Словом, такой полиграф был им создан. Измерения важно проводить в уверенности, что изменение физиологических параметров происходит именно вследствие эмоций, вызванных попыткой скрыть ложь, а не какими-то иными причинами, например волнением от самой процедуры проверки. Это специалисты также научились довольно хорошо делать.
Но оказывается, когда человек лжет, это проявляется и в других вещах. Советский психолог Александр Лурия ставил такие опыты. Он задавал вопросы и предлагал несколько вариантов ответов. Желаемый ответ испытуемый выбирал нажатием соответствующей кнопки. Выяснилось, что на подбор ложного ответа требