Кілограм вимірюватимуть інакше. Як і апмер, кельвін та моль

21 Травня 2019
наука реформація

Із 20 травня еталоном вимірювання ваги перестане бути матеріальний предмет – циліндр зі сплаву платини та іридію. Його замінили «балансом Кіббла» або ж «вагами Ватта». Змін також зазнають ампер, кельвін та моль.

16 листопада 2018 року учасники 26-ї Генеральної конференції із мір та ваг, яка пройшла у Парижі, прийняли історичне рішення про перевизначення чотирьох зі семи основних одиниць Міжнародної системи одиниць (СІ) – кілограма, ампера, кельвіна і моля.

Раніше кілограм був офіційно масою циліндра, зробленого з платино-іридієвого сплаву. Він перебуває у вакуумній посудині у Франції – кожні 40 років його витягають, щоб він зміг послужити як інструмент калібрування для інших вантажів. Але результати кількох міжнародних звірень національних копій, виготовлених із того ж матеріалу, показали: їхні маси змінюються щодо головного еталона у діапазоні ± 50 мікрограмів за 100 років. Попри абсолютно стерильні умови, ідеально точний кілограмовий циліндр однаково припадає пилом і брудом, а його чистка призводить до стирання частинок сплаву.

Порівняти зміну маси сплаву немає з чим. Попри, на перший погляд, незначні зміни, для багатьох типів вимірювань таке відхилення може привести до некоректних результатів. Також циліндр-еталон може розплавитися під час пожежі чи зникнути іншим способом, тож науковці вирішили підстрахуватися.

Тепер кілограм визначатимуть за допомогою постійної Планка, однієї з базових у квантовій фізиці. Щоб її визначити та отримати еталон електромагнітного кілограма, використають прилад під назвою «баланс Кіббла» або «ваги Ватта» – за допомогою нього вимірюють три показники: швидкість котушки, струм і напругу. Масу об’єкта можна знайти шляхом рівності електричної та механічної сил.

Завдяки новим визначенням кілограма кожна країна зможе відтворювати еталон самостійно в будь-який час, не вдаючись до звірки із головним примірником.

Для нового визначення ампера (одиниці виміру сили електричного струму) вчені вирішили зафіксувати не тільки чисельне значення постійної Планка для кілограма, а й чисельне значення електричного заряду. Старе визначення було засноване на вимірі сили, що діє на паралельні провідники зі струмом. Нове виражається тільки через одну постійну – заряд електрона.

Одиниця температури – кельвін – до сьогоднішнього дня визначалася як 1/273,16 термодинамічної температури потрійної точки води. Нове визначення Кельвіна засноване на постійній Больцмана, яка тепер точно дорівнює 1,380649 × 10-23 Дж × K-1 (джоулів на кельвін).

Моль до цього часу був прив’язаний до кількості атомів у 0,012 кілограма стабільного вуглецю-12, тобто був пов’язаний із масою. У новій версії системи СІ він буде визначений через зафіксовану постійну Авогадро, тобто буде дорівнювати 6,02214076×1023 частинок.

21 Травня 8:52
наука реформація
Найцiкавiше на сайтi

Геній генів: як наука навчилась творити суперлюдей і чому це лякає саму науку

CRISPR Cas9 — це складна назва простої та дешевої технології редагування геному, яка кардинально змінила можливості молекулярної біології. Ця система дозволила вченим серйозно говорити про перемогу над раком, ВІЛ та вірусом Зіка, спадковими генетичними захворюваннями та малярією. Завдяки CRISPR Cas9 можна здійснити аграрну революцію або «запрограмувати» собі ідеальну дитину. Фактично ця технологія кинула людству виклик на наукових, етичних, соціальних та політичних фронтах. Platfor.ma спробувала розібратися, чого в ній більше: корисного чи небезпечного.

