Jedes Treffen mit etwas Ungewöhnlichem, Unerwartetem, Seltsamem überrascht. Mit etwas, das nicht in den Kopf passt - auch wenn es eine streng nachgewiesene wissenschaftliche Tatsache ist.
Evolution ist kein Fitnessstudio oder eine Institution für edle Mädchen. Die Evolution macht Lebewesen nicht stärker oder schlauer, nur um stärker oder schlauer zu werden, oder damit diese Möglichkeiten ihnen irgendwann in der Zukunft nützlich sein werden. Evolution ist das Ergebnis des Kampfes ums Dasein hier und jetzt. Arten verändern sich genauso sehr, wie sie brauchen, um mit anderen Arten zu konkurrieren und zu überleben - gerade jetzt.
Sowohl das menschliche Gehirn als auch seine Vorstellungen von der Realität sind seit Millionen von Jahren unter eher begrenzten Bedingungen entstanden. Wir alle leben auf demselben Planeten, in einem sehr engen Temperaturbereich, haben mehr oder weniger die gleiche Größe, physiologische Bedürfnisse und verwenden ähnliche Ressourcen. Der Mensch im Evolutionsprozess benötigte niemals Wissen über Sterne oder Moleküle.
In der Naturgeschichte folgte die Suche nach einer Lösung immer der Entstehung eines Problems: zuerst hohe Bäume mit saftigen Blättern, dann lange Hälse in Giraffen. Erst mit dem Aufkommen des Menschen begann "Wissen um des Wissens willen" zu erscheinen, und erst mit dem Aufkommen von Philosophie und Wissenschaft begann die Anhäufung von Wissen, ihre Anwendbarkeit zu antizipieren. Zuerst erforschen wir die Proteine exotischer Quallen - einfach so! - und dann stellt sich heraus, dass diese Proteine bei der Behandlung von Krebs helfen.
Infolgedessen besteht heute eine spürbare Lücke zwischen unserem Wissen und unseren biologischen Fähigkeiten. Kultureller Fortschritt ist viel schneller als biologischer. Und je mehr wir Wissen über das Universum sammeln, desto mehr verlieren wir uns darin: Unser Gehirn kann all dies einfach nicht wahrnehmen.
Um das Missverhältnis zwischen "Herz" und "Verstand" herum bildete sich sogar eine eigene Folklore: alle Arten von unglaublichen Fakten, die zum Staunen und Verblüffen bestimmt waren. In den allermeisten Fällen wird der "Wow-Effekt" auf einfache Weise erzielt: Neuberechnung der Skalen.
Kein einziger Mensch auf der Welt ist zu Alpha Centauri gegangen. Kein Mensch auf der Welt hat ein Elektron gesehen. Die Evolution hat uns nicht mit solchen Fähigkeiten ausgestattet. Aber die Kultur hat uns gelehrt: Wir wissen zum Beispiel, dass die Entfernung zu Alpha - dem sonnennächsten Sternensystem - etwas mehr als 40 Millionen Kilometer oder 4,3 Lichtjahre beträgt.
Die klassische "verrückte Tatsache" manipuliert diese völlig abstrakte Größe für uns, so dass sie weniger abstrakt wird. Er übersetzt es in die alte "Sprache", mit der unser Denken noch funktioniert. Sie können beispielsweise die Entfernung zu Alpha Centauri in Fußballfelder oder die Anzahl der Stufen oder die Benzinkosten umrechnen, wenn Sie diese Strecke mit dem Auto zurücklegen. Schon das Konzept eines "Lichtjahres" ist ein Beispiel für eine Übersetzung von einem völlig unverständlichen in ein etwas verständlicheres.
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Die Komplexität der wissenschaftlichen Wahrnehmung der Realität ist jedoch keineswegs auf Längen, Entfernungen und Mengen beschränkt. Im Gegenteil, es ist viel schwieriger, Tatsachen wahrzunehmen, die dem gesunden Menschenverstand in seiner traditionellen, immer noch „Affen“-Form qualitativ widersprechen.
Fakt Nummer 1. Die Zeit hängt von der Höhe ab
Die vielleicht reichste Quelle für zuverlässige, experimentell verifizierte und praktisch anwendbare, aber völlig verrückte Fakten sind Einsteins Theorien.
Wenn Sie eine Uhr auf die Spitze eines Berges stellen und dieselbe Uhr am Fuße und nach einer Weile vergleichen, wird die Uhr anders laufen. Je weiter von der Erdoberfläche entfernt, desto schwächer ist die Schwerkraft und desto schneller fließt die Zeit. Dies sind nicht nur theoretische Konstruktionen, sondern echte experimentelle Daten, die seit hundert Jahren bekannt sind. Mit einer Uhr genauer bewaffnet, erkannten die Wissenschaftler die Zeitdilatation, ohne den Berg zu besteigen: Etwa dreißig Zentimeter reichten aus, um die Abweichung zu registrieren. Die Menschen im zehnten Stock altern buchstäblich und buchstäblich schneller als die im ersten.
Natürlich sind diese Effekte so gering, dass sie im Alltag keine Rolle spielen. Sie werden jedoch kritisch, wenn die Entfernung von der Erde zunimmt und die Anforderungen an die Genauigkeit der Zeitmessung um ein Vielfaches steigen. Das bekannteste Beispiel sind GPS-Satelliten: Ohne Korrekturen für "Time Warp" wären sie völlig nutzlos.
Die Werke von Albert Einstein gaben der Welt nicht nur die bekannteste physikalische Formel, sondern veränderten auch unser Verständnis der Realität radikal.
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Es geht um die Schwerkraft. Nach Einstein ist es nicht nur eine Kraft, die von einem Teilchen oder einer Welle von einem Punkt zum anderen "abgegeben" werden muss. Dies ist die Krümmung der Raumzeit um Körper, die Masse (und damit Energie) haben. Wenn Sie beispielsweise auf dem Boden stehen und den Ball parallel dazu nach vorne werfen, fliegt er tatsächlich in einer geraden Linie. Da die Erde jedoch ein sehr schweres Objekt ist, bedeutet in ihrer Nähe direkt gekrümmt. Raum und Zeit sind untrennbar miteinander verbunden und nur gemeinsam verzerrt. Daher biegt die Masse der Erde nicht nur die Flugbahn des Balls, sondern verformt auch seine Bewegung in der Zeit. Wenn der Ball zu Boden fällt, "verlangsamt" er sich gleichzeitig aus unserer Sicht.
Fakt Nummer 2. Schwerkraft in der Platte
Mit der Schwerkraft sind viele Kuriositäten verbunden. Es scheint, dass sich Lebewesen seit Beginn der Zeit an die irdische Schwerkraft gewöhnt haben. Aber wenn man es vom Standpunkt der Wissenschaft aus betrachtet, ist die Schwerkraft eines der mysteriösesten - und wesentlichsten - Phänomene im Universum.
Die Schwerkraft ist auch für den Menschen wichtig, nicht nur auf der Erde. Haben Sie jemals gedacht, dass praktisch die gesamte Energie, die lebende Organismen, einschließlich uns, verbrauchen, aus der Schwerkraft stammt? Mit Ausnahme einiger Bakterien und Archaeen erhalten Lebewesen Energie entweder von der Sonne oder indem sie diese essen wer erhielt Energie von der Sonne. Aber woher kommt die Energie der Sonne selbst?
Die Sonne ist ein riesiger thermonuklearer Reaktor, der alles Leben auf der Erde mit Energie versorgt
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Die Sonne ist eine riesige Kugel aus Wasserstoff und Helium. Es ist so groß, dass die Schwerkraft es unter seinem eigenen Gewicht komprimiert. Zur Vereinfachung können wir sagen, dass der Druck im Inneren der Sonne solche Werte erreicht, dass die Wasserstoffkerne mit großer Kraft ineinander gedrückt werden und zu Helium verschmelzen. Während dieser Fusion wird viel Energie freigesetzt. Der Kern der Sonne befindet sich in einem Zustand kontinuierlicher thermonuklearer Explosion, die die Kontraktion des Sterns unter seiner eigenen Masse ausgleicht - andernfalls würde die Sonnenoberfläche weiter nach innen fallen und zusammenbrechen. Nach vielen Jahren erreicht die Strahlung dieser sehr langen Explosion die Oberfläche und dann die Erde. Hier wird es von den Pigmenten von Pflanzen und Bakterien eingefangen, die es in chemische Energie, dh in unsere Nahrung, umwandeln.
Fakt Nummer 3. Wir leben in der Vergangenheit
Die Relativitätstheorie passt nicht in den Rahmen des Üblichen, weil das Leben im Allgemeinen und unsere Evolution im Besonderen mit sehr geringen Geschwindigkeiten ablaufen, bei denen Zeit, Raum und Schwerkraft konstant und stabil erscheinen.
Zum Beispiel ist unser Sinn für das aktuelle Moment mit der gleichen Anpassungsfähigkeit an niedrige Geschwindigkeiten verbunden. Wir spüren keine Pause zwischen dem, was um uns herum geschieht, und dem Moment, in dem wir wahrnehmen, was geschieht. Selbst bei einem Videoanruf nach Australien geben wir der schlechten Internetverbindung die Schuld an der Latenz.
Tatsächlich legt dieselbe spezielle Relativitätstheorie eine klare Grenze für die Geschwindigkeit fest, mit der sich alles bewegen kann - einschließlich beispielsweise digitaler Datenpakete oder Licht von einem Objekt zu unseren Augen. Es ist nicht so, dass das Internet in Australien immer schlecht ist - selbst bei sofortiger Signalverarbeitung wird die Kommunikationsgeschwindigkeit durch die Lichtgeschwindigkeit begrenzt. Unter normalen Bedingungen ist dies nicht wahrnehmbar, aber bei großen Entfernungen ist es ziemlich auffällig.
Für Händler an der Börse können sogar einige Millisekunden Verzögerung kritisch sein. Das bekannteste Beispiel ist die Kommunikation zwischen den Börsen in Chicago und New York. Ein in den 1980er Jahren verlegtes Glasfaserkabel wurde von einer Seite zur anderen geschlungen und lieferte das Signal in 14 ms. Heutzutage kann das gleiche Signal mit Mikrowellenstrahlen in 8 ms geliefert werden, der Zugang zu den Sendern kostet jedoch viel.
Vor einem halben Jahrhundert wurde der Handel an der Börse mit Schreien und Gesten betrieben. Die heutigen Händler konkurrieren mit Lichtgeschwindigkeit
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Ebenso ist unsere Fähigkeit, die Realität wahrzunehmen, begrenzt: Keine Informationen bewegen sich sofort. Aber ein viel wichtigerer Faktor wirft uns sehr weit in die Vergangenheit - die Übertragung eines Nervenimpulses. Im Vergleich zu Licht bewegt sich das Signal entlang des Neurons mit der Geschwindigkeit der Cochlea: 0,5-100 m / s. Infolgedessen wird jedes Signal - von der Netzhaut, dem Ohr, der Haut, der Zunge, der Nase oder den Muskeln - um eine ziemlich merkliche Zeit verzögert: etwa 0,1 s. Unser Bewusstsein lebt in der Vergangenheit. Und er weiß nicht einmal davon.
Fakt Nummer 4. In der Mitte der Überprüfung - leer
Im Allgemeinen ist das Gehirn überraschenderweise in der Lage, die Realität zu vereinfachen, da sonst das Leben äußerst unangenehm wäre. Wenn Sie beispielsweise Ihre Augen gerade mit einem Fernsehbildschirm verbunden haben, erhalten Sie ein invertiertes Bild mit einem leeren Punkt in der Mitte. Dies ist wirklich ein "rohes Bild", das das Gehirn von den Augen erhält. Und nachdem es empfangen wurde, retuschiert es für Ihre Bequemlichkeit.
Die Evolution verbessert uns so sehr wie nötig. Sie hat keinen abstrakten Sinn für Perfektion. Unsere Augen funktionieren gut - warum sie weiter aufrüsten? Warum zum Beispiel den Sehnerv auf der Rückseite der Netzhaut entfernen, wenn es einfacher ist, dem Gehirn beizubringen, es nicht zu bemerken?
Das Gehirn retuschiert nicht nur die "Lücken" in den vom Auge gelieferten Bildern. Aus dem optischen Gerät des Auges ist ersichtlich, dass das Bild verkehrt herum auf den Netzhautbildschirm trifft. Das Gehirn korrigiert auch diese technologische Unvollkommenheit. Und wenn Sie ein spezielles Gerät tragen, das das Bild für einige Zeit umdreht, wird sich das Gehirn bald wieder anpassen: Das Bild wird wieder umdrehen und normal werden, ohne Unannehmlichkeiten zu verursachen. Und wenn Sie dann zum normalen Sehen zurückkehren, wird für einige Zeit der gegenteilige Effekt beobachtet - das Gehirn wird alles in seiner ursprünglichen, umgekehrten Form sehen.
Monty Halls Problem: Zwei der drei Türen verstecken die Ziege, eine das Auto. Der Spieler wählt zufällig Tür 1. Der Moderator öffnet jedoch Tür 3, hinter der sich eine Ziege befindet, und schlägt vor, dass der Spieler seine Meinung zu Nummer 2 ändert. Wenn Sie dem Rat des Anführers folgen, verdoppelt der Spieler seine Chancen
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Fakt Nr. 5. Mathe ist schwieriger als wir denken
Die Vereinfachung der Realität durch das Gehirn muss nicht physisch sein. Die Person hat einzigartige Fähigkeiten für abstraktes Denken entwickelt, einschließlich mathematischer Berechnungen. Aber "biologische Arithmetik" ist nicht immer genau. Aus diesem Grund können aus wissenschaftlicher Sicht strenge, aber aus alltäglicher Logik "verrückte" Tatsachen auch Tatsachen entstehen.
Im Allgemeinen können sogar Pflanzen „zählen“. Sie speichern normalerweise tagsüber Energie und verbringen sie nachts für Wachstum und Stoffwechsel. Durch die Bewertung der Menge der gespeicherten Energie und deren Division durch die verbleibende Zeit bis zum Morgengrauen "berechnet" die Anlage die optimale Verbrauchsrate der Reserven.
Nun, unser Gehirn ist ständig mit Rechnen beschäftigt und berechnet Wahrscheinlichkeiten, Geschwindigkeiten, Kräfte, Gleichgewicht usw. Aber in den letzten Jahrhunderten hat die "kulturelle" Mathematik mit ihren Zahlen und Formeln ein solches unbewusstes "biologisches" erheblich übertroffen.
Statistische Paradoxe sind ein klassisches Beispiel. Stellen Sie sich zum Beispiel eine Spiel-TV-Show vor. Es gibt drei Türen vor dem Spieler, hinter denen sich ein Auto befindet, hinter zwei anderen sind dumme Ziegen. Der Moderator bittet den Spieler, zufällig eine der Türen auszuwählen, um das Auto zu finden. Er wählt zum Beispiel den ersten. Aber der erfahrene Moderator beschließt, die Leidenschaften im Studio noch weiter zu intensivieren und öffnet statt der ersten die dritte Tür und zeigt allen, dass sich dahinter eine Ziege befindet. Und dann fragt der Moderator den Spieler: "Möchten Sie Ihre Meinung ändern?"
Es scheint, dass sich nichts geändert hat: Das Auto kann immer noch hinter der ersten und zweiten Tür stehen. Warum deine Meinung ändern? - Der Spieler denkt nach. Er fühlt eine unerschütterliche Entschlossenheit - während der Evolution hat das Gehirn sie in jeder schwierigen Situation miteinander verbunden. Die meisten Leute werden das Angebot des Gastgebers ablehnen.
Eine einfache mathematische Berechnung zeigt jedoch: Es ist paradox, aber wenn Sie in dieser Situation zur zweiten Tür wechseln, verdoppelt sich die Chance, das Auto zu gewinnen! Eine Analyse der Gründe für das Monty Hall-Paradoxon würde den Rahmen dieses Artikels sprengen. Sie können dies jedoch experimentell überprüfen - indem Sie das "Spiel" einfach viele Male wiederholen und die Häufigkeit des Sieges in jeder der Situationen berechnen.
Es gibt viele ähnliche Beispiele. Zum Beispiel ist es sehr schwierig, unserem mathematisch naiven Gehirn zu erklären, dass sich die Interpretation dieser Daten in das Gegenteil ändern kann, wenn Sie zwei verschiedene Datengruppen zu einer kombinieren.
Angenommen, es gibt eine Zulassung an der Fakultät für Philologie und Mathematik. 80 Frauen bewarben sich an der philologischen Fakultät, von denen 30 eintraten, und 20 Männer, von denen 5 eintraten. 15 von 20 Frauen und 50 von 80 Männern traten in die Fakultät für Mathematik ein. Wenn wir alle Bewerber zusammen zählen, stellt sich heraus, dass 45% der Bewerber und 55% der Bewerber akzeptiert wurden. Es gibt Diskriminierung aufgrund des Geschlechts! Übrigens stand die University of California in Berkeley 1973 vor einem ähnlichen Problem - der Fall wurde sogar vor Gericht gestellt.
Das Gericht hat es glücklicherweise herausgefunden: Wenn Sie die Daten separat betrachten, ändert sich die Situation dramatisch. In unserem Beispiel wurden in der Philologie 37,5% der Frauen gegenüber 25% der Männer und in der Mathematik 75% der Frauen gegenüber 62,5% der Männer eingeschlossen. Frauen haben überall besser abgeschnitten als Männer - aber ohne Aufteilung in Abteilungen sehen die Daten umgekehrt aus.
Wir analysieren, berechnen und interpretieren die Welt um uns herum jede Sekunde. Auch wenn etwas völlig offensichtlich erscheint, dürfen wir nicht vergessen, dass unser Gehirn trotz aller Vorzüge alles andere als perfekt ist.
Fakt Nummer 6. Unser engster Verwandter ist eine einzellige Mikrobe
Schließlich kann eine separate Gruppe von "gebratenen Fakten" auf dem Jonglieren mit bekannten, wenn auch völlig künstlichen Kategorien beruhen - Produkten unserer eigenen Kultur.
Biologen streiten sich seit mehr als hundert Jahren über die Bedeutung des Begriffs "Spezies". Bei höheren Organismen ist das Problem etwas einfacher: Während der sexuellen Fortpflanzung kann leicht überprüft werden, ob sich Arten miteinander kreuzen und fruchtbare Nachkommen hervorbringen können. Aber was ist mit Bakterien und anderen einzelligen Organismen, die sich vermehren, indem sie einfach ihre eigenen Zellen teilen?
Die Antwort auf diese Frage wird niemals sein, da die Natur nichts mit unserer Definition der Art zu tun hat. Wir entwickeln selbst Definitionen und streiten uns dann darüber, wenn die Realität nicht in ihren Rahmen passen will.
1951 wurde der afroamerikanischen Henrietta Lacks eine Probe von Uterustumorzellen entnommen. Die Patientin starb einige Monate später an Krebs, aber ihre Zellen lebten weiterhin in einem Reagenzglas - dies war das erste Mal, dass Wissenschaftler ein solches Experiment erfolgreich durchführten (mehr über diese erstaunliche Geschichte haben wir in der Januar-Ausgabe 2014 im Artikel "Das ewige Leben von Henrietta Lacks" geschrieben). …
Seitdem ist eine große Anzahl anderer unsterblicher Zelllinien entstanden, aber HeLa-Zellen leben weiterhin in Kultur und werden von Tausenden von Labors in der wissenschaftlichen Forschung verwendet. Seit 60 Jahren wird ihre Anzahl bereits in Tonnen gezählt, sie haben eine Menge Mutationen und Chromosomenanomalien angesammelt (HeLa hat normalerweise 76 bis 80 Chromosomen im Vergleich zu 46 beim Menschen) und im Allgemeinen sind sie ziemlich weit von der üblichen menschlichen Zelle entfernt.
Viele Biologen glauben, dass HeLa-Zellen und dergleichen keine Art von Homo sapiens darstellen, sondern andere einzellige Arten, die uns genetisch sehr nahe stehen, aber getrennt und unabhängig von einer Person existieren. Andere sind mit ihnen nicht einverstanden: Eine solche Art (für HeLa-Zellen wurde sie Helacyton gartleri genannt) passt nicht in einen harmonischen Evolutionsbaum, in dem einzellige Mikroben vor Milliarden von Jahren von Tieren getrennt wurden und seitdem unterschiedliche Wege mit ihnen gegangen sind. Wenn wir HeLa als separate Spezies erkennen, muss das Auftreten eines Krebstumors als evolutionäres Ereignis betrachtet werden!
HeLa-Zellen
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Warum aber nicht? Krebszellen resultieren aus Mutationen, die es ihnen ermöglichen, sich schnell zu teilen. In den meisten Fällen wird dies vom Immunsystem unterdrückt. Einige Zellen können jedoch "durchbrechen" und sich weiter vermehren, ohne auf den Rest des Organismus zurückzublicken. Warum ist dies keine natürliche Auswahl besonders erfolgreicher rebellischer Zellen, die plötzlich beschlossen haben, die Mehrzelligkeit aufzugeben?
Die wissenschaftliche Realität kann unverständlich, seltsam und widersprüchlich sein. Dies ist die Schuld unseres eigenen Gehirns: seine Grenzen, Konventionen, Gewohnheiten und biologischen "Einstellungen". Macht die Wissenschaft dadurch weniger Spaß? Das Erkennen eigener Grenzen ist immer der erste Schritt zu etwas verdammt Interessantem.
Nikolay Kukushkin