Откуда учёные знают то, что знают

Михаил Малахов
Август 27, 2019
11.3k
0
Наука
в избранное
Главная проблема науки и учёных заключается в том, что они не любят объяснять, откуда им известно то, что им известно. Впрочем, такую позицию можно понять. Во-первых, они уже десятки или сотни раз всё объясняли, на всех языках. Кому действительно интересно, кто по-настоящему хочет разобраться — тот найдёт информацию без труда. Во-вторых, невозможно же в каждой новой публикации пересказывать всю историю развития той или иной науки.

Большинство людей не очень-то хочет разбираться, ведь это никак не касается повседневной жизни. По этой причине научные открытия часто воспринимаются как просто чьё-то там мнение — вроде как каждый человек может высказать просто мнение. Действительно, высказаться может почти каждый, но в случае с официальной наукой за каждым высказыванием и тем более открытием стоят десятилетия работы и тонны научных трудов. Проще говоря, это не просто чьё-то мнение, а концентрация знаний человеческой цивилизации. Почувствуй разницу, так сказать.

Как археологи узнают возраст находки

Существует множество способов датировки. Самый простой и первоэтапный — историко-культурный. Проще говоря, рассматривают сам объект, на котором может быть что-то написано или нарисовано. Иногда может быть написана и конкретная дата, как в случае с монетами. Иногда помогает анализ письменности — по ней можно определить эпоху. В учёт берётся и место обнаружения. Если какой-то объект найден на крупных раскопках целого комплекса или дворца, то, вероятно, их возраст примерно совпадает. Ещё применяется датировка через изучение культурного слоя. Любое постоянное поселение людей имеет такой слой. Он может составлять от нескольких десятков сантиметров до 35 метров — в разрезе это выглядит как слоёный пирог. Таким образом было раскрыто много фальсификаций. Дело в том, что невозможно поместить предмет внутрь древнего слоя, не нарушив целостность более поздних (верхних) слоёв. Такой подлог сразу же будет замечен археологами.

Есть и более сложные, физико-химические методы, например радиометрическое датирование. Суть в следующем: если в составе образца есть какой-либо радиоактивный изотоп, можно оценить, какая доля этого изотопа уже успела распасться. Таким образом, зная период полураспада данного изотопа, можно рассчитать возраст самого образца. Различные изотопы могут быть полезны на разных временных интервалах. Калий и аргон определяют датировку в интервале от 100 тысяч до 5 миллионов лет, уран — от 50 до 500 тысяч лет. Метод датирования по цепной ядерной реакции способен заглянуть на 3 миллиарда лет. Для оценки возраста наскальных рисунков подходит титан — вернее, его концентрация в конкретной пещере и в образцах краски самого рисунка: установив разницу в концентрации, можно дать довольно точную датировку. Существует множество других способов — всё зависит от объекта исследования. Всего таких методов несколько десятков, и сегодня наука умеет определять датировку довольно точно.

Как астрономы находят планеты в других звёздных системах

Первая экзопланета была открыта в 80-х годах прошлого века. Сейчас достоверно известно о существовании 4 103 таких планет, и открытия совершаются регулярно — каталог новых планет постоянно обновляется. Однако до сих пор никто не видел ни одной планеты за пределами Солнечной системы, не существует фотографий этих планет, ведь они очень далеко. Каким же образом их находят? Здесь тоже несколько методов. Рассмотрим два основных. Именно с их помощью открыто большинство экзопланет.

Первый способ заключается в наблюдении за изменением яркости звезды. Для этого нужны очень чувствительные приборы. Смысл в том, что планеты вращаются вокруг звезды, в определённый момент как бы заслоняя её часть для наблюдателя (для нас). Яркость немного снижается, и на анализе этих изменений можно определить наличие планеты и даже её примерный размер. Чтобы не перепутать планету с какими-то другими явлениями, замеченную смену яркости проверяют на цикличность. Если нечто регулярно закрывает участок звезды и имеет предсказуемые фазы, то это планета. Кроме того, существуют допустимые погрешности, которые могут свидетельствовать о наличии спутников у планеты.

Другой способ тоже требует очень точных приборов; смысл его — в измерении колебаний звезды. Любая звезда является самым массивным телом в системе, но именно центр массы всей звёздной системы всё-таки немного не совпадает с местом положения звезды — есть небольшое смещение. Звезда вращается вокруг этого центра массы; если рядом с ней есть планеты — они периодически оказывают влияние на вращение звезды. То есть звезда может иметь цикличные колебания, и чем больше планета, тем сильнее колебания. Естественно, речь в любом случае идёт о минимальных значениях, которые невозможно заметить ни в один домашний телескоп.

Ладно, на самом деле существует и метод через прямое наблюдение, но это скорее вспомогательный инструмент. Через специальные фильтры можно сделать снимок звезды и обнаружить нечто похожее на планету. Для этого нужен VLT (Very Large Telescope) — самый большой телескоп на планете; ещё нужно много везения, и это даст повод предположить наличие планеты. После этого применяются другие доступные методы, и находка подтверждается или опровергается. Сейчас в списке планет, найденных с помощью прямого наблюдения, числится 23 объекта. Все они в несколько раз больше Юпитера. Планеты земной группы отражают слишком мало света, и таким методом их найти пока вообще невозможно. Есть даже фото планет — вернее, эти фотографии просто так называются. На самом деле на них лишь маленькие точки из нескольких пикселей на фоне затемнённой звезды. Вряд ли это можно считать фотографиями планет. Хотелось бы всё-таки чего-то посерьёзнее.

Инструкция: как развить свой кругозор

Как палеонтологи устанавливают внешний вид динозавров

Здесь всё зависит от «качества» найденного образца. Имеется в виду и общее состояние костей, и является ли находка целым скелетом (что случается очень редко) либо каким-то фрагментом. Если найден целый скелет доисторического животного, то его внешний облик можно воссоздать достаточно точно. Исходя из веса костей и их формы, можно определить необходимую мышечную массу и, собственно, форму мышц. Таким образом, на скелет как бы надевается каркас из плоти. Это, конечно, предположения, и наверняка совпадение с реальным внешним видом не стопроцентное, но оно довольно точное. Проблемы начинаются с наружным покровом: какая была кожа и чем она могла быть покрыта — установить сложно. Таким образом, велоцирапторы в нашем сознании закрепились как просто относительно небольшие динозавры, похожие на ящеров. Только в последнее десятилетие выяснилось, что многие виды рапторов имели оперение, хотя они и не умели летать.

Внешность многих доисторических животных воссоздана по небольшим фрагментам. При таком раскладе точность, конечно же, ниже, но это всё равно не фантазия художника или скульптора. Для примера подходит мегалодон — это вид вымерших акул, здоровенных. Зубы длиной почти 20 сантиметров, а сама рыба достигала 18 метров при весе в 35 тонн. Проблема в том, что мегалодон — акула, и, как у всех акул, его скелет состоит из хрящей, а не костей. Всё, что удаётся найти, — это зубы и позвонки; остальное не сохранилось до наших дней. Но и этих находок достаточно, чтобы примерно представить его облик и размер. Исходя из длины зубов, можно сделать вывод о размере пасти и представить примерное строение черепа. Ещё находят позвонки. Самый известный найден в Бельгии в 1926 году. Найденный фрагмент состоит из 150 позвонков диаметром до 15,5 см. Таким образом установили примерные размеры рыбины, причём делалось это в два этапа. Нашли этот крупный фрагмент, но как выяснилось — он принадлежал молодому мегалодону. Судя по нему, длина особи достигала 10–12 метров. Позже нашли единичные позвонки значительно большего диаметра, что свидетельствует о значительно больших размерах взрослых особей.

Как геологи и географы поняли, что континенты двигаются

Прежде всего, это просто видно по очертанию континентов: слишком уж подходят границы материков. Причем речь не только об Америке и Африке — есть множество других совпадений. Например, также хорошо заметны они между Индией и Мадагаскаром, но в случае с этим островом нашли и другие доводы в пользу теории. Речь о местной флоре и фауне. Некоторые виды встречаются и в Индии, и на Мадагаскаре. Сейчас расстояние между Индией и Мадагаскаром — 4 000 километров, но когда-то они были одним целым. Отколовшись от Пангеи, большая часть суши поплыла на северо-запад; на полпути (примерно 80 миллионов лет назад) остров откололся и застрял, а Индия успешно доплыла до Азии и привезла туда африканские виды растений и животных. Это офигенно упрощённая картина, но в целом она примерно такова.

В 60-х годах XX века появилась наука тектоника. Кстати, это был тот самый случай, когда официальная наука полностью пересмотрела устоявшиеся взгляды. До того долгие годы доминирующей была концепция фиксизма, то есть учёные полагали, что континенты неподвижны. Технологии развились — и стало понятно, что таки да, они плывут. Только не по океану, конечно, а по мантии, и не сами континенты, а литосферные плиты, в которые эти континенты как бы «впаяны». В разгадке помогли полосовые магнитные аномалии — в общем, они указали на места рождения океанической коры. Вначале обнаружили семь самых крупных литосферных плит, установили скорость и направление их движения — это помогло предсказывать многие землетрясения. Наука не стояла на месте — и сегодня открыто более 50 таких плит; все они делятся на три категории по размерам. Есть и четвёртая категория — исчезнувшие плиты. Такое происходит, когда одна плита ныряет под другую и постепенно полностью оказывается под ней, как бы утопая в мантии.

Серьёзные вопросы, на которые ни у кого нет ответа