones rápidos. Son ellos los que provocan el brillo natural.
- En el proceso de formación de hielo. celda de cristal pierde contenido de sal, lo que provoca la aparición en algunos puntos de los flujos descendentes de hielo y agua salada. Bajo ciertas condiciones, un bloque de hielo comienza a crecer hacia abajo alrededor de este punto, formando un carámbano submarino a gran escala.
- El sacerdote francés Jean-Antoine Nollet usó personas como material como parte de sus experimentos. Así que el experimento de detección de velocidad corriente eléctrica tuvo lugar en 200 monjes, interconectados por cables de metal.
- Apoyando el periódico contra la pared, puedes abrir la botella sin usar un sacacorchos.. Para hacer esto, basta con golpear el fondo de la botella estrictamente perpendicular a la pared, como resultado, el corcho saldrá tanto que se podrá quitar con la mano.
- De hecho, Einstein mostró interés por las ciencias exactas desde niño.. Y no ingresó a la Escuela Superior de Matemáticas de Suiza en el primer intento solo porque no obtuvo la cantidad de puntos requerida en otras disciplinas.
- Para aumentar las posibilidades de rescate en un ascensor que se cae, es necesario adoptar una posición prona. e intentar ocupar la máxima superficie de suelo. En este caso, la fuerza del impacto se distribuirá uniformemente por todo el cuerpo.
- La temperatura de descarga del rayo puede alcanzar 29,000-30,000 K. A modo de comparación, la temperatura del Sol es de 6.000 K.
- ¿Por qué los mosquitos no le temen a la lluvia? La masa de una gota de lluvia es mucho mayor que el peso de un mosquito. En combinación con este factor, los pelos que cubren todo el cuerpo del insecto ayudan a reducir la transmisión del impulso de la gota al mosquito, lo que ayuda al insecto a sobrevivir.
- EN agua clara la luz viaja a una velocidad mucho más lenta que en el vacío.
- El clic del látigo después del impacto se debe a que la velocidad de movimiento de la punta del látigo supera la velocidad del sonido. En verdad, el látigo fue el primer invento humano en romper la barrera del sonido.
- El aire se calienta por la influencia del sol indirectamente.. La radiación solar, al atravesar las capas de la atmósfera, es absorbida por la tierra, que posteriormente cede su calor a la atmósfera. Por eso, a pesar de que la superficie de las montañas está más cerca del Sol que la llanura, allí hace mucho más frío.
¿Qué ciencia es rica en hechos interesantes? ¡Física! El grado 7 es el momento en que los escolares comienzan a estudiarlo. Para que un tema serio no parezca tan aburrido, te sugerimos iniciar tus estudios con hechos entretenidos.
¿Por qué hay siete colores en el arcoíris?
Datos interesantes sobre la física puede incluso tocar el arco iris! El número de colores en él fue determinado por Isaac Newton. Incluso Aristóteles estaba interesado en un fenómeno como el arco iris, y los científicos persas descubrieron su esencia en el siglo XIII-XIV. Sin embargo, nos guiamos por la descripción del arcoíris que hizo Newton en su Óptica en 1704. Señaló los colores con un prisma de vidrio.
Si observa de cerca el arcoíris, puede ver cómo los colores fluyen suavemente de uno a otro, formando una gran cantidad de tonos. Y Newton inicialmente destacó solo cinco principales: púrpura, azul, verde, amarillo, rojo. Pero el científico tenía pasión por la numerología y, por lo tanto, quería llevar la cantidad de colores al número místico "siete". Agregó dos colores más a la descripción del arcoíris: naranja y azul. Entonces resultó un arcoíris de siete colores.
forma liquida
La física está a nuestro alrededor. Los hechos interesantes pueden sorprendernos, incluso cuando se trata de algo tan familiar como agua corriente. Todos estamos acostumbrados a pensar que un líquido no tiene su propia forma, ¡incluso un libro de texto escolar sobre física dice esto! Sin embargo, no lo es. La forma natural de un líquido es una esfera.
altura de la torre eiffel
¿Cuál es la altura exacta de la Torre Eiffel? ¡Y depende del clima! El hecho es que la altura de la torre fluctúa hasta 12 centímetros. Esto se debe al hecho de que en climas cálidos y soleados, el edificio se calienta y la temperatura de las vigas puede alcanzar hasta 40 grados centígrados. Y como saben, las sustancias pueden expandirse bajo la influencia de altas temperaturas.
Científicos desinteresados
Los datos interesantes sobre los físicos pueden ser no solo divertidos, sino también hablar sobre su dedicación y dedicación a su trabajo favorito. Mientras estudiaba un arco eléctrico, el físico Vasily Petrov se quitó la capa superior de piel de la punta de los dedos para sentir las corrientes débiles.
E Isaac Newton introdujo una sonda en su propio ojo para comprender la naturaleza de la visión. El científico creía que vemos porque la luz presiona la retina.
arena movediza
Los datos interesantes sobre la física pueden ayudar a comprender las propiedades de algo tan entretenido como las arenas movedizas. Representan a un Humano o animal que no puede hundirse por completo en las arenas movedizas debido a su alta viscosidad, pero también es muy difícil salir de ellas. Para sacar el pie de las arenas movedizas, debe hacer un esfuerzo comparable al de levantar un automóvil.
No puedes ahogarte en él, pero la vida es peligrosa por la deshidratación, el sol y los sofocos. Si te metes en arenas movedizas, debes acostarte boca arriba y esperar ayuda.
velocidad supersónica
Sabes cuál fue el primer dispositivo que venció al látigo de pastor común. El clic que asusta a las vacas no es más que un pop al superar golpe fuerte la punta del látigo se mueve tan rápido que crea una onda de choque en el aire. Lo mismo sucede con un avión que vuela a velocidades supersónicas.
esferas fotónicas
Los datos interesantes sobre la física y la naturaleza de los agujeros negros son tales que a veces es simplemente imposible incluso imaginar la implementación de cálculos teóricos. Como sabes, la luz está compuesta de fotones. Al caer bajo la influencia de la gravedad de un agujero negro, los fotones forman arcos, áreas donde comienzan a orbitar. Los científicos creen que si colocas a una persona en una esfera de fotones de este tipo, podrá ver su propia espalda.
escocés
Es poco probable que haya desenrollado la cinta en el vacío, pero los científicos en sus laboratorios lo hicieron. Y encontraron que al desenrollarse, aparece un brillo visible y rayos X. Poder radiación de rayos x de tal manera que incluso te permite tomar fotos de partes del cuerpo. Por qué sucede esto es un misterio. Se puede observar un efecto similar con la destrucción de enlaces asimétricos en un cristal. Pero aquí está el problema: no hay una estructura cristalina en la cinta adhesiva. Así que los científicos tendrán que encontrar otra explicación. No tenga miedo de desenrollar la cinta en casa; no se produce radiación en el aire.
Experimentos en humanos
En 1746, el físico francés y sacerdote a tiempo parcial Jean-Antoine Nollet investigó la naturaleza de la corriente eléctrica. El científico decidió averiguar cuál es la velocidad de la corriente eléctrica. He aquí cómo hacerlo en un monasterio...
El físico invitó a 200 monjes al experimento, los conectó con hilos de hierro y descargó una batería de las botellas de Leyden recién inventadas en los pobres muchachos (son los primeros condensadores). Todos los monjes reaccionaron al golpe al mismo tiempo, y esto dejó en claro que la velocidad de la corriente era extremadamente alta.
Genio perdedor
Los hechos interesantes de la vida de los físicos pueden dar falsas esperanzas a los estudiantes de bajo rendimiento. Existe una leyenda entre los estudiantes negligentes de que el famoso Einstein era un verdadero perdedor, no sabía bien las matemáticas y generalmente suspendía sus exámenes finales. Y nada, se convirtió en mundo Nos apresuramos a defraudar: Albert Einstein comenzó a mostrar notables habilidades matemáticas desde niño y poseía conocimientos que excedían con creces el plan de estudios escolar.
Quizás los rumores sobre el bajo rendimiento del científico surgieron porque no ingresó de inmediato a la Escuela Politécnica de Zúrich. Albert aprobó brillantemente los exámenes de física y matemáticas, pero en otras disciplinas no obtuvo el número de puntos requerido. Recogiendo conocimientos sobre los artículos correctos, el futuro científico aprobó con éxito los exámenes al año siguiente. Tenía 17 años.
pájaros en un alambre
¿Has notado que a los pájaros les encanta sentarse en los cables? Pero, ¿por qué no mueren por descarga eléctrica? Lo que pasa es que el cuerpo no es muy buen conductor. Las patas del pájaro crean una conexión paralela a través de la cual fluye una pequeña corriente. La electricidad prefiere el cable, que es el mejor conductor. Pero tan pronto como el pájaro toca otro elemento, por ejemplo, un soporte conectado a tierra, la electricidad se precipita a través de su cuerpo, llevándolo a la muerte.
Escotillas contra bolas de fuego
Los datos interesantes sobre la física se pueden recordar incluso mientras se ven carreras urbanas de Fórmula 1. Los autos deportivos se mueven a velocidades tan altas que se crea una baja presión entre la parte inferior del auto y la superficie de la carretera, lo cual es suficiente para levantar la tapa de la escotilla en el aire. Esto es exactamente lo que sucedió en una de las carreras de la ciudad. La tapa de la alcantarilla chocó con el siguiente coche, se produjo un incendio y se detuvo la carrera. Desde entonces, las tapas de registro se han soldado al borde para evitar accidentes.
reactor nuclear natural
Una de las ramas más serias de la ciencia - física nuclear. Aquí también hay datos interesantes. ¿Sabías que hace 2 mil millones de años, un verdadero natural reactor nuclear? La reacción prosiguió durante 100.000 años hasta que se agotó la veta de uranio.
Un hecho interesante es que el reactor se autorregulaba: el agua ingresaba a la vena, que desempeñaba el papel de moderador neuronal. Con el curso activo de la reacción en cadena, el agua se evaporó y la reacción se debilitó.
Si crees que la física es un tema aburrido e innecesario, entonces estás profundamente equivocado. Nuestra entretenida física te dirá por qué un pájaro posado en un cable de alta tensión no muere por descarga eléctrica, y una persona que ha caído en arenas movedizas no puede ahogarse en ellas. Descubrirás si realmente no hay dos copos de nieve idénticos en la naturaleza y si Einstein era un perdedor en la escuela.
10 datos divertidos del mundo de la física
Ahora responderemos las preguntas que preocupan a muchas personas.
¿Por qué un conductor de tren retrocede antes de ponerse en marcha?
La razón de esto es la fuerza de fricción estática, bajo la influencia de la cual los vagones del tren están parados. Si la locomotora simplemente avanza, es posible que no mueva el tren. Por lo tanto, los empuja ligeramente hacia atrás, reduciendo la fuerza de fricción estática a cero, y luego les da aceleración, pero en la otra dirección.
¿Hay copos de nieve idénticos?
La mayoría de las fuentes afirman que en la naturaleza no hay copos de nieve idénticos, ya que varios factores influyen en su formación a la vez: la humedad y la temperatura del aire, así como la trayectoria de vuelo de la nieve. Sin embargo, la física entretenida dice: puedes crear dos copos de nieve de la misma configuración.
Esto fue confirmado experimentalmente por el investigador Karl Liebbrecht. Habiendo creado condiciones absolutamente idénticas en el laboratorio, obtuvo dos cristales de nieve superficialmente idénticos. Es cierto que debe tenerse en cuenta que su red cristalina todavía era diferente.
¿Dónde está la reserva de agua más grande del sistema solar?
¡Nunca adivines! El almacenamiento más grande Recursos hídricos nuestro sistema es el Sol. El agua está en forma de vapor. Su mayor concentración se nota en los lugares que llamamos "manchas en el Sol". Los científicos incluso calcularon que en estas regiones la temperatura es mil quinientos grados más baja que en el resto de nuestra estrella caliente.
¿Qué invento de Pitágoras se creó para combatir el alcoholismo?
Según la leyenda, Pitágoras, con el fin de limitar el uso del vino, hizo una taza que solo podía llenarse con una bebida embriagante hasta cierta cantidad. Valió la pena exceder la norma incluso por una gota, y todo el contenido de la taza se derramó. Esta invención se basa en la ley de los vasos comunicantes. El canal curvo en el centro de la taza no permite que se llene hasta el borde, "aliviando" el recipiente de todo el contenido en el caso de que el nivel del líquido esté por encima de la curva del canal.
¿Es posible convertir el agua de un conductor en un aislante?
La física entretenida dice: se puede. Los conductores de corriente no son las moléculas de agua en sí, sino las sales contenidas en ella, o más bien sus iones. Si se eliminan, el líquido perderá su capacidad de conducir electricidad y se convertirá en un aislante. En otras palabras, el agua destilada es un dieléctrico.
¿Cómo sobrevivir en un ascensor que cae?
Mucha gente piensa: necesitas saltar en el momento en que la cabina toca el suelo. Sin embargo, esta opinión es incorrecta, ya que es imposible predecir cuándo ocurrirá un aterrizaje. Por lo tanto, la física entretenida da otro consejo: acuéstese boca arriba en el piso del ascensor, tratando de maximizar el área de contacto con él. En este caso, la fuerza del impacto no se dirigirá a una parte del cuerpo, sino que se distribuirá uniformemente por toda la superficie; esto aumentará significativamente sus posibilidades de supervivencia.
¿Por qué un pájaro posado en un cable de alto voltaje no muere por descarga eléctrica?
Los cuerpos de las aves no conducen bien la electricidad. Al tocar el cable con sus patas, el pájaro crea una conexión paralela, pero como no es el mejor conductor, las partículas cargadas no se mueven a través de él, sino a lo largo de los núcleos del cable. Pero tan pronto como el ave entre en contacto con un objeto conectado a tierra, morirá.
Las montañas están más cerca de la fuente de calor que las llanuras, pero en sus cumbres hace mucho más frío. ¿Por qué?
Este fenómeno tiene una explicación muy sencilla. La atmósfera transparente pasa sin obstáculos. rayos de sol sin absorber su energía. Pero el suelo absorbe perfectamente el calor. Es a partir de ahí que el aire se calienta. Además, cuanto mayor es su densidad, mejor retiene la energía térmica recibida de la tierra. Pero en lo alto de las montañas, la atmósfera se enrarece y, por lo tanto, "permanece" menos calor en ella.
¿Pueden las arenas movedizas chupar?
En las películas, a menudo hay escenas en las que las personas se "ahogan" en arenas movedizas. EN vida real- dice la física entretenida - esto es imposible. No podrá salir solo del pantano arenoso, porque para sacar solo una pierna, tendrá que hacer tanto esfuerzo como levantar un automóvil de peso mediano. Pero tampoco puedes ahogarte, porque estás tratando con un fluido no newtoniano.
Los rescatistas aconsejan en tales casos no hacer movimientos bruscos, acostarse boca abajo, extender los brazos a los lados y esperar ayuda.
No existe nada en la naturaleza, mira el video:
Casos asombrosos de la vida de físicos famosos
Los científicos sobresalientes, en su mayoría, son fanáticos de su campo, capaces de cualquier cosa por el bien de la ciencia. Entonces, por ejemplo, Isaac Newton, tratando de explicar el mecanismo de percepción de la luz. ojo humano, sin miedo a poner la experiencia en ti mismo. Insertó una sonda delgada de marfil tallado en el ojo, presionando simultáneamente la parte posterior del globo ocular. Como resultado, el científico vio círculos de arcoíris frente a él y probó de esta manera: el mundo que vemos no es más que el resultado de la presión de la luz sobre la retina.
El físico ruso Vasily Petrov, que vivió a principios del siglo XIX y estudió electricidad, cortó la capa superior de piel de sus dedos para aumentar su sensibilidad. En ese momento, no había amperímetros ni voltímetros que pudieran medir la fuerza y la potencia de la corriente, y el científico tenía que hacerlo al tacto.
El reportero le preguntó a A. Einstein si escribe sus grandes pensamientos, y si escribe, entonces dónde: en un cuaderno, un cuaderno o un índice de tarjeta especial. Einstein miró el voluminoso bloc de notas del reportero y dijo: "¡Querida! Los pensamientos reales vienen tan raramente a la cabeza que no es difícil recordarlos.
Pero el francés Jean-Antoine Nollet prefirió experimentar con otros: realizó un experimento a mediados del siglo XVIII para calcular la velocidad de transmisión de la corriente eléctrica, conectó 200 monjes con cables de metal y pasó voltaje a través de ellos. Todos los participantes en el experimento se contrajeron casi simultáneamente, y Nolle concluyó: la corriente corre a través de los cables, bueno, oh, muy rápido.
Casi todos los estudiantes conocen la historia de que el gran Einstein fue un perdedor en su infancia. Sin embargo, de hecho, Albert estudió muy bien y su conocimiento de las matemáticas era mucho más profundo de lo que requería el plan de estudios escolar.
Cuando el joven talento intentó ingresar a la Escuela Politécnica Superior, obtuvo el puntaje más alto en las materias básicas: matemáticas y física, pero en otras disciplinas tuvo una pequeña escasez. Sobre esta base, se le negó la admisión. Sobre el próximo año Albert mostró excelentes resultados en todas las materias, ya la edad de 17 años se convirtió en estudiante.
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1. ¿Cómo comenzó la vida?
La aparición de la primera criatura viviente de material inorgánico hace unos 4 mil millones de años todavía está envuelta en un velo de misterio. ¿Cómo las moléculas relativamente simples contenidas en el océano primitivo formaron sustancias cada vez más complejas? ¿Por qué algunos de ellos adquirieron la capacidad de absorber y convertir energía, así como de autorreproducirse (las dos últimas propiedades son características distintivas vivo)? A nivel molecular, todos estos eventos son indudablemente reacciones químicas y, por lo tanto, la cuestión del origen de la vida debe considerarse dentro del marco de la química.
Los químicos no tienen la tarea de clasificar la miríada de escenarios de cómo podrían haberse desarrollado las cosas hace miles de millones de años. Participó o no en la creación de polímeros autorreplicantes (lo que son moléculas de ADN o proteínas) catalizadores inorgánicos, como terrones de arcilla; o si existió un “mundo de ARN” en el pasado lejano, en el que el ADN “primo” (molécula de ARN) catalizaba las reacciones de formación de proteínas y aparecía antes que otros biopolímeros.
Es necesario probar la validez de estas hipótesis realizando reacciones químicas en un tubo de ensayo. Ya se ha demostrado que algunos productos químicos relativamente simples pueden interactuar entre sí para formar los "bloques de construcción" de biopolímeros tales como proteínas y ácidos nucleicos, es decir, aminoácidos y nucleótidos, respectivamente. En 2009, un equipo de biólogos moleculares dirigido por John Sutherland en el Laboratorio de Biología Molecular de Cambridge demostró la posibilidad de obtener nucleótidos de moléculas que se cree que se encuentran en el océano primordial. Otro grupo de investigadores se interesó en la capacidad de algunos ARN para actuar como catalizador, lo que indica la posible existencia de un mundo de ARN. Así, paso a paso, es posible construir un puente desde la materia inanimada hasta los sistemas vivos que se reproducen a sí mismos.
Ahora que hemos aprendido mucho sobre nuestros vecinos del sistema solar: sobre la presencia de agua en Marte, sobre los lagos de hidrocarburos en Titán, la luna de Saturno, sobre los océanos fríos y salados, aparentemente escondidos bajo la capa de hielo en Europa y Ganímedes, las lunas de Júpiter, y sobre muchas otras cosas - la cuestión del origen de las formas de vida terrestre se ha convertido en parte de problema mundial: ¿Qué condiciones son necesarias para el origen de la vida y en qué medida pueden variar sus bases químicas? La gama de preguntas se ha ampliado aún más en los últimos 15 años, durante los cuales se han descubierto más de 500 planetas que orbitan alrededor de otras estrellas fuera del sistema solar. Estos mundos, caracterizados por una extraordinaria diversidad, aún no han sido explorados.
Tales descubrimientos obligaron a los químicos a cambiar sus ideas sobre la base química de la vida. Asi que, largo tiempo se creía que un requisito previo absolutamente necesario para su origen es la presencia de agua. Hoy en día, los científicos no están seguros de esto. ¿Quizás en lugar de agua, el amoníaco líquido, la formamida, el metano líquido o el hidrógeno servirán en condiciones de ultra alta presión en las capas superiores de Júpiter? ¿Y por qué la aparición de ADN, ARN y proteínas debería ser un requisito previo necesario para la formación de sistemas vivos? Se han creado estructuras químicas artificiales que son capaces de autorreproducirse sin ningún ácido nucleico. ¿Quizás sea suficiente algún sistema molecular que pueda servir como matriz para copiarse a sí mismo?
"Análisis formas modernas La vida que existe en la Tierra, dice Steven Benner de la Fundación para la Evolución Molecular Aplicada en Gainesville, Florida, no responde a la pregunta de si la similitud de sus características fundamentales (el uso de ADN y proteínas) se debe a la presencia de un ancestro común o indica universalidad de la vida. Sin embargo, si insistimos en el hecho de que debemos permanecer en el marco de los hechos ya conocidos, entonces no nos moveremos a ninguna parte.
2 ¿Cómo se forman las moléculas?
La estructura de las moléculas es el tema principal que estudian los estudiantes de especialidades químicas, mientras que representación gráfica moléculas en forma de un conjunto de círculos y líneas entre ellos, correspondientes a átomos y enlaces químicos, es una pura convención, a la que se recurre por conveniencia. Todavía no hay acuerdo entre los científicos sobre qué imagen de las moléculas se acerca más a la realidad.
en la década de 1920 Los físicos teóricos alemanes Walter Heitler y Fritz London demostraron que un enlace químico se puede representar usando las ecuaciones de la física cuántica emergente, y el gran químico estadounidense Linus Pauling planteó la hipótesis de que los enlaces se forman cuando se superponen en el espacio nubes de electrones de diferentes átomos. Una teoría alternativa de Robert Milliken y Friedrich Hund sugirió que los enlaces químicos (con la excepción de los enlaces iónicos) son el resultado de la superposición de orbitales atómicos de los electrones externos de los átomos que interactúan y la aparición de un orbital molecular que encierra estos átomos. Aquí entramos en la esfera de competencia de la química teórica, que de hecho es una de las áreas de la física.
El concepto de formación de enlaces químicos por superposición de orbitales atómicos se ha generalizado, pero no todos creen que sea universal. El punto es que las estructuras modelo de las moléculas construidas sobre esta base proceden de una serie de suposiciones simplificadoras y, por lo tanto, representan solo una aproximación. De hecho, cualquier molécula es un cierto grupo. núcleos atómicos, inmerso en la nube de electrones, y los núcleos, en sentido figurado, compiten entre sí en su "detención", de modo que toda la estructura "respira" y cambia. En los modelos existentes, sin embargo, las moléculas son formaciones estáticas, construidas teniendo en cuenta solo una parte de las propiedades importantes.
En el marco de la teoría cuántica, es imposible dar una definición general de enlace químico que se corresponda con las ideas sobre él de los químicos, cuyo trabajo se reduce en última instancia a la destrucción de algunos enlaces químicos y la formación de otros. Actualmente, hay muchas formas de representar las moléculas como átomos unidos entre sí. Según el químico cuántico Dominick Marx de la Universidad de Bochum en Alemania, casi todos son “buenos en algunos casos y completamente inutilizables en otros”.
Usando simulaciones por computadora, hoy es posible predecir la estructura y las propiedades de las moléculas con alta precisión, según los principios de la mecánica cuántica, pero solo mientras la cantidad de electrones que participan en la formación de enlaces químicos sea relativamente pequeña. “La química computacional le permite obtener la imagen más realista de lo que está sucediendo”, dice Marks. La simulación por computadora puede verse como un experimento virtual que reproduce el curso de una reacción química. Pero tan pronto como el número de electrones se acerca a varias decenas, los métodos numéricos se vuelven impotentes incluso con las computadoras más poderosas. En este sentido, surge la pregunta: ¿cómo, por ejemplo, modelar procesos bioquímicos complejos que ocurren en una célula, o el comportamiento de sistemas multicomponente?
3. ¿Cómo afectan factores externos a nuestros genes?
Durante mucho tiempo, la comunidad biológica estuvo dominada por la idea de que la individualidad de cada uno de nosotros está determinada por los genes que poseemos. Sin embargo, es igualmente importante cuáles usamos. Como en otras partes de la biología, esta última está indisolublemente ligada a la misma química.
Células embrionarias como máximo primeras etapas dan lugar a tejidos de todos los tipos posibles. A medida que se desarrolla, las llamadas células madre pluripotentes se diferencian y se especializan (sanguíneas, musculares, células nerviosas etc.). Estos últimos conservan sus propiedades individuales a lo largo de la vida del organismo. La formación del cuerpo humano es, en esencia, las transformaciones químicas de los cromosomas de las células madre, como resultado de lo cual cambia el conjunto de genes funcionales y silenciosos.
Uno de los descubrimientos revolucionarios en el campo de la clonación y la investigación con células madre es que estas transformaciones son reversibles. En el proceso de diferenciación, las células no inactivan algunos de los genes, manteniendo solo los que se necesitan ahora. Los apagan y los mantienen alerta. Estos genes pueden activarse, por ejemplo, bajo la influencia de ciertos sustancias químicas ambiente externo.
Particularmente interesante y misterioso desde el punto de vista de la química es el hecho de que la regulación de la actividad génica se lleva a cabo a niveles supraatómicos y supramoleculares, con la participación de grupos enteros de moléculas que interactúan entre sí. La cromatina, un complejo entre el ADN y las proteínas que forma los cromosomas, tiene una estructura jerárquica. Primero, una molécula de ADN de doble cadena envuelve partículas cilíndricas que consisten en proteínas especiales: histonas. Luego, la "collar de cuentas" resultante encaja en el espacio en estructuras más alto orden. La célula controla estrictamente el proceso de plegamiento: su actividad depende de en qué parte de la cromatina se encuentra el gen dado.
La reestructuración de la estructura de la cromatina ocurre con la participación de enzimas específicas que juegan un papel clave en la diferenciación celular. En las células madre embrionarias, la cromatina tiene una estructura suelta y desordenada que se espesa a medida que los genes se apagan durante la diferenciación.
La estructuración de la cromatina va acompañada de transformaciones químicas tanto del ADN como de las histonas. Están unidos por pequeñas moléculas, marcadores que le dicen a la célula qué genes apagar y cuáles, por el contrario, encender. Tales marcas se denominan factores epigenéticos porque no afectan la información contenida en los genes.
¿Hasta qué punto las células maduras pueden volver a un estado de pluripotencialidad? ¿Tendrán las propiedades de las células madre necesarias para su uso en la regeneración de diversos tejidos? La respuesta depende de la medida en que se pueda revertir el marcado epigenético.
Está bastante claro que, además del lenguaje genético en el que se escriben muchas instrucciones clave, las células usan un lenguaje completamente diferente desde el punto de vista químico: la epigenética. “Una persona puede tener predisposición genética a alguna enfermedad, como el cáncer, pero que ocurra o no depende de factores ambientales que actúan a través del canal epigenético”, dice Bryan Turner de la Universidad de Birmingham en Inglaterra.
4. ¿Cómo forma el cerebro la memoria?
El cerebro puede compararse con una computadora química. La conexión entre las neuronas que componen sus "circuitos eléctricos" se lleva a cabo con la ayuda de moléculas especiales: neurotransmisores. Son liberados por una neurona, atraviesan la hendidura sináptica, se unen a los receptores de otra neurona, la activan, lo que activa a la tercera, y así sucesivamente. Como resultado, el impulso nervioso se propaga a lo largo de la cadena de neuronas. La naturaleza química de la actividad mental se manifiesta durante la memorización, cuando cierta información, un número de teléfono o algún evento, se "imprime" con la ayuda de señales químicas en forma de varios estados de la red nerviosa. ¿Cómo se forma la memoria sobre la base de procesos químicos, tanto persistentes como dinámicos? ¿Qué significa recordar, repensar, olvidar?
Sólo tenemos respuestas a algunas preguntas. Sabemos, por ejemplo, que reflejo incondicionado surge en respuesta a una cierta cascada de procesos bioquímicos que conducen a un cambio en el número de neurotransmisores en la sinapsis. Pero incluso un proceso tan simple tiene componentes a corto y largo plazo. Un fenómeno más complejo, la llamada memoria declarativa (para caras, lugares, etc.), tiene un mecanismo diferente y una localización diferente en el cerebro. El actor principal aquí es el receptor del neurotransmisor dopamina, que está presente en algunas neuronas. Bloquearlo interfiere con la preservación de la memoria declarativa.
La formación de la memoria declarativa cotidiana suele estar mediada por la llamada potenciación a largo plazo, que involucra a los receptores de dopamina y se acompaña de una expansión del área de la neurona que forma la sinapsis. Con la expansión de esta área, se fortalece la conexión de la neurona con sus socios, lo que se manifiesta a través de un aumento de la diferencia de potencial en la hendidura sináptica bajo la acción de un impulso nervioso. La bioquímica del proceso se ha vuelto más o menos clara en los últimos años. Se descubrió que dentro de la neurona se forman filamentos de actina, una proteína que forma el marco interno de la célula, que determina su tamaño y forma. El proceso puede interrumpirse si se impide la estabilización de los filamentos recién aparecidos.
La memoria a largo plazo, una vez formada, se conserva debido a la inclusión de genes que codifican proteínas específicas. Hay razones para creer que los priones se encuentran entre ellos. Este último puede estar en una de dos conformaciones alternativas. En el primer caso, los priones son fácilmente solubles, en el segundo, son insolubles y transfieren a este estado todas las moléculas de proteína de un tipo determinado con las que entran en contacto. Como resultado, se forman grandes agregados de priones, que están involucrados en el desarrollo de diversos trastornos neurodegenerativos. Es esta propiedad negativa de los priones la que se ha convertido en un incentivo para su identificación y estudio. Se encontró que los agregados funcionan en el cuerpo y características útiles- intervienen en la preservación de la memoria.
Todavía hay muchos espacios en blanco en la historia de cómo funciona la memoria, que los bioquímicos tendrán que llenar. ¿Cómo interpretar, por ejemplo, el concepto de "recordar algo" si ese "algo" está almacenado en nuestra memoria? " Este problema, que apenas estamos comenzando a resolver, es muy difícil de entender”, dice el neurocientífico ganador del Premio Nobel Eric Kandel de la Universidad de Columbia.
Hablando sobre la naturaleza química del fenómeno de la memoria, uno no puede dejar de tocar un tema como el efecto de los productos farmacéuticos sobre él. Ya se conocen algunas sustancias que mejoran la memoria. Entre ellos se encuentran las hormonas sexuales y los compuestos sintéticos que actúan sobre los receptores de nicotina, glutamato, serotina y otros neurotransmisores. Como señala el neurocientífico Gary Lynch de la Universidad de California, el hecho de que una larga cadena de eventos conduzca a la formación de la memoria a largo plazo indica que hay muchos objetivos en el cuerpo a los que podrían apuntar las "drogas de la memoria".
5. ¿Existe un límite para la reposición del sistema periódico de elementos?
Tabla periódica elementos químicos, que cuelga en un lugar visible en todas las aulas de química, se repone constantemente. Con la ayuda de los aceleradores, los físicos nucleares están obteniendo nuevos elementos superpesados con un mayor número de protones y neuronas en el núcleo que los 92 que existen en la naturaleza. No son muy estables, algunos se deshacen en una fracción de segundo después del nacimiento. Pero mientras tales elementos existen, no difieren en su estado del resto: tienen un número atómico y un número de masa, y tienen ciertas propiedades químicas. En el curso de ingeniosos experimentos, se investigaron algunas propiedades de los átomos de seaborgio y hassio.
Uno de los objetivos de este tipo de estudios es averiguar si existe un límite a la expansión del sistema periódico, es decir, si los elementos superpesados presentan en su comportamiento esa periodicidad que determina su posición en la tabla. Ya ahora podemos decir que algunos cumplen con los requisitos especificados, otros no. En particular, sus núcleos masivos atraen electrones con tal fuerza que comienzan a moverse a una velocidad cercana a la de la luz. Como consecuencia, la masa de electrones aumenta dramáticamente, lo que puede conducir a la desorganización de los niveles de energía en los que se encuentra la energía. Propiedades químicas elementos, lo que significa su posición en la tabla periódica.
Se espera que los físicos nucleares puedan encontrar una isla de estabilidad, un área ligeramente más allá de las posibilidades actuales de obtener elementos sintéticos, en la que los elementos superpesados vivirán más tiempo. Sin embargo, la pregunta fundamental sigue siendo sobre sus tamaños limitantes. Como lo muestran los cálculos mecánicos cuánticos bastante simples, los electrones pueden ser retenidos por un núcleo, cuyo número de protones no excede los 137. Más cálculos complejos rechazar esta restricción. “La Tabla Periódica no termina con el número 137; de hecho, no está limitado por nada”, dice el físico nuclear Walter Greiner de la Universidad Goethe en Frankfurt am Main, Alemania. La verificación experimental de esta afirmación está todavía muy lejos.
6. ¿Es posible crear una computadora basada en átomos de carbono?
Los chips de computadora basados en grafeno (rejillas de átomos de carbono) son potencialmente más rápidos y poderosos que el silicio. La obtención del grafeno le valió a sus creadores el Premio Nobel de Física de 2010, pero la aplicación práctica de esa nanotecnología del "carbono" depende en última instancia de que los químicos sean capaces de crear estructuras con precisión atómica. En 1985, se sintetizaron los fullerenos, estructuras huecas de red cerrada que consisten enteramente en átomos de carbono, y seis años más tarde, se sintetizaron nanotubos de carbono con paredes de red. Se esperaba que las estructuras conductoras de electricidad extremadamente fuertes encontraran una amplia gama de aplicaciones, desde la producción de materiales compuestos ultrarresistentes a partir de ellas hasta la fabricación de diminutos conductores y dispositivos electrónicos, cápsulas y membranas moleculares en miniatura para la purificación del agua. Sin embargo, todavía no se ha realizado todo el potencial. Por lo tanto, no es posible incrustar nanotubos en circuitos electrónicos complejos. EN tiempos recientes El grafito se ha convertido en el centro de atención de los nanotecnólogos.
Fue posible dividirlo en capas ultrafinas (esto es grafeno), a partir de las cuales se pueden fabricar circuitos electrónicos ultraminiatura, baratos y duraderos. Los diseñadores de computadoras que utilicen tiras estrechas y delgadas de grafeno podrán fabricar mejores chips que el silicio. "El grafeno se puede convertir en estructuras que pueden conectarse fácilmente entre sí e integrarse en circuitos electrónicos", dice Walt de Heer, del Instituto de Tecnología de Georgia. Sin embargo, el método de grabado utilizado en microelectrónica no es adecuado para crear circuitos electrónicos de grafeno: es demasiado tosco, por lo que hoy en día la tecnología del grafeno es una cuestión de pensamiento, no de hechos reales. Quizás la clave para resolver el problema del diseño a nivel atómico sea el uso de métodos química Orgánica- conexión entre sí de moléculas poliaromáticas de varios anillos de carbono hexagonales, análogos de pequeños fragmentos de una red de grafeno.
7. ¿Se puede captar más energía solar?
Cada amanecer nos recuerda que una persona utiliza solo una pequeña fracción de la energía que proporciona nuestra luminaria. El principal obstáculo para su uso generalizado es el alto costo de las células solares de silicio. Pero la vida misma en nuestro planeta, sustentada en última instancia por la fotosíntesis, que realizan las plantas verdes cuando absorben energía solar, indica que las células solares no tienen por qué ser muy eficientes, basta con que sean muchas (como hojas en árboles) y serían baratos.
"Una de las áreas más prometedoras en el desarrollo de formas de utilizar la energía solar es obtener combustible", dice Devens Gust de la Universidad Estatal de Arizona. La forma más fácil de hacer esto es dividir con luz del sol moléculas de agua para formar gas hidrógeno y oxígeno. Nathan S. Lewis y su personal de California Instituto de Tecnologia están trabajando en la creación de una hoja artificial de nanocables de silicio que realizaría dicha división.
Recientemente, Daniel Nocera, del Instituto Tecnológico de Massachusetts, anunció la creación de una membrana de silicio en la que, con la participación de un fotocatalizador a base de cobalto, las moléculas de agua se dividen. Nosera estima que un galón (~3,8 l) de agua puede producir suficiente combustible para hacer funcionar el pequeña casa durante el día.
El desarrollo de dicha tecnología se ve obstaculizado por la falta de catalizadores adecuados. “Un catalizador de cobalto como el Nosera usado y nuevos catalizadores basados en otros metales son básicamente lo que necesitamos, pero son demasiado caros”, dice Gast. "Desafortunadamente, no sabemos cómo funciona el catalizador fotosintético natural a base de manganeso".
Gast y sus colegas tienen la intención de crear ensamblajes moleculares para la fotosíntesis artificial que imiten a los naturales. Ya han logrado sintetizar una serie de sustancias que se incluirán en uno de estos conjuntos. Pero hay serios obstáculos en el camino. Las moléculas orgánicas, similares a las que usa la naturaleza, son inestables. Las plantas las reemplazan inmediatamente por otras nuevas, y las hojas artificiales aún no son capaces de hacerlo: a diferencia de los sistemas vivos, no tienen mecanismos biosintéticos.
8. ¿Cuál es la mejor forma de obtener biocombustibles?
En lugar de desarrollar tecnología para producir combustible utilizando la energía del sol, ¿es mejor utilizar la capacidad de las plantas verdes para almacenar energía y convertir la biomasa en combustible? Los biocombustibles como el etanol se derivan del maíz y el biodiesel de las semillas, y estos productos ya tienen un lugar en el mercado. Pero existe el peligro de que se utilicen cereales, que constituyen la base de la dieta humana. Esto es especialmente indeseable para los países en desarrollo: la exportación de biocombustibles puede ser muy rentable y dejar a la población local sin alimentos. Además, para satisfacer la demanda actual de combustible, se deberán arar vastas áreas que ahora están ocupadas por bosques.
Por lo tanto, el procesamiento de granos en combustible, aparentemente, no es la mejor decisión. Una salida podría ser utilizar otros tipos de biomasa menos valiosos. En los EE. UU., hay suficientes desechos de la agricultura y la industria maderera para satisfacer un tercio de las necesidades de transporte en gasolina y combustible diesel.
El procesamiento de esta biomasa de baja calidad requiere la descomposición de moléculas resistentes como la lignina y la celulosa. Los químicos ya saben cómo hacer esto, pero los métodos existentes son demasiado caros, consumen mucha energía y no son adecuados para producir grandes cantidades de combustible.
John Hartwig y Aleksey Sergeev de la Universidad de Illinois han superado recientemente uno de los mayores desafíos en la descomposición de la lignina: romper los enlaces entre los átomos de carbono y oxígeno que unen los anillos de benceno. Utilizaron un catalizador a base de níquel.
La producción de combustible de biomasa a escala industrial implica el procesamiento de biomaterial sólido en el sitio para transportar el líquido resultante a través de tuberías. Aquí viene uno problema serio- las materias primas están muy contaminadas con varias impurezas extrañas, y la química catalítica clásica trata solo con sustancias puras. “Todavía no está claro cómo, al final, será posible salir de la situación”, dice Hartwig. Una cosa está clara: el problema está en gran parte relacionado con el campo de la química, y su solución se reduce a encontrar un catalizador adecuado. “Casi todos los procesos industriales implican el uso de catalizadores apropiados”, enfatiza una vez más Hartwig.
9. ¿Es posible desarrollar nuevas formas de obtener sustancias medicinales?
La química es fundamentalmente una ciencia creativa y al mismo tiempo práctica. Se dedica a obtener moléculas a partir de las cuales se pueden crear una variedad de productos, desde materiales con nuevas propiedades hasta antibióticos que pueden destruir patógenos que son resistentes a otras drogas.
en la década de 1990 en la cima de la popularidad estaba la química combinatoria, cuando se obtenían miles de nuevas moléculas mediante la combinación aleatoria de "bloques de construcción" y productos seleccionados con las propiedades deseadas. Esta dirección, proclamada en un principio como el futuro de la química médica, pronto perdió relevancia, ya que el resultado resultó ser cercano a cero.
Pero, quizás, la química combinatoria esté esperando un segundo nacimiento. Tendrá lugar siempre que se obtenga un conjunto suficientemente amplio de moléculas de un cierto tipo y se encuentre un método para aislar cantidades microscópicas de las sustancias necesarias a partir de esta mezcla. La biotecnología está lista para ayudar. Por ejemplo, a cada molécula se le puede proporcionar un código de barras basado en ADN para facilitar su identificación y aislamiento. Un enfoque alternativo sería rechazar sucesivamente a los candidatos inadecuados, una especie de selección darwiniana in vitro. Para ello, es posible representar la secuencia de aminoácidos de una proteína -candidata a desempeñar el papel de fármaco- en forma de secuencia de nucleótidos de un segmento de ADN y luego, utilizando el mecanismo de replicación con propensión a errores. inherente a él, para obtener más y más nuevas variantes que se acerquen al ideal con cada ronda de replicación y selección. .
Otros métodos nuevos se basan en la capacidad inherente de algunos fragmentos moleculares para conectarse entre sí en una secuencia determinada. Así, la secuencia de aminoácidos de las proteínas está determinada por los genes correspondientes. Utilizando este principio, los químicos podrían en el futuro programar moléculas con la capacidad inherente de autoensamblarse. Este enfoque tiene la ventaja de que minimiza el número de subproductos, y esto a su vez reduce la intensidad energética de los procesos y el consumo de materiales.
Actualmente, David Liu y sus colegas de la Universidad de Harvard están tratando de implementar esta idea. Adjuntaron a cada bloque de construcción de futuras moléculas un segmento corto de ADN que codifica un conector, y además sintetizaron una molécula que se mueve a lo largo del ADN y agrega secuencialmente unidades monoméricas al bloque de construcción, guiados por las instrucciones codificadas en el segmento de ADN. un proceso análogo a la síntesis de proteínas en la célula viva. El método Liu puede ser útil para crear fármacos dirigidos. "Muchos biólogos moleculares involucrados en farmacología creen que las macromoléculas desempeñarán un papel cada vez mayor y luego importante en la terapia", dice Liu.
10. ¿Es posible la monitorización química de nuestro organismo?
Recientemente, en química, una tendencia hacia el acercamiento con tecnologías de la información en particular al uso de productos químicos para la comunicación con las células vivas. La idea en sí no es nueva: biosensores con reacciones químicas se utilizaron para medir la glucosa en sangre ya en la década de 1960, aunque solo recientemente se generalizaron en el control de la diabetes con la llegada de dispositivos portátiles de bajo costo. El alcance de los sensores químicos es amplio: es la detección de diversas sustancias nocivas en productos alimenticios y agua en muy bajas concentraciones, determinación del nivel de contaminación atmosférica, y mucho más.
Pero hay otra área, la biomedicina, donde el potencial de los sensores químicos puede revelarse por completo y brindar beneficios invaluables. Por ejemplo, algunos productos genéticos asociados con un determinado cáncer, comienzan a circular en el torrente sanguíneo mucho antes de la manifestación de síntomas visibles de patología, cuando los métodos de prueba convencionales no detectan nada. La identificación temprana de tales precursores químicos del cáncer permitirá realizar un diagnóstico más preciso y, lo que es más importante, hacerlo de manera oportuna. La construcción rápida de un perfil genómico permitirá seleccionar esquema individual tratamiento y reducir la posibilidad de efectos secundarios.
Algunos químicos prevén el advenimiento de una era de monitoreo continuo y fácil para el paciente de una variedad de marcadores bioquímicos del estado del cuerpo. Esta información puede ser útil para el cirujano durante la operación, puede transferirse sistema automático administración de medicamentos, etc. La implementación de estas ideas depende de si metodos quimicos identificación selectiva de marcadores, incluso cuando están presentes en el cuerpo en cantidades mínimas.
