Как работает эффект Мпембы и что такое прионы: 8 загадок, которые до сих пор вызывают бурные дискуссии в научном сообществе

Прогресс не стоит на месте, и учёные совершают открытия буквально каждый день. Но вместе с открытиями у них появляется всё больше вопросов об устройстве мира, и многие из них вызывают бурные дискуссии в научном сообществе.

Как из хаотичных молекул появилась жизнь

Пожалуй один из самых важных и до сих пор нерешённых вопросов — как возникла жизнь. В начале формирования Земли на ней не было жизни, и проходили только спонтанные химические реакции из беспорядочно взаимодействовавших между собой атомов и молекул. Те создали первые органические вещества, вроде сахаров и аминокислот, из которых впоследствии возникли первые одноклеточные.

То, как именно возникли органические вещества, а после преобразовались в простейших существ, остаётся для науки загадкой. Было проведено множество экспериментов с целью получить органические вещества из неорганических, но пока что учёные не смогли сделать этого даже на современном оборудовании.

Как работают катализаторы

Катализаторы — это вещества, которые ускоряют химические реакции без каких-либо изменений в своей структуре. То есть они не расходуются в процессе реакции, при этом усиливая её. Катализаторы используются с древних времён и сегодня встречаются во всех сферах, от производства продуктов питания до тяжёлой промышленности. К примеру, дрожжи тоже являются катализатором.

Хотя следствие применения катализаторов известно, почему они работают — не ясно. Вопрос вызывает и то, почему катализаторы не расходуются во время химической реакции.

Что происходит внутри атома

Как мы уже сказали ранее, в прошлом даже само существование настолько мелких частиц, как атомы, подвергалось критике. Теперь же мы знаем и о более мелких частицах, но до сих пор не понимаем, что происходит внутри атома.

Наука знает, что атом состоит из практически пустой внешней оболочки с электронами и плотно упакованного ядра с протонами и нейтронами. Но не ясно, как ведут себя протоны и нейтроны внутри ядра.

Как работают сверхпроводники

Все материалы имеют определённое сопротивление электричеству, которое сохраняется даже при их охлаждении до экстремально низких температур. Проще говоря, даже если охладить проводники до практически абсолютного нуля, они всё равно будут расходовать часть энергии на нагрев.

Но более 100 лет назад была обнаружена сверхпроводимость некоторых материалов, к примеру, ртути, свинца и олова, при определённых условиях. Известны несколько сотен как чистых элементов, так и сплавов и керамик, которые имеют сверхпроводимость. То есть они теряют всё своё электрическое сопротивление, не тратя часть энергии на нагрев.

Не ясно, как это работает, ведь сверхпроводники ведут себя по-разному в разных условиях, так что сложно проследить определённую последовательность. Учёные считают, что сверхпроводимость имеет отношение к квантовой механике, так как существующие физические модели не в состоянии описать это явление.

В чём секрет строения стекла

Мы сталкиваемся со стеклянными изделиями ежедневно и совершенно не обращаем на них внимания, разве что, если они разбиты и представляют для нас опасность. Это единственный материал, который одновременно обладает физико-механическими свойствами твёрдого тела и сверхвязкой жидкости. То есть стекло выглядит как твёрдое тело кристаллического типа с предсказуемыми свойствами и статической формой, но внутри него молекулы неупорядочены, будто бы это жидкость.

На данный момент человечеству не известен ни один рукотворный материал, имеющий похожие свойства.

Что такое прионы

Прионы, как отдельные инфекционные патогены, были открыты в 1982 году. Эта категория возбудителей болезней отличается от бактерий и вирусов тем, что, по сути, является просто неправильно уложенными белками, не содержащими нуклеиновые кислоты.

Встречая на своём пути нормальную клетку, прион способен превратить её в себе подобный патоген, неправильно сворачивая в ней молекулы. Превращённая клетка, в свою очередь, заражает другую, вызывая цепную реакцию. Причём прионы — единственные патогены, размножение которых проходит без участия нуклеиновых кислот.

Учёным пока что неизвестен химический состав прионов и то, почему они себя так ведут, ведь, по сути, они ничем не отличаются от обычных белков, кроме того, что их молекулы неправильно сложены.

Как работает эффект Мпембы

Многие удивляются, почему горки и катки зимой заливают горячей водой, ведь она, по идее, должна замерзать дольше, чем холодная. В 1963 году школьник из Танганьики, Эрасто Мпемба, совместно с профессором физики Деннисом Осборном, провёл эксперимент, в ходе которого выяснилось, что горячая вода, по какой-то причине, замерзает быстрее, чем холодная. В 1969 году этот эффект был описан в журнале Physics Education, и учёные стали ломать головы на тему того, почему так происходит.

Существует множество вариантов ответа на данный парадокс, от испарения до разницы в энергии, запасённой в водородных связях, но до сих пор нет единого решения данной загадки.

Почему железная колонна в Дели не ржавеет

Если будешь в индийском городе Дели, то увидишь там семиметровую железную колонну чёрного цвета. Кажется, что в ней нет ничего примечательного, если бы не факт, что ей 1600 лет, и при этом на ней практически нет коррозии.

Высказывалось предположение, что она изготовлена из нержавеющей стали, что для 4-5 века нашей эры было недоступной технологией. Так же некоторые учёные считают, что высокая стойкость к окислению связана с чистотой железа, так как колонна почти полностью состоит из этого материала, практически не имея посторонних примесей. Ещё одна теория — особые климатические условия в месте, где установлена колонна.

В любом случае, исследования железной колонны продолжаются, и учёные пока что не пришли к единому мнению на счёт её стойкости.