Найдутся ли ответы?

Экономика

В 1988 г. на русском и шведском языках вышла книга «Трудный путь к воскресенью (диалог на пороге III тысячелетия)» известных ученых — шведа Рольфа Эдберга и русского Алексея Яблокова.

В этой книге показана картина надвигающегося экологического кризиса и приведено множество фактов, омрачающих нашу жизнь. В частности, показано, что Природа, сопротивляясь грубому антропогенному воздействию, начинает ограничивать рост численности людей.

Например, в результате технического прогресса стали выпускаться пластмассы, которые потребовали большого количества полихлорбифенилов. Оказалось, что они вызывают смерть новорожденных. Для макак их уровень в 2,5 мг на килограмм веса тела уже существенно изменил размножение. Но в грудном молоке многих матерей бывает до 10 мг на килограмм. На Западе было распространено дезинфицирующее мыло, содержащее гексахлорофен. Оказалось, что у медицинских сестер, которые мыли им руки более 10 раз в день, в 10% случаев рождались дети, имевшие генетические отклонения. На экспериментальную группу крыс воздействовали шумом нью-йоркского метрополитена в течение двух часов в день на протяжении месяца. После этого самцы крыс не могли оплодотворять самок, многие самки стали бесплодными, потомство сократилось.

Суммарное влияние химических и физических факторов приводит к тому, что по некоторым исследованиям число способных к оплодотворению сперматозоидов у мужчин уменьшилось с 70 с лишним в 1966 г. до 30 с лишним процентов в 1986-м. Если эта тенденция сохранится, то к концу столетия возникнет проблема воспроизводства людей.

На левом рисунке показан рост средних показателей развития раковых опухолей под действием ионизирующего облучения. Расчеты сделаны по различным моделям, но без учета параллельного действия других физико-химических факторов. Появление, например, канцерогенных веществ может сильно изменить результат в худшую сторону. По горизонтальной оси отложена поглощенная доза, измеряемая в греях. На правом — зависимость смертности от причин: 1 — природные (поражение молнией, укусы ядовитых змей, насекомых, нападение хищников); 2 — авиационные катастрофы; 3 — автомобильные катастрофы, аварии на производстве; 4 — отравления в результате кислотных дождей; 5 — отравление продуктами питания, зараженными пестицидами.

Физика

Процессы, идущие в космосе и внутри Солнца, приводят к излучениям энергии в виде электромагнитных волн различной длины. Животные и люди являются преобразователями энергии и неотделимы от мира растений и микроорганизмов. Все мы включены в энергетические циклы Вселенной. Энергию электромагнитных излучений Солнца и космоса мы воспринимаем в разных диапазонах, а отдаем в основном в инфракрасном — в виде тепла. На тепловую (инфракрасную) составляющую энергии приходится 51 % солнечной радиации, достигающей Земли. С ультрафиолетовыми лучами при современном состоянии озонового слоя атмосферы поверхности нашей планеты достигает около 10% энергии. Плотность суммарной энергии на поверхности Земли в зонах с умеренным климатом летом около 200 Вт/м², зимой около 10 Вт/м². Океаны, моря, озера и реки являются аккумуляторами энергии, сглаживающими температурные перепады. При замерзании вода отдает 300 Вт/м². Земля непрерывно бомбардируется потоком частиц, летящих от Солнца, — так называемым солнечным ветром. Столкновение солнечного ветра с магнитным полем Земли приводит к возбуждению электрических полей и токов. Хвост магнитосферы Земли вытягивается в межпланетное пространство по крайней мере на тысячу радиусов Земли. В хвосте содержится огромная энергия — 10¹¹ МДж. Часть этой энергии приходится на область, находящуюся вблизи Земли. С ней связано образование полярных сияний на высотах около 100 км. Когда магнитосферный хвост «переполняется» энергией, происходит ее высвобождение. Гигантский сгусток энергии в виде макрообразований («плазмоидов») отрывается и со скоростью 500-1000 км/с покидает магнитосферу, уносясь в межпланетное пространство. При этом оставшаяся часть магнитосферы сокращается и частично замыкается через ионосферу Земли, вызывая возмущения ее магнитного поля. Различают явления^ связанные с потерей магнитосферной накопленной энергии, и магнитные бури. Первое имеет длительный период накопления энергии и быструю ее отдачу (течение часа). Магнитные бури, наоборот, имеют длительность более суток и определяются не столько периодическими процессами в магнитосфере, сколько возникновением ударных волн в солнечном ветре в результате вспышек на Солнце. Хотя физика причин различна, для биосферы Земли оказался важным сам факт изменения электромагнитных полей в атмосфере. Вблизи поверхности Земли влияние солнечного ветра ослаблено атмосферой, но тем не менее оно существует с периодом 4–7 сут. с наложенными на него за счет вращения Земли вокруг своей оси дневными и ночными колебаниями. Механизмы воздействия электромагнитных полей на живые организмы и человека полностью пока не известны, но факт их воздействия установлен. Для спасения самих себя мы обязаны беречь атмосферу и водные пространства планеты от изменения их свойств, экранирующих и сглаживающих энергетические скачки в биосфере!

Медицина

Недавно в нашей печати появилось сообщение о том, что при бюро Главной судебно-медицинской экспертизы Минздрава РСФСР создана лаборатория «генной дактилоскопии». Что это такое?

В конце 1987 г., как сообщил журнал «Англия», британский уголовный суд впервые в мировой практике принял генетическое доказательство в установлении отцовства. Метод анализа первичных последовательностей ДНК человека с помощью радиоактивных маркеров на повторяющиеся фрагменты — полосы на рентгенограммах, разработанный Э. Джефрисом, показал, что для каждого человека существуют индивидуальные комбинации нуклеотидов, встречающиеся от 14 до 500 раз. Эти повторяющиеся комбинации составляют полосатый рисунок, который характерен для каждого человека, подобно отпечаткам его пальцев. Вероятность того, что комбинации последовательностей совпадут для двух человек случайно, не превышает одной 30-миллиардной. ДНК для анализа может быть извлечена из лейкоцитов или других соматических клеток. Сравнивая ДНК ребенка, его матери и предполагаемого отца, можно доказать или опровергнуть отцовство с высокой достоверностью Этот метод значительно точнее, чем применявшийся до недавнего времени метод по анализу крови, который был способен лишь исключить отцовство человека, но не идентифицировать личность. Предлагаемый новый метод может найти также применение для диагностики и прогнозирования наследственных болезней (например, кистозного фиброза, мышечной дистрофии или прогрессирующей хореи Хантингтона). Генетический тест может предотвратить появление на свет или даже зачатие детей с тяжелыми наследственными недугам. Кроме того, он может найти распространение для контроля пород сельскохозяйственных животных при скрещивании, определения чистоты линий животных и наконец как «генетические отпечатки» для поиска преступников при судебной экспертизе.

История

На рисунке показан один из вариантов классификации людей по психологическим типам на основе двух обобщенных параметров. В основу классификации положены идеи историка Л. Н. Гумилева. Лев Николаевич Гумилев — автор книги «Этногенез и биосфера Земли» — человек сложной судьбы, сын поэтов Николая Гумилева и Анны Ахматовой. Трагическая судьба родителей отразилась и на жизни сына. Л. Н. Гумилев был на основе ложных обвинений репрессирован и долгое время находился в лагерях ГУЛАГа. После реабилитации судьба Л. Н. Гумилева также складывалась непросто. Его основной научный труд по истории — «Этногенез и биосфера Земли» не был издан, а лишь депонирован. Но несмотря на это, он стал известен. В этой книге автор выступил больше как художник-мыслитель, чем историк-документалист. Далеко не все специалисты-историки разделяли его гипотезу о существенном влиянии на исторические процессы природных процессов. Книга Гумилева, несмотря на некоторые ошибки, отмеченные историками, мне всегда казалась интересной. Мне как биофизику понятна и близка мысль автора о том, что, с одной стороны, Природа, особенно Природа, измененная человеком, хотя бы опосредованно воздействует на социальные процессы, а с другой — все возрастает роль обратных антропогенных воздействий на окружающую нас природу. Что касается гипотезы Л. Н. Гумилева о том, что людей можно расклассифицировать на 1 2 групп на основе двух обобщенных параметров, которые он назвал «пассионарность» и «аттрактность», то и она заслуживает внимания. Сам термин «пассионарность» происходит от немецкого слова «пассион» — страсти. Кстати, так назывались музыкальные произведения на евангельский текст о предательстве Иуды, пленении и казни Иисуса. Под таким обобщенным понятием можно понимать и генетическую компоненту личности, определяющую характер людей. «Аттрактность» происходит от латинского слова и означает «Притягивать к себе». Можно, конечно, спорить, насколько конструктивна классификация людей на основе двух, и именно таких, параметров, какова практическая значимость такой классификации, но тем не менее такая попытка группировки людей по их психике не лишена смысла.

Техника

Открытие высокотемпературной сверхпроводимости позволило создать первые варианты новых типов датчиков, позволяющих регистрировать чрезвычайно малые магнитные поля, напряженность которых составляет 1/10 поля Земли. Эти датчики получили название СКВИД (сверхпроводящие квантовые интерференционные датчики). Их создание открыло новую страницу в изучении процессов биомагнетизма возбудимых и сокращающихся органов (мозг, сердце, желудок и т. д.). Метод регистрации с использованием СКВИДов процессов, происходящих в мозгу, дает значительно больше информации, чем обычно используемая электроэнцефалография или термография, так как кости черепа сильно ослабляют электрические сигналы и тепловое излучение. По оценкам специалистов, через 5 лет новый метод займет ведущее место в диагностике и в исследованиях во всех клиниках и лабораториях мира. Преимущество метода состоит в том, что с помощью компьютерного анализа он дает точное трехмерное изображение без применения каких-либо зондов, вводимых в мозг. В ряде клиник этот метод уже используется в терапии расстройств функций мозга. Регистрируя изменения контуров магнитных полей вокруг головы пациента, можно сравнительно точно локализовать очаги электрической активности мозга. Серия из 4 изображений показывает динамику вращения магнитного поля при нарушении электрической активности мозга.

Таким образом, успехи в области сверхпроводимости могут качественно изменить исследовательскую и диагностическую технику.

Экономика

Несколько лет назад американская промышленная компания «Ксерокс», известная копировальной и множительной техникой, начала вытесняться на международном рынке японскими конкурентами. Восемь поездок представителя компании в Японию убедили его, что единственный способ вернуть компании былое превосходство — это радикально улучшить качество продукции, создав цикл восстановления конкурентоспособности. Другими словами, необходимо было изменить психологическую установку у 100 тыс. человек, работающих в компании. Приказания сверху, без изменения психологической установки каждого сотрудника фирмы эффекта дать не могли. Перестройка работы должна была затронуть как формальную, так и неформальную структуру производства.

Компания «Ксерокс» сформировала группу из 17 «инспекторов по качеству» — по одному из каждого подразделения компании. Они на организационно-деятельностных играх и учебно-практических семинарах нашли возможные варианты изменения принципов работы и существующих организационных структур в целях улучшения качества. Затем эти изменения провели в жизнь. Через каждую неделю представители вновь собирались вместе, чтобы в рамках семинара обсудить изменения, которые они ввели у себя в подразделениях. В результате все служащие знали об этом и имели время приспособиться к изменившимся условиям, чтобы сформировать новые неформальные структуры в своих коллективах. Этот случай формирования направленной динамики изменений — перекомпоновки коллективов — является классическим примером восстановления конкурентоспособности компаний. Наши промышленные предприятия по мере расширения рыночных и конкурентных отношений могут прийти к таким же формам перестройки своей работы.

Математика

На надгробии Якоба Бернулли, одного из представителей известной швейцарской семьи математиков, высечено изображение спирали с надписью: Eadem mutata resurgo (Вновь возрождаюсь — изменяясь). Задача о непрерывном образовании спиральных циклов при развитии Природы связана с поиском оптимальных «жизненных маршрутов». До появления вычислительных машин и специальных методов программирования эта задача решалась с трудом. Задачу можно сформулировать как периодическое отыскание пути из точки 1 в точку N за минимально короткий промежуток времени. Появление каждого нового узла открывает дополнительные возможности движения. Кружки представляют собой узлы, связанные сетью «дорог», причем время на передвижение из одного узла в другой известно для каждой пары. Традиционный подход — перебрать все возможные варианты. Однако если число узлов равно хотя бы 11, то число возможных путей из 1 в N узел без возвращения в уже пройденный достигнет 10 тыс. Если число узлов растет, то набор вариантов будет увеличиваться столь стремительно, что необходимо отказаться от метода перебора. Живые организмы не занимаются перебором, они производят оценку и выбор. Способ решения задачи за малое время состоит в локальном поиске короткого пути с использованием динамического программирования. Суть его: «Поступай наилучшим для данной ситуации образом— выигрыш на каждом участке даст общий выигрыш на всем пути». Сила этой стратегии состоит в том, что она объединяет минимизацию времени с локальным движением в пространстве, используя классическое вариационное исчисление. Недостаток заключается в том, что в некоторых случаях может оказаться, что, ограничив зону локального анализа, мы можем пропустить более выгодный, но маловероятный вариант. Такова жизнь!

Биология

Известно, что многоплодная беременность — довольно частое явление. По-видимому, она имеет некоторую расовую специфику. В Нигерии, например, из каждых 1000 беременностей в 45 случаях в среднем рождается 2 и более младенца, в США — в среднем в 11,1, в Японии — в 6,4. С появлением ультразвуковой диагностики беременности удалось установить, что на начальной стадии многоплодная беременность явление более частое. Однако в период с 6-й по 14-ю неделю беременности по неизвестным причинам в ряде случаев происходит исчезновение конкурирующих зародышей, и дальше идет развитие только одного оставшегося плода. Если конкурирующие зародыши не исчезли до 14-й недели, то развивается многоплодие и рождаются близнецы. Известно, что поглощение зародыша организмом женщины случается и при одноплодной беременности. При этом беременность спонтанно прерывается, что в ряде случаев сопровождается кровотечением. Детали и причины такого поведения женского организма пока полностью- не известны.

О влиянии внутренних генетических и внешних физико-химических факторов на процесс развития зародышей говорят эксперименты, проведенные с оплодотворенными яйцеклетками позвоночных животных в культуре ткани. Зародыш через несколько часов после оплодотворения яйцеклетки представляет собой шарик, состоящий из трех слоев клеток. Если клетки его наружной поверхности (эктодермы) удалить и поместить в питательную среду, то они превращаются в клетки кожи. Однако если их привести в контакт с клетками среднего слоя (мезодермы), то часть из них дифференцируется и, делясь, превращается в нервную пластинку — зачаток будущего спинного и головного мозга. Долгое время считалось, что только влияние клеток мезодермы управляет перерождением клеток в нервные. Однако недавно установлено, что не все клетки экзодермы готовы к такому перерождению. Был даже выделен фрагмент ДНК, экспрессия которого необходима для дифференцировки клеток. Таким образом, как и следовало ожидать, программа перерождения и развития находится в самих экзодермальных клетках, а мезодерма лишь дает физико-химический сигнал к началу запуска этой программы. Химический носитель этого сигнала выясняется.

Социология

Попытки объяснения механизмов общественной жизни предпринимались в эпоху античности. В XIX и начале XX века в социологии выделился ряд самостоятельных направлений — географическое, демографическое, биологическое и другие. Все эти направления дополняют друг друга, описывая различные стороны социальных процессов.

Компьютерные банки данных социологических опросов и переписей населения дают ключ к прогнозам изменения различных групп населения как для всей планеты в целом, так и для локальных групп в городах и поселках. В промышленно развитых странах количество городских жителей быстро растет, однако общая численность населения стабилизировалась и, по имеющимся оценкам, к 2025 г. возрастет незначительно — с 1,2 млрд. до 1,4 млрд. человек. Население развивающихся стран, возможно, удвоится и будет составлять 6,8 млрд. человек, причем основной прирост произойдет в городских районах. После этого прирост населения будет падать.

Изменение возрастного состава жителей в молодых городах имеет ярко выраженный волновой вид на плоскости «возраст жителей — время развития города» (левый рисунок). Период этих волн определяется репродуктивным временным интервалом смены поколений 25–27 лет и продолжительностью жизни людей. Наличие таких волн приводит в ряде случаев к сложным социальным явлениям. Если город — закрытая для миграции населения система, то для полного исчезновения волн потребуется не менее 160–200 лет. Это своего рода временная возрастная демографическая память о начальных условиях «высадки» пионеров-поселенцев с близкими возрастами. На правом рисунке приведена прогнозируемая динамика роста городского населения по группам стран. Черным отмечены разность численности сельского и городского населения. Предполагается, что к 2025 г. во всем мире городское население по всем группам стран будет превышать сельское.