Ланцюг ДНК — як намисто, де структурні елементи, нуклеотиди, зібрані в унікальній послідовності. Це намисто пасує саме вам і визначає ваше життя. Коли в послідовності всі намистини складені правильно, організм працює добре. Але коли туди втручаються віруси або мутації, гармонійна послідовність руйнується і людина хворіє. Вчені з’ясували, що організмові боротися з вірусами допомагає dream-team: CRISPR та білки Cas9. Ці круті хлопці в парі можуть «вирізати» з геному частинки вірусу, зупинивши зовнішнє вторгнення в клітину.

CRISPR — це імунна система багатьох одноклітинних, яка рятує мікроорганізми від вірусів. Розшифровується як Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats (короткі паліндромні повтори, регулярно розташовані групами). Це необхідно знати, тому що між повторами містяться важливі частини — спейсери (проміжки). Вони несуть інформацію про чужорідні елементи, які колись проникали в клітину або в її пращурів.

Тобто CRISPR — це такий собі колекціонер, в якого є знімки усіх вторгнень в клітину. Він також турбується про оновлення своєї колекції. А Cas9 — це вже справжній ювелір, який за допомогою знімків вишукує на 100% ідентичні послідовності та вирізає їх із ланцюга ДНК. Потім ланцюг відновлюється і заповнюється правильними комбінаціями нуклеотидів.

Емануель Шарпентьє

У 2012-му науковці Емануель Шарпентьє та Дженіфер Дудна запропонували самостійно програмувати РНК для колекції, щоб Cas9 впізнавав і видаляв саме ті ділянки гену, які потрібно науковцям. Приблизно тоді ж інші дослідники встановили, що така технологія може спрацювати не лише в бактеріях, а й у людському організмі. Коли ж стало відомо, що цей відносно недорогий та ефективний спосіб редагування геному дійсно працює, учені по всьому світові розпочали найрізноманітніші дослідження.

Наука vs Science: бесіда вчених з України та США про вирощування мозку, Нобеля і хайп

АвторОльга Маслова
11 Жовтня 2018

Нещодавно в цифровій лабораторії FabLab Fabricator на території UNIT.City пройшла конференція з новітніх методів у біотехнологіях Single-cell RNABIO. Біологиня та популяризаторка науки Ольга Маслова спеціально для Platfor.ma поговорила з українцем Олександром Щегловітовим, який досліджує мозок в Університеті Юти, про красу наукових досягнень, медичні спекуляції в медіа, ставлення до біохакерів та альтернативний нобелівський сценарій цього року.

Ольга Маслова, біологиня та популяризаторка науки

– Які у вас враження від конференції?

– До мене підходять люди і запитують деталі з приводу методик, якими ми користуємось. Чув дуже грамотні питання, і видно, що всі ці люди цікавляться наукою, вони в курсі останніх тенденцій. Дуже багато молоді. Дуже круто.

– Як світоглядно відрізняється наукова діяльність в Україні і США? Я не питаю про обладнання чи фінанси, а саме стратегічно у чому найбільша відмінність?

– Напевно, найбільша відмінність у стратегії фокусування. У Штатах є проект – певна задача, конкретна мета, на шляху до якої виконуються покроково завдання. За ними звітують, наприклад, щороку, якщо проект на 5 років, є чітка фінансова прив’язка групи до теми. Проекти часто фінансуються державою і важливо, щоб все було чітко. У певній мірі це схоже на роботу ІТ-компаній.

В Україні у цьому плані, з одного боку, більше свободи, з іншого – якщо у науковця не вистачає власної мотивації щось робити, то все може звестись до відсижування на роботі без певних результатів. Коли я працював в інституті Богомольця, то часто затримувався допізна, бо весь час щось потрібно було доробляти ввечері, і мені вистачало на це мотивації.

– У багатьох країнах, у Штатах зокрема, на популяризацію науки виділяються кошти, і ця діяльність вважається престижною. У нас все поки що або на волонтерських засадах, або це перетворюється на роботу, яку важко поєднувати з дослідженнями.

– Популяризація науки – це дуже важливо. У США при наукових установах є маркетинговий відділ, який постійно контактує з вченими, він знає особливості діяльності установи, і якщо, наприклад, має вийти якась стаття у престижному науковому журналі з достойними результатами, то цей відділ заздалегідь готує матеріали для спілкування з журналістами та роз’яснює сенс роботи суспільству.

Наука робиться за державні гроші – гроші платників податків, тому важливо давати їм інформацію про цінність та суть діяльності наукової установи. Звісно, при цьому необхідно враховувати, що інформація для різних верств має бути подана дещо різною мовою і для цього потрібні спеціальні компетентні «перекладачі», бо дуже багато питань вкрай складно пояснити неспеціалістам.  

– Напевно, це оптимальний підхід, і не дивно, що саме у США так багато всесвітньо відомих популяризаторів.

– Так-так, багато наукових установ мають свої сторінки у соцмережах, багато де є газети, радіо тощо. Всі зацікавлені у тому, щоб досягнення науки транслювались корректно та зрозуміло, і для цього випускають інтерв’ю з науковцями, тримають усіх у курсі тем, над якими працюють у лабораторіях. Важливо тримати цей зв’язок між суспільством та наукою.

© facebook.com/Fabricator.me
© facebook.com/Fabricator.me

– При неякісному перекладі з наукової мови на «побутову» з’являються інколи курйозні, а інколи й сумні помилки. Найяскравішим прикладом є моє улюблене «вчені виростили мозок». Одвічна плутанина між органами й органоїдами (скупченнями клітин, що відповідають за низкою параметрів певним органам) призводить до нескінченного «вирощування» всього підряд. Скільки б доповідей популярного формату я не робила про тканинну інженерію і дотичні галузі – все одно час від часу у ЗМІ ми читаємо подібні заголовки. І так, мені вдалось знайти згадку про те, що «Алекс Щегловітов виростив мозок». А чим ви насправді займаєтеся?

– О, ні! Ми не вирощуємо мозок, звичайно. Я розумію, чому люди так спрощують – бо це дійсно дуже складна тема і хочеться  якось дати уявлення про напрям, але потрібно все ж це робити корректно. Ми працюємо з органоїдами, які для спрощення часто називають тут, у американських матеріалах для ненауковців, «mini-brain» – тобто підкреслюють, що це щось дуже малесеньке й беруть у лапки, щоб не було асоціацій з повноцінним органом і думками про трансплантацію. Якщо людина, наприклад, не знає що таке кора мозку, то їй немає сенсу пояснювати деталі. Тому слово «міні» і лапки – рятують.

– На жаль, українською і російською ми часто бачимо «виростили мозок» без усіляких лапок.

– Це дуже сумно, бо, знов таки – ні-ні-ні, ми мозок не вирощуємо і без лапок такими висловами тут не розкидаються. Що ми насправді робимо – то це нейрональну тканину зі стовбурових клітин. І ми досліджуємо різні клітини у цій тканині: як вони з’являються із стовбурових клітин, як вони поєднуються одна з одною та як різні гени експресуються, проявляються у різних клітинах (чи не експресуються – наприклад, певні гени, що асоційовані з певною неврологічною або психіатричною патологією).

– Насправді це чудовий приклад того, що інколи необов’язково робити щось, що відповідає гучним заголовкам, бо реальна робота може бути ще більш захопливою і корисною. Моя мрія – щоб люди цінували наукові здобутки без перебільшень і прикрас, з усвідомленням краси від того, що реально робиться. Чим більше люди чують гіперболізацій, тим менше сприймають «натуральні» досягнення. Тому я за роз’яснення елегантності всього, що роблять науковці насправді, щоб знизити попит на суперсенсації.

– Згоден. Більше того, скажу, що наші розробки лише мають потенціал, якщо говорити про клінічний напрям. Але важливо висвітлювати і ті роботи, які ще не мають якогось прямого виходу на клінічний результат, але які є дуже перспективними.

Якби мене зараз запитали, чи вилікували вже щось за допомогою даних у нашому напрямку, я б сказав – ні. І потенційні відкриття ще попереду. Але перспективи є! Ми беремо людські клітини (а мозок людини і миші кардинально відрізняється, тому це вкрай важливо, і багато препаратів, що виправдали себе на тваринах, у лікуванні людей не дали очікуваного ефекту), створюємо органоїд, що дозволяє нам щось нове зрозуміти у фізіології, у процесах розвитку мозку саме у людини, і можемо прослідкувати за механізмами розвитку якоїсь хвороби. Тобто ми точно на шляху до чогось дуже цікавого і революційного, але поки що ще не у фінальній точці.

Як науку запросили на каву: історія напою та вченого, які змінили світ

В рамках лекторію викладачів Могилянки, організованого KMArt Yard, викладач кафедри філософії НаУКМА та Могилянської школи журналістики Михайло Кольцов розповів маловідомі факти про те, яким чином кава-хаузи стали альтернативою університетам, чому світ змінив погляд не у небо, а під ноги і як вчений Роберт Гук збудував Лондон завдяки каві.

Колись був світ, в якому не було кави. Лише у XV столітті вона з’явилась у басейні Червоного моря і тільки у XVI почала поширюватися як суто турецький напій. Британці дізналися про неї у 1600-му році, коли один священик згадав каву у описі того, чим турки займаються у вільний час. У цьому, власне, найбільший парадокс цього напою. Він був принципово чужий європейській культурі, але при цьому сформував європейську наукову культуру завдяки кава-хаузам.

Вчені намагалися пояснити цей парадокс із кількох точок зору. З психологічної, кава – як будь-який наркотик – може стимулювати зв’язки між людьми. З економічної – купувати і продавати каву було вигідно. Однак яким чином кава, яка була абсолютно чужа Європі, стала настільки важливою? Варто зауважити, що через відсутність питної води Європа до XVIII ст. була перманентно п’яною. Пиво було не просто напоєм, яке п’ють в барах – воно було замінником прісної води.

На початку XVII ст. в Британії почала формуватися спершу маргінальна культура так званих віртуозів. Це були люди, які цікавилися дивними і екзотичними речами – тим, що прийшло з Індії, африканських країн, Отаманської імперії. Два найбільші представники, які сформували цей культ – це Томас Говард (був наближений до королівського двору, але через те, що висловлювався проти релігії, його звідти вигнали) та Френсіс Бекон (м’яко кажучи, він попався на корупції, через що його теж вигнали). Ці двоє говорили про одне й те саме: людина здатна розвивати себе, якщо вона буде звертати увагу на ті речі, які відрізняють її від усього іншого. Тоді з’явилася потреба пояснити, яким же чином можна цікавитися тим, що лежить за межами вашого розуміння.

У 1624-му році Френсіс Бекон пише невеличку роботу, яку він так і не закінчив, під назвою «Нова Атлантида». У ній він формує своє утопічне бачення того, яким чином може існувати подібне суспільство. У цьому трактаті Бекон вказує на одну цікаву річ: суспільство може існувати тоді, коли воно здатне накопичувати. експериментувати і формувати знання. Але для того, щоб робити останнє, потрібні особливі умови. Однією з них було створення спеціального приміщення – так званого храму Соломона, на кухні якого готуватиметься спеціальний напій.

В 1650-му році у Британії з’являється перший кава-хауз – місце, де спеціально розливають каву. Спочатку він був схожий на звичні для британців алко-хаузи. Найцікавіше те, як і де саме він виник. Це сталося в Оксфорді неподалік від університету – у місці, де можливий інтелектуальний діалог між студентами та викладачами. Відкрив його чоловік на ім’я Яків, і назвав його просто: «Ангел». Тому про перший кава-хауз так і кажуть: це ангел, якого відкрив Яків у Оксфорді.

На початку свого існування кава-хаузи використовувалися з лікувальними цілями. Френсіс Бекон, наприклад, пив каву від головного болю. Але студенти Оксфорду дуже швидко перетворили заклади на інтелектуальні клуби. Вже у 1652-му році кава-хауз з’являється у Лондоні.

Зараз ми б назвали це публічним простором – так, це був перший open space. Тоді вже була доволі сильна клубна культура – аристократи з аристократами, бідні в алко-хаузах. Але у кава-хаузах цієї соціальної сертифікації не було. Ти платив один пенні і спокійно пив каву – не мало значення, хто ти. Кава-хауз зруйнував межу між багатими і бідними, він перетворив філіжанку кави на спосіб дискусії між інтелектуалами.

Саме в таких кава-хаузах почалися збори Королівського наукового товариства. Справа у тому, що у той час наука була дуже слабенькою. В університетах вона зводилася до переписування та переказування творів Арістотеля. У викладачів та студентів виникла потреба десь збиратися та обговорювати різні наукові винаходи та цікавинки. З цим пов’язано те, що кава-хаузи, які найбільше для цього підходили, почали виникати біля книгарень.

«Наш мозок – наркоман і лінтюх»: науковиця про секс і кохання

Що таке кохання з хімічної точки зору? Чим самозадоволення відрізняється від партнерського сексу? Чому порно – це супердоза наркоманії? Ці та інші питання обговорювали під час конференції «Пристрасть. Відверто про науку та секс», яку організувала платформа NaukRoom. Спеціально для проекту «Тойво» ми записали найцікавіші думки біологині Ольги Маслової.

Наш мозок – наркоман і лінтюх. Він шукає задоволення найкоротшим шляхом, і щойно його знаходить, намагається повторювати – більше, частіше, жорсткіше, з підвищенням інтенсивності. За це відповідає купа речовин у нашому тілі: це і дофамін, і адреналін, норадреналін і багато всього іншого.

Схема виникнення кохання у людей зазвичай включає такі етапи, як пристрасть, тяжіння, магнетизм один до одного, далі – звикання, а потім такий затишний етап. Проте все не завжди лінійно. Інколи навпаки може спершу з’явитися дружнє притяжіння, яке потім переросте у щось інше. Інколи навпаки спершу з’являється тяжіння сексуальне, потім спадає, потім знову поновлюється. Все це може виникати у різних комбінаціях.

Чому ми так часто акцентуємо увагу на тому, що кохання дуже схоже на дію якихось речовин? Тому що дійсно, якщо відірватися від романтики і сердечок, ми побачимо, що закохана людина поводить себе, як людина, яка звикла використовувати певні стимулятори – кофеїн, наприклад. На це вказують певні фізіологічні ознаки: розширені зіниці, спітніння, серце починає битись частіше. Найбільша схожість у тому, що і після кохання, і після вживання чогось є так званий період відміни, ломка і тому подібні речі. Романтично це називають тугою за коханим чи якимись такими речами, але фізіологічно те ж це саме.

За кохання відповідає в тому числі й малесенька молекула фенілетиламіну, яка є складовою багатьох інших речовин, в тому числі й амфетаміну. А ще – шоколаду. Саме з нею пов’язане відчуття ейфорії.

Ольга Маслова, кандидатка біологічних наук, співзасновниця проектів Nobilitet и Needorium

Була одна наукова робота, яка пов’язувала усі процеси, що відбуваються під дією наркотичних речовин, із тими процесами, які ми переживаємо у стані закоханості. Ця робота на повному серйозі порівнювала такі речі: трошки збочений стан контролю, коли ми не здатні себе контролювати, якщо залежні від якоїсь речовини й так само залежні від кохання, а також вплив на соціальний стан. Погодьтесь, коли ми закохані, ми хочемо більше часу проводити із коханою людиною, аніж із іншими – батьками, друзями.

Також звернули увагу на ризиковане вживання. У випадку із наркотичними речовинами люди зазвичай розуміють, що потрібно бути обережним. Про любов – ні, інформації, що це некорисно, немає. Навпаки, вважається, що це класно. За цією ознакою дві теми у порівнянні нібито не збігаються. У відповідь на цю роботу навіть з’явилась інша, в якій йшлося про те, що ідея порівнювати стани закоханості та залежності від наркотичних засобів – негативна, адже це може спотворити саму ідею кохання, відчуття близькості з коханою людиною, деромантизувати думки про кохання.