Deset ludih otkrića

“U svom dugom životu naučio sam jednu stvar”, rekao je svojevremeno Albert Ajnštajn, “Sva ova naša nauka, upoređena sa realnošću, izgleda jednostavna i detinjasta – ali je ipak, ona najdragocenija stvar koju imamo”. Ponekad to izgleda detinjastije nego što bi očekivao i sam Ajnštajn. Zahvaljujući naučnim istraživanjima u 2006. godini, sad je poznato koliko snimaka morate da načinite kako biste sigurno dobili bar jednu fotografiju na kojoj niko ne žmuri, kako šampon osciluje, zašto se špagete uvek lome na više od dva dela ili kako komad bakra učiniti nevidljivim.

1. Kako dobiti fotografiju na kojoj niko ne žmuri?

Proseèan treptaj oka traje oko 250 milisekundi

Koliko snimaka morate da načinite kako biste sigurno dobili bar jednu fotografiju na kojoj niko od fotografisanih osoba ne žmuri? Bez obzira da li ste svoje prijatelje više puta slikali tokom novogodišnjih praznika ili nekim drugim povodom, morali ste primetiti da je pre ili kasnije neko zažmurio na snimcima. No, što više slikate, veća je verovatnoća da će pojaviti bar jedna fotografija na kojoj niko ne žmuri.

U matematičkom istraživanju ovog problema, australijski naučnici Nik Svenson i Pirs Barns iz Naučne i istraživačke organizacije Komonvelta (CISRO) su sredinom 2006. godine pokazali da verovatnoća dobijanja uspele fotografije zavisi od osvetljenja prostorije, broja ljudi koji se fotografišu i broja načinjenih snimaka. Mada deluje sasvim trivijalno, Svenson i Barns su relativno ozbiljno pristupili čitavom problemu i napravili matematički model pomoću kog su izračunali minimalni broj snimaka koji treba načiniti.

Uopšte nije čudno zašto je teško snimiti grupnu fotografiju bez “uspavanih” osoba. Prosečan treptaj oka traje oko 250 milisekundi, dok je blenda fotoaparata otvorena samo oko osam milisekundi, a uz to svaka od fotografisanih osoba trepne u proseku deset puta u minuti. Gledajući ove brojeve, zapravo, pravo je čudo kako se dobija fotografija na kojoj niko ne žmuri.

Verovatnoću da se dobije snimak bez treptaja, Svenson i Barns su računali po formuli 1/(1-xt)n, gde je x očekivani broj treptaja jedne osobe, t vreme snimanja, a n broj ljudi koji se fotografišu. U ovakvom modelu, broj potrebnih snimaka raste po eksponencijalnom zakonu. Na osnovu njega, australijski naučnici su izračunali da za dobijanje 99 odsto uspele fotografije na kojoj se nalazi deset osoba treba načiniti bar tri snimka, za petnaest osoba pet snimaka, a za trideset osoba petnaest snimaka. Kad je u prostoriji gde se snima vidljivost lošija, a osveljenje slabije, broj potrebnih snimaka je veći – za deset osoba treba pet snimaka, za dvadeset deset, a za upešnu fotografiju trideset ljudi čitavih trideset snimaka.

Zaključujući svoje istraživanje, Svenson i Barns preporučuju da ćete pri snimanju manje od dvadeset ljudi, uspelu fotografiju sigurno dobiti ako broj snimaka koji načinite pri dobrom osvetljenju bude jednak trećini, a pri lošem osvetljenju polovini snimanih ljudi. Za ovo šašavo, ali donekle korisno otkriće, Svenson i Barns su u oktobru 2006. godine dobili poznatu nagradu Ig Nobel.

2. Kako rasterati tinejdžere?

Simbol nagrade Ig Nobel

Priznanje Ig Nobel je parodija prave Nobelove nagrade, a dodeljuje se početkom oktobra svake godine na Univerzitetu Harvard za otkrića koja su “prvo smešna, a potom nagone na razmišljanje”. Ovu nagradu je 1991. godine pokrenuo časopis Anali neverovatnih otkrića, laureate Ig Nobela na bizarnoj ceremoniji u Sanders teatru na Univerzitetu Harvard publika gađa avionima od papira i mada ima raznih tumačenja, naziv nagrade je sklopljen igrom reči od “prost” (ignoble) i prezimena Alfreda Nobela.

Ig Nobel se dodeljuje u deset kategorija, ali se njihov spisak svake godine donekle razlikuje. Svenson i Barns su nagradu dobili za matematiku. Pored njih, među ovogodišnjim laureatima su se našli autori nekih prilično besmislenih otkrića. Ig Nobela za biologiju je dobilo saznanje da malaričnog komarca podjednako privlači miris limburger sira i ljudskih nogu, nagradu za hemiju osvojilo je istraživanje uticaja temperature na brzinu ultrazvuka u čedar siru, za ornitologiju pitanje kako detlić ne povredi mozak pri udarcima u stablo, a za književnost istraživanje bespotrebne upotrebe predugih reči.

Verovatno je najluđi izum ovogodišnjeg dobitnika Ig Nobel nagrade za mir. Britanski naučnik, Hauard Stapleton nagrađen je za otkriće elektromehaničkog uređaja koji rasteruje tinejdžere. Njegov uređaj proizvodi nervirajući zvuk na frekvenciji koju mogu da čuju tinejdžeri, ali ne i odrasli ljudi. Ova sprava idealna za vlasnike radnji ispred kojih se okupljaju tinejdžeri i roditelje koji bi želeli malo mira, nazvana je Moskito i vrlo se lako instalira i koristi.

Moskito emituje nervirajući zvuk od samo 5 decibela, ali na vrlo visokoj frekvenciji koje mogu da čuju samo tinejdžeri. Posle 25. godine, ljudi gube sposobnost da čuju ove frekvencije. Uređaj ima domet od 15 do 20 metara i potrebno je 5 do 10 minuta da zvuk postane nepodnošljiv za tinejdžera, tako da se on udalji od njega. Moskito se ponovo aktivira posle dvadeset minuta, a potom se isključuje. Kako je saopšteno u obrazloženju Ig Nobel nagrade za mir, Stapleton je nagradu osvojio i zbog kasnije upotrebe iste tehnologije za razvoj zvona mobilnog telefona koji mogu da čuju samo tinejdžeri, ali ne i njihovi nastavnici.

3. Zašto se špagete lome na tri dela?

Kakva je dinamika savijene špagete?

Pravu Nobelovu nagradu za fiziku ove godine dobila su dvojica američkih astrofizičara, Džon Mater i Džordž Smut. Kako je navedeno u obrazloženju Nobelovog komiteta, Mater i Smut su nagradu dobili „za otkriće spektra crnog tela i anizotropija mikrotalasnog pozadinskog zračenja“. Na osnovu osmatranja NASA satelita COBE, Mater u Smut su početkom devedesetih godina XX veka dokazali da pozadinsko kosmičko zračenje prati temperaturnu raspodelu koju je predviđao standarni kosmološki model.

U međuvremenu, nekoliko dana pre Matera i Smuta, Ig Nobel nagradu za fiziku dobili su francuski fizičari Basil Odoli i Sebastijan Nokirč Sa Univerziteta Pjer i Marija Kiri u Parizu. Odoli i Nokrič su otkrili zašto se suve špagete pri savijanju uvek lome na više od dva dela. U radu o fragmentaciji elastičnog štapa kroz kaskadne prelome, proučavali su dinamiku savijene špagete i razrešili zašto se ona ne lomi samo na pola, što bi se intuitivno očekivalo.

Ako se špageta drži na jednom kraju i savija na drugom, a potom iznenadna oslobodi, u njoj nastaju takozvani fleksuralni talasi. Dinamika ovih talasa je takva da oni protivno očekivanju, lokalno, na pojedinim tačkama povećavaju zakrivljenost špagete. Uz jednostavan eksperiment, Odoli i Nokrič su pokazali da je ovaj mehanizam odgovoran za to što se suve špagete lome na više od dva dela, a njihov rad je objaljen u prestižnom naučnom časopisu Physics Review Letters.

4. Zašto šampon odskače?

Misteriozni mlazevi šampona

Nisu sva šašava ovogodišnja otkrića nagrađena Ig Nobelom. Neka od vrlo ozbiljnih istraživanja na vodećim svetskim naučnim institutima, bez ikakve sumnje, izgledaju prilično ludo ljudima izvan nauke. Tako je u aprilu 2006. godine holandski naučnik Majkl Versluis sa Univerziteta Tvente otkrio zašto se pri sipanju šampona javljaju struje koje odskakuju.

Kad se u tankom mlazu šampon sipa u delimično napunjenu činiju, u blizini udara mlaza u tečnost javlja se mala grba i izgleda kao da je mlaz odskočio unazad sa površine. Svaki put kad šampon odskoči, grba nestaje i tek kad se ponovo formira, dolazi do ponovnog odskakanja.

Ovaj neobičan fenomen oscilacija i skokova zapažen je još pre 40 godina. Primetio ga je britanski inženjer Artur Kej eksperimentišući sa organskim fluidima. Od tada je fenomen poznat kao Kejov efekat i dugo je bio nerazrešen, a u literaturi je navođen kao primer čudnih osobina složenih fluida.

Ranije se smatralo da se radi o nekoj vrsti refleksije, ali je Majkl Versluis došao do drugačijeg zaključka. Pomoću vrlo brze video kamere, Versluis je posmatrao šta se događa u šamponu i zaključio da je u pozadini fenomena osobina fluida da im se viskoznost smanjuje pri smicanju. Šampon je i načinjen tako da ima ovu osobinu – usut u ruku on ne teče, ali se razliva pri namazivanju na kosu. 

Kejov efekat traje oko 300 milisekundi i javlja se ne samo kod šampona i tečnih sapuna, već i kod drugih fluida koji se mogu naći u kući – kod kečapa, jogurta ili boja. No, uz samo malo veštine, možete ga zapaziti u pipavom, ali vrlo jednostavnom eksperimentu. Ako sa visine od 20 centimertara pustite u posudu da curi mlaz šampona tanak 0,4 milimetra, on će početi da odskače.

5. Kako napraviti loptastu munju?

Loptasta munja u mikrotalasnoj peænici

Jedno od zanimljivijih otkrića prethodne godine bilo je dugo iščekivano objašnjenje nastanka loptastih munja. Ovaj zastrašujući fenomen je vekovima bio poznat moreplovcima kao Vatra Svetog Elma, a moguće ga je vrlo retko videti uoči oluje. Loptaste munje se sastoje od plazme prečnika oko 30 centimetara i lagano se kreću kao blještave lopte svetlosti, a naučnici vekovima pokušavaju da odgonetnu njihov uzrok. U februaru 2006. godine, izraelski naučnici Eli Džerbi i Vladimir Diktjar sa Univerziteta u Tel Avivu uspeli su da naprave loptastu munju u laboratoriji.

U uređaju koji je napravljen od magnetrona iz kućne mikrotalasane pećnice od 600W, snaga zračenja je koncentrisana na nekoliko kubnih centimetara tvrdog substrata od stakla, silicijuma, germanijuma i drugih materijala. Tako je nastala užarena tačka koja se pretvorila u plutajuću vatrenu loptu prečnika 3 centimetra. Fenomen je trajao samo nekoliko miliskeundi, ali su naučnici uvereni da će ova loptasta munja iz mikrotalasne pećnice imati mnoge primene.

6. Postoji li hladna fuzija?

Fuzija u mehuriæima

Tokom protekle godine, NASA je saopštila da snimci tla potvrđuju da na planeti Mars postoji voda i da je tekla u poslednjih sedam godina, razotkriveno je da se ukotvljeni brodovi u lukama ne privlače Kazimirovom silom, što je dugo bila zabluda poput one da se iz svemira golim okom vidi Kineski zid, a najozbiljnije naučne rasprave su vođene oko stvaranja Boze Ajnštajnovih kondenzata na visokim temperaturama.

No, najveća raskrinkana zabluda se i ove godine ticala hladne fuzije. Pre četiri godine je američki nuklearni fizičar Rusi Talejarkan sa Univerziteta Purdu objavio rezulate istraživanja u kome je uspeo da u laboratorijskim uslovima stvori takozvanu mehurastu fiziju. Brajan Naranjo sa Univerziteta u Kaliforniji je u martu 2006. objavio analizu Talejarkanovog eksperimenta u kojoj je pokazao da se radi o eksperimentalnoj greški.

Fuzija je proces spajanja jezgara i teorijski ju je moguće postići samo u plazmi ogromne temperature. Ona se javlja na zvezdama i pri ekslopziji termonuklearne bombe kad dolazi do fuzije atoma deuterijima u helijum. Međutim, kontrolisanu fuziju je teško izvesti zbog nepostojanja materijala koji bi vrelu plazmu mogli da zadrže na tako visokoj temperaturi. Zato su uporedo sa razvojem izuzetno skupih fuzionih reaktora sa magnetnim poljima, mnogi istraživači pokušavali da izvedu takozvanu hladnu fuziju, na sobnoj temperaturi.

Mnogi fizičari smatraju da je Talejarkan pogrešno zaključio kako je u mehurićima dobio fuziju. Talejarkan tvrdi da je u pravu, ali njegov eksperiment još niko nije uspeo da ponovi, uprkos milionima dolara koji su od 2002. godine uloženi u takve pokušaje. U međuvremenu, ovaj istraživač je izgubio podršku američkog ministarstva energetike, a više ga ne podržava ni njegov univerzitet.

7. Zašto nastaju uragani?

Da li se broj uragana poveæao?

U martu 2006. godine, vodeći američki klimatolozi i fizičari su objavili upozorenje da je globalno otopljavanje uzrok razornih uragana poput Katrine i Rite, nepogoda koje su pogodile američki Jug pre dve godine.

Podizanje nivoa mora zbog globalnog zagrevanja utiče na frekvenciju formiranja tropskih ciklona. Zato se češće javljaju i oni koji su najrazorniji. Protekla godina je bila mirna zbog periodične pojave El Ninja na Pacifiku, a saopštenje američkih klimatologa nije podiglo posebno uzbuđenje. Mnogo veću pažnju je privuklo istraživanje o vezama globalnog zagrevanja i ekonomskim gubicima koji se u svetskoj privredi mogu očekivati do 2050. godine.

8. Kako će evoluirati ljudska vrsta?

Ljudska vrsta æe se podeliti na 2 podvrste - Lobanja neandertalca

Velike polemike u Velikoj Britaniji je izazvalo istraživanje teoretičara evolucije Olivera Kurija iz Londona. Prema njegovoj teoriji, ljudska vrsta će se podeliti na dve podvrste. Kuri smatra da ljudi postaju sve izbirljiviji u pogledu svojih seksualnih partnera, tako da će se relativno brzo podeliti na dve grupe - genetski višu i genetski nižu rasu. Selekcijom u okviru svoje grupe, te dve rase će se u narednih 10.000 godina sasvim razdvojiti.

Prema Kurijevoj čudnoj teoriji, pripadnici više rase će biti visoki, mršavi, zdravi, privlačni, inteligentni i kreativni, dok će nižu rasu činiti ružne, debele kreature. Evoluciono uspešnija vrsta će dostići prosečnu visinu od 180 do 210 centimetara, imaće tanku, glatku kožu i krupne oči, a njihova prosečna dužina života će biti oko 120 godina. Sadašnje rasne razlike u boji kože će se izgubiti tokom narednih milenijuma, a svi ljudi će imati sličnu smeđu boju kože.

9. Kako postati nevidljiv?

Nevidljivi èovek

Većina svetskih medija je u oktobru prenela rezultate istraživanja nevidljivosti na Univerzitetu Djuk u Severnoj Karolini u SAD. Mada deluje prilično šašavo, ova nova tehnologija zaista omogućuje nevidljivost upotrebom metamaterijala.

U eksperimentu na Univerzitetu Djuk, metamaterijal je osvetljen zračenjem u mikrotalasnom delu spektra i postao je nevidljiv za ovo zračenje zato što ga nije apsorbovao ili relektovao, već ga je skrenuo oko svoje površine. Korišten je cilindrični instrument prečnika šest centimetara, obložen bakarnim cilindrom kao nevidljivim plaštom. Instrument je osvetljen mikrotalasnim impulsom od 10 GHz. Cilindar je apsorbovao mali deo mikrotalasnog zračenja, ali su u njegovoj blizini zraci zakrivljeni, a potom ispravljeni.

Ako u blizini nema jakih gravitacionih polja, vidljiva svetlost, mikrotalasno zračenje i svi drugi elektromagnetni talasi prostiru se uvek po pravoj liniji, a kada naiđu na prepreku, oni mogu da se reflektuju, delimično propuste ili apsorbuju. Svetlost nikada prirodno neće zaobići neko telo kao voda kad naiđe na prepreku. No, osnovna ideja upotrebe metamaterijala na Univerzitetu Djuk je da se svetlost primora da zaobilazi objekat, kako što čini vodena struja kad naiđe na kamen. 

Sličan koncept postoji u Opštoj teoriji relativnosti Alberta Ajnštajna gde svetlost skreće u blizini gravitacionog polja, ali ovde se taj efekat postiže korištenjem običnih Maksvelovih jednačina koje opisuju kretanje elektromagnetnih talasa. Ovaj relativno jednostavan koncept skretanja svetlosti oko naročitno dizajnirane kloake najednom je zaokupio fizičare u mnogim svetskim laboratorijama.

Tokom ove godine objavljeno je više radova koji su teorijski razmatrali upotrebu svetlosnih kloaka i metamaterijala. Do sličnih ideja sa skretanjem svetlosti došli su u prvoj polivini goidine i fizičari Ulf Leonard i Tomas Filbin sa Univerzitea Sent Endrju u Velikoj Britaniji. Nekoliko meseci ranije, u januaru, jedan fizičar u Rusiji je došao do sličnih zaključaka. Prema izveštaju MosNJuza, profesor Oleg Gadomski sa Univerziteta u Uljanovsku smislio je metod “konverzije optičke radijacije”.

10. Kako odbiti milion dolara?

Grigorij Perelman, matematièar koji je odbio Fildsovu medalju

Nema ništa šašavo u Poenkareovoj pretpostavci koju je nedavno dokazao Grigorije Jakovljevič Perelman, mladi ruski matematičar za koga se gotovo sigurno može reći da je jedan od najgenijalnijih živih ljudi na planeti. Ali, sve ostalo oko Perelmana jeste dovoljno ludo da bi se našlo na ovom spisku neobičnih izuma B92 Nauka. Za svoj dokaz Perelman je ove godine dobio Fildsovu medalju, najprestižnije priznanje za jednog matematičara, ali je on tu nagradu odbio. Takođe, Perelman je odbio i nagradu od milion dolara matematičkog instituta Klaj za dokazivanje Poenkareove hipoteze.

Nikom iz sveta matematike već deset godina nije poznato gde živi Grigorije ili Griša Perelman. On je sredinom devedesetih napustio mesto na Univerzitetu u Berkliju u Kaliforniji i vratio se na Institut Stelkov u Sankt Peterburgu, da bi potom sasvim nestao. U maju 2003. godine, Perelman je najednom je na internet sajtu arXiv objavio tri naučna rada iz topologije, u kojima je pokušao da klasifikuje trodimenzionalne prostore. Kada su ovi komplikovani radovi provereni, ustanovljeno je da se u trećem nalazi tačan dokaz matematičkog stava koji je 1904. godine formulisao Anri Poenkare.

Matematički institut Klaj stavio je 1999. godine Poenkareovu pretpostavku na spisak od sedam najvećih nerešenih problema u matematici, nudeći za svaki od njih nagradu od milion dolara. Međutim, kada se ispostavilo da je Perelman dokazao ovu sto godina staru pretpostavku, on je odbio da primi nagradu. Perelman je navodno, zadovoljan što je rešio tako težak problem i veća nagrada mu ne treba, kako su medijima rekli njegovi nekadašnji saradnici.

U međuvremenu, Perelmanove radove na 1000 strana teksta analizirali su brojni vodeći svetski matematičari. Na ovogodišnjem kongresu u Madridu Perelmanov dokaz Poenkareove pretpostavke je zvanično i definitivno je potvrđen, ali zagonetni Rus je ostao sasvim ravnodušan na priznanja koja su mu ponuđena.