science
3 Problem z ciałem: Prawdziwy problem matematyczny stojący za serią Netflix
„Problem trzech ciał” to wielowiekowy problem fizyczny, który przyprawił nawet Izaaka Newtona o ból głowy.
Opisuje orbity trzech ciał, takich jak planety lub gwiazdy, które znajdują się pod wpływem wzajemnej grawitacji.
Problem jest nierozwiązywalny i doprowadził do rozwoju teorii chaosu.
Serial Netflix „3 Body Trouble” może być serialem science-fiction, ale nazwa pochodzi od rzeczywistego problemu matematycznego, który intryguje naukowców od końca XVI wieku.
W fizyce problem trzech ciał odnosi się do ruchu trzech ciał uwięzionych w wzajemnym przyciąganiu, na przykład w układzie trzech gwiazd.
Może to wydawać się proste, ale gdy już zagłębisz się w matematykę, orbity poszczególnych obiektów bardzo szybko się komplikują.
Przeczytaj także
Układy dwuciałowe i wielociałowe
Prostsza wersja to układ dwóch obiektów, takich jak gwiazdy podwójne. Układy dwuciałowe mają okresowe orbity. Oznacza to, że są matematycznie przewidywalne, ponieważ zawsze podążają tą samą ścieżką. Dlatego znając początkowe położenia i prędkości gwiazd, można obliczyć, gdzie były lub będą w przestrzeni kosmicznej w przeszłości i w przyszłości.
Jednak dodanie trzeciego ciała na tyle blisko, aby możliwa była interakcja, powoduje chaos, powiedział Shane Ross, profesor inżynierii lotniczej i morskiej w Virginia Tech. W rzeczywistości prawie niemożliwe jest dokładne przewidzenie orbit układu składającego się z trzech lub więcej obiektów.
Chociaż dwie planety krążące wokół siebie mogą wyglądać jak diagram żył z nakładającymi się orbitami eliptycznymi, podobieństwo Ścieżki trzech oddziałujących na siebie obiektów często przypominają plątaninę spaghetti. Ich trajektorie nie są na ogół tak stabilne, jak systemy zawierające tylko dwa ciała.
Wszystkie te niepewności sprawiają, że tak zwany problem trzech ciał jest w dużej mierze nierozwiązywalny, mówi Ross. Ale są pewne wyjątki.
Przeczytaj także
Problem trzech ciał ma ponad 300 lat
Problem trzech ciał sięga czasów Izaaka Newtona, który opublikował swoje Principia w 1687 r. W tej książce matematyk odkrył, że planety krążą wokół Słońca po eliptycznych orbitach. Wydaje się jednak, że grawitacja Jowisza wpływa na orbitę Saturna.
Problem trzech ciał nie dotyczył tylko odległych planet. Narzekał, że próby zrozumienia fluktuacji ruchów Księżyca przyprawiały Newtona o prawdziwy ból głowy.
Przeczytaj także
Ale Newton nie rozwiązał całkowicie problemu trzech ciał. Pozostało to matematyczną zagadką przez prawie 200 lat.
W 1889 r Nadany Szwedzki magazyn przyznał matematykowi Henriemu Poincarému złoty medal i 2500 koron szwedzkich, co stanowiło wówczas około półrocznej pensji. Profesorowie Odpowiada to jego esejowi na temat problemu trzech ciał, który stał się podstawą zupełnie nowej teorii matematycznej Teoria chaosu.
Według teorii chaosu niepewność co do początkowych warunków układu, takich jak masa czy prędkość obiektu, stale się rozprzestrzenia, czyniąc przyszłość coraz bardziej nieprzewidywalną.
Potraktuj to jak skręcenie w złą stronę podczas podróży. Jeśli na końcu podróży skręcisz w lewo zamiast w prawo, prawdopodobnie będziesz bliżej celu, niż gdybyś popełnił błąd na początku.
Czy potrafisz rozwiązać zadanie matematyczne?
Przeczytaj także
Rozwiązanie problemu trzech ciał pomogłoby naukowcom śledzić ruchy meteorytów i planet, w tym Ziemi, w odległej przyszłości. Nawet stosunkowo niewielkie ruchy naszej planety mogą mieć duży wpływ na nasz klimat, mówi Ross.
Chociaż problem trzech ciał jest uważany za matematycznie nierozwiązywalny, istnieje Rozwiązanie Dla niektórych scenariuszy. Właściwie matematycy już coś znaleźli. Na przykład trzy obiekty mogą obracać się równomiernie w ósemce lub w równych odległościach wokół pierścienia. Obydwa są możliwe, w zależności od pozycji początkowej i prędkości obiektów.
Jednym ze sposobów poszukiwania rozwiązań jest „Ograniczony” Problemy trzech ciał, w których dwa główne ciała (takie jak Słońce i Ziemia) oddziałują ze sobą, a trzecie ciało o znacznie mniejszej masie (takie jak Księżyc) powoduje mniejsze zakłócenia grawitacyjne. W tym przypadku problem trzech ciał wygląda bardzo podobnie do problemu dwóch ciał, ponieważ Słońce i Ziemia stanowią większość masy w układzie.
Jeśli jednak spojrzeć na system trzygwiazdkowy, taki jak ten w serialu Netflix „3 Body Issues”, jest on znacznie bardziej skomplikowany.
Przeczytaj także
Komputery mogą również przeprowadzać symulacje znacznie wydajniej niż ludzie, ale ze względu na związaną z nimi niepewność wyniki są zwykle niedokładne przybliżony Orbity.
Ross powiedział, że znalezienie rozwiązań problemów trzech ciał ma również kluczowe znaczenie w podróżach kosmicznych. Aby pracować, wprowadza do komputera dane o Ziemi, Księżycu i statku kosmicznym. „Możemy zbudować całą bibliotekę możliwych trajektorii, co daje nam pojęcie o możliwych rodzajach ruchu” – powiedział.
Przeczytaj oryginalny artykuł w języku angielskim Tutaj.
„Fanatyk niezależnej kawy. Namiętny ekspert od twittera. Adwokat. Introwertyk. Odkrywca. Irytująco skromny twórca. Miłośnik internetu”.
science
Badania genetyczne wykazały, że Amerykanie mają DNA neandertalczyka, co sugeruje „znaczące krzyżowanie się”.
Testy genetyczne przeprowadzone na Amerykaninie oferują niezwykły wgląd w przeszłość: wydaje się, że ten człowiek jest genetycznie bliższy neandertalczykowi niż większość ludzi.
Nowy Jork – W Stanach Zjednoczonych bardzo popularne są testy genetyczne mające na celu ustalenie pochodzenia danej osoby. Amerykanin chciał dzięki takiemu testowi dowiedzieć się więcej o swoich korzeniach rodzinnych, ale dokonał niezwykłego odkrycia: miał więcej DNA neandertalczyka niż 99 procent pozostałych przebadanych osób.
Od prehistorii do Ameryki: DNA neandertalczyka jako wyjątkowe dziedzictwo?
Zarówno Homo sapiens, jak i neandertalczycy należą do rodzaju Homo, ale ewoluowały niezależnie od siebie. Homo erectus uważany jest za ich wspólnego przodka. Artykuły badawcze Sugeruje to, że Homo sapiens i neandertalczycy żyli, a czasem nawet rozmnażali się w tym samym czasie. Świadczą o tym także badania genetyczne przeprowadzone przez Amerykanina Dennisa „Dwayne’a” Dale’a, który niedawno uzyskał wynik, że zawartość DNA neandertalczyka jest o 99 proc. wyższa niż u innych klientów dostawcy badań genetycznych.
Dale odwrócił się NewsweekOpowiadając swoją historię, podkreślił: „Swoje prymitywne dziedzictwo postrzega jako oznakę honoru”. Kiedy mówi ludziom, że jest „częściowo neandertalczykiem, uważają mnie za trochę dziwnego” – kontynuował Amerykanin. Dale ma teraz nadzieję, że jego odkrycie wzbudzi wystarczające zainteresowanie, „dzięki czemu będę mógł zidentyfikować moich neandertalskich krewnych” – mówi. Jednak neandertalczycy wymarli około 40 000 lat temu, więc Dale i jego bliscy krewni to zdecydowanie Homo sapiens.
Szlakiem przeszłości: tak działa domowe badanie DNA
Wiele firm oferuje badania genetyczne w domu. Klienci przesyłają ślinę lub wymaz z jamy ustnej. Następnie analizuje się DNA. Analiza ta obejmuje prawie 600 000 miejsc w kodzie DNA, w których często występują zmiany, takie jak ta czasopismo Z Massachusetts Institute of Technology (MIT), słynnego uniwersytetu w Stanach Zjednoczonych. Firma 23andMe, która również przetestowała próbkę firmy Dell, wyjaśnia na swojej stronie internetowej, że testuje ponad 2000 wariantów genetycznych pochodzenia neandertalskiego. Pomimo wyników, które na pierwszy rzut oka wydają się dramatyczne, wydaje się, że DNA neandertalczyka nie jest niczym niezwykłym: „Większość współczesnych ludzi ma ślady DNA neandertalczyka” – podaje firma na swojej stronie internetowej.
Linia medycznaPortal informacyjny Narodowego Instytutu Zdrowia USA wskazuje, że DNA neandertalczyka jest nieobecne lub obecne w bardzo małych ilościach u osób pochodzenia afrykańskiego, podczas gdy jest obecne u ludzi. Osoby o pochodzeniu europejskim lub azjatyckim Można wykryć około jednego do dwóch procent DNA neandertalczyka. Według Cesara de la Fuente z Uniwersytetu w Pensylwanii obecność „znaczącej” ilości DNA neandertalczyka u współczesnych ludzi może wskazywać na „znaczące krzyżowanie się” neandertalczyków z wczesnymi współczesnymi ludźmi u przodków tej osoby, wręcz przeciwnie. Newsweek Komentarz.
Podobieństwa zamiast różnic: 99,9% ludzkiego DNA jest identyczne
Wiarygodność domowych testów genetycznych jest jednak kontrowersyjna. Dziennikarz z Zdrowie Jej DNA zostało przeanalizowane przez trzy różne firmy i uzyskało trzy różne wyniki. „Problem z takimi testami polega na tym, że nie można zrozumieć markerów genetycznych, pod kątem których faktycznie testują firmy, i nie można w ogóle przeprowadzić żadnej kontroli jakości” – wyjaśniła Ortrud Steinlein, dyrektor Instytutu Genetyki Człowieka na Uniwersytecie Ludwiga Maximiliana. Monachium, Gazeta południowoniemiecka.
Jedna podstawowa idea na temat współczesnego człowieka pozostaje niezmienna – nawet bez badań genetycznych: jesteśmy pod wieloma względami bardziej podobni, niż mogłoby się wydawać na pierwszy rzut oka. Tak naprawdę mamy wspólne 99,9% naszego DNA. Najnowsze naukowe studia Sugeruje raczej, że Homo sapiens i neandertalczycy mogli mieć ze sobą więcej wspólnego, niż wcześniej sądzono. Odkrycia „sugerują podobne zdolności poznawcze zarówno u anatomicznie współczesnych ludzi, jak i u neandertalczyków” – zauważyli naukowcy. Inne badania wykazały już, że neandertalczycy tacy byli Najwyraźniej nie jest to tak głupie i trudne do zrozumienia, jak ludzie początkowo sądzili (BME).
„Fanatyk niezależnej kawy. Namiętny ekspert od twittera. Adwokat. Introwertyk. Odkrywca. Irytująco skromny twórca. Miłośnik internetu”.
Od krzesła biurowego po sofę: tak wygląda codzienne życie wielu Niemców. Każdy, kto dużo siedzi, może dzięki niesamowitemu nawykowi poprawić swoje zdrowie.
Siedzenie jest dla nich szkodliwe zdrowie Większość Niemców nie może jednak ruszyć się z miejsc. Raport DKV Health Report 2023 ujawnił przerażające nawyki wielu obywateli Niemiec. W związku z tym przeciętny obywatel Niemiec siedzi 9,2 godziny dziennie. Dla porównania: w 2021 roku było to zaledwie 8,7 godziny. Niepokojący jest fakt, że liczba ta od lat rośnie. Ostatecznie zwiększa to również ryzyko Choroby Jak CukrzycaChoroby układu krążenia i wysokie ciśnienie krwi. Teraz badacze dokonali zaskakującego odkrycia: w związku z tym osoby, które dużo siedzą, mogą zyskać zdrowie dzięki regularnemu spożywaniu kawy.
Kawa jest bardzo zdrowa: oto, co może zrobić napój fasolowy
Czy kawa jest zdrowa czy nie? To pytanie od dawna intryguje badaczy zdrowia. Wiemy już, że regularne spożywanie kawy może mieć pozytywny wpływ na zdrowie. „Ludzie, którzy piją kawę codziennie przez dziesięciolecia, są mniej narażeni na rozwój szeregu chorób, w tym cukrzycy typu 2, depresji i demencji” – napisali naukowcy. Magazyn farmaceutyczny Na twojej stronie. Trzy do czterech filiżanek dziennie Bezpieczny dla zdrowych ludzi. Nawet dla osób z wysokim ciśnieniem krwi nawet cztery filiżanki kawy dziennie nie wyrządzą żadnej szkody.
Kawa może jednak znacznie więcej. Badania wykazały, że u pacjentów z astmą po wypiciu kawy na krótki czas poprawiła się czynność płuc. Ponadto picie dwóch do trzech filiżanek dziennie zmniejsza ryzyko chorób układu krążenia. Według południowokoreańskich badań miłośnicy kawy mogą wydłużyć swoje życie, regularnie pijąc napój fasolowy. Prawdopodobnie odpowiedzialne są za to zawarte w nim przeciwutleniacze.
Badanie: Jak spożycie kawy i długotrwałe siedzenie wpływa na Twoje zdrowie?
Teraz zbadano to w nowym badaniu Kontakt między siedzeniem przez dłuższy czasSpożycie kawy i śmiertelność. Uwzględniono ryzyko śmierci w ujęciu ogólnym oraz w odniesieniu do chorób układu krążenia. Badanie przeprowadził Uniwersytet Suzhou w Chinach.
W tym celu naukowcy wykorzystali dane z Narodowego Badania Zdrowia i Żywienia (NHANES) z USA. Prowadzone jest co dwa lata od 1999 roku. Ma na celu zmierzenie stanu zdrowia i odżywienia obywateli amerykańskich. W przypadku chińskiego badania przeanalizowano sześć sesji NHANES od 2007 do 2018 r. Naukowcy przeprowadzili także bezpośrednie wywiady, badania fizykalne i testy laboratoryjne ze wszystkimi uczestnikami.
Uczestników badania zapytano m.in. o to, ile czasu w typowym dniu spędzają w pozycji siedzącej – czy to w szkole, w domu, przy biurku, oglądając telewizję, czy też przed komputerem. Pod uwagę brany był także styl życia, nawyki żywieniowe oraz przebyte choroby. Podobnie jak osoby badane Informacje o codziennym spożyciu kawy. W sumie w badaniu wzięło udział około 10 600 osób.
Badanie: Ludzie, którzy dużo siedzą i piją kawę, są zdrowsi
Podczas oceny badacze osiągnęli następujące wyniki: 52% badanych stwierdziło, że regularnie pije kawę. Według nich prawie połowa z nich siedziała dłużej niż sześć godzin dziennie. Osoby prowadzące siedzący tryb życia, które nie piły kawy, były 1,58 razy bardziej narażone na śmierć niż osoby pijące kawę, które siedziały mniej niż sześć godzin dziennie. Przyczyną śmierci była choroba układu krążenia.
„Warto zauważyć, że związek między długotrwałym siedzeniem a zwiększoną śmiertelnością zaobserwowano tylko u dorosłych, którzy nie pili kawy, ale nie u dorosłych, którzy ją pili” – podsumowali swoje ustalenia naukowcy. Badanie opublikowano w czasopiśmie specjalistycznym BMC Zdrowia Publicznego.
Badanie potwierdziło również, że u osób prowadzących siedzący tryb życia (ponad osiem godzin dziennie) występuje zwiększone ryzyko śmierci. Im więcej kawy pijesz Im mniejsze ryzyko śmierci z powodu chorób układu krążenia.
Lepsza niż jej reputacja: oto jak ważna jest kawa dla zdrowia
Ale co sprawia, że kawa jest tak zdrowa? Według naukowców dokładne powody, dla których picie fasoli zmniejsza ryzyko śmierci, nie są jasne. Dlatego kawa składa się z ponad 1000 związków. Według badaczy niektóre z nich, jak Cafestol i Kahol, zapobiegają chorobom związanym ze stanami zapalnymi poprzez hamowanie odpowiednich reakcji. „Wiele ważnych procesów biochemicznych związanych ze stanem zapalnym jest regulowanych przez kwas chlorogenowy, kolejny ważny związek występujący w kawie”.
Czy powinniśmy ponownie rozważyć zdrowotne znaczenie kawy? „Ponieważ kawa jest złożoną substancją, potrzebne są dalsze badania, aby odkryć ten cudowny lek” – podsumowali naukowcy.
Artykuł ten zawiera jedynie ogólne informacje na dany temat zdrowotny i dlatego nie jest przeznaczony do autodiagnostyki, leczenia ani przyjmowania leków. W żadnym wypadku nie zastępuje to wizyty u lekarza. Nasz zespół redakcyjny nie ma prawa odpowiadać na indywidualne pytania dotyczące schorzeń.
„Fanatyk niezależnej kawy. Namiętny ekspert od twittera. Adwokat. Introwertyk. Odkrywca. Irytująco skromny twórca. Miłośnik internetu”.
Optymiści i pesymiści istnieją nie tylko wśród ludzi, ale także wśród zwierząt. Podobnie jak w przypadku ludzi, negatywne doświadczenia mogą zmienić nastroje wielu ssaków, ptaków, a nawet owadów, zamieniając optymistów w pesymistów. Na przykład świnie narażone na zimne przeciągi mają więcej negatywnych emocji niż świnie ciepłe. To samo dotyczy cieląt, jeśli zostały ozdobione żelazem do wypalania. Nawet w przypadku pszczół bolesne doświadczenia – takie jak energiczne potrząsanie przez minutę – powodują, że są mniej wesołe.
Czy można się dziwić, że wpływy zewnętrzne również zmieniają temperament psów? W przypadku zwierząt, które od dziesiątek tysięcy lat żyły blisko ludzi, nawet zapach zestresowanej osoby wystarczy, aby zmienić ich nastrój. Naukowcy opisują to w jednym Bieżące badanie jest obecnie publikowane w czasopiśmie Raporty naukowe Pojawił się.
Ale skąd w ogóle wiesz, w jakim stanie umysłu znajduje się zwierzę? W swoim badaniu naukowcy wykorzystali tak zwany test błędu poznawczego. Metoda ta wywodzi się pierwotnie z psychologii człowieka, ale można ją zmodyfikować tak, aby działała również na psy i inne zwierzęta – takie jak pszczoły, świnie czy cielęta. Kluczowa idea: ludzie i zwierzęta w negatywnym stanie emocjonalnym w rzeczywistości oceniają neutralne sytuacje bardziej negatywnie niż istoty zdrowe psychicznie. Klasyczna koncepcja psychologii człowieka głosi, że szklanka jest do połowy pełna, co pesymiści interpretują jako do połowy pustą, natomiast optymiści – do połowy pełną.
Psy pesymistyczne nie oczekują nagród
W swoim badaniu naukowcy nauczyli między innymi cocker spaniele, labradory, rasy mieszane i pudle, że miska po lewej stronie zawiera smaczny smakołyk, podczas gdy miska po prawej była rozczarowująco pusta. Kiedy zwierzęta nauczyły się znaczenia różnych pozycji, szybko pobiegły do miski, jeśli znajdowała się po lewej stronie, i pochłonęły smakołyk. Jednak znacznie wolniej zbliżali się do prawej miski lub nawet ją ignorowali.
W drugiej części eksperymentu badacze umieścili miskę na środku. Nadzieje wśród psów pobiegli tam z taką samą prędkością jak poprzednio w lewą stronę. Wyraźnie mocno wierzyli, że w misce znajduje się nagroda, nawet jeśli sytuacja wyraźnie na to nie wskazywała. Z drugiej strony pesymiści wydawali się obawiać rozczarowania i powoli zbliżali się do „neutralnej” puli.
W trzeciej części eksperymentu miskę ponownie umieszczono na środku, a jednocześnie psy poczuły zapach potu spiętych ludzi: badacze pobrali ją od ochotników, którzy musieli rozwiązywać problemy matematyczne przed publiczność. Kamera podczas testu obciążeniowego, podczas gdy dwóch naukowców w białych fartuchach obserwowało, jak patrzą na nich krytycznie i przy każdym błędzie wypowiadają suche „To nieprawda”.
Zapach ludzkiego potu również powodował, że psy stały się bardziej niespokojne i mniej ufne. Do misy centralnej podchodzili znacznie wolniej niż wtedy, gdy w powietrzu unosił się zapach zrelaksowanych ludzi lub brak ludzkiego zapachu. To naukowo potwierdza to, co właściciele psów podejrzewali od dawna: psy są wrażliwe na ludzkie emocje. A jeśli „ich” osoba jest w złym humorze, to oni też nie są w dobrym nastroju.
„Fanatyk niezależnej kawy. Namiętny ekspert od twittera. Adwokat. Introwertyk. Odkrywca. Irytująco skromny twórca. Miłośnik internetu”.
-
Tech3 lata agoTe oferty Apple nadal istnieją
-
Top News2 lata agoNajlepsze strategie i wskazówki dotyczące zakładów na NBA
-
Tech3 lata ago
Kup PS5: Expert bez nowych konsol – kiedy nadejdą dostawy?
-
Tech3 lata ago
Windows 11 dla programistów: aplikacje na Androida, zestaw gier i pakiet Windows SDK
-
Economy3 lata ago
Huobi Global rozpoczął kampanię zerowej opłaty dla użytkowników kart bankowych w Europejskim Obszarze Gospodarczym i Wielkiej Brytanii
-
entertainment3 lata ago
Dieter Bohlen ogłosił nową pracę w telewizji – to zaskakujące
-
entertainment3 lata ago
„Helene Fischer Show”: Nagłe zakończenie bożonarodzeniowego show – ostre słowa ZDF
-
Tech7 miesięcy ago
Ubóstwo CO2 może ujawnić łatwość życia – Wissenschaft.de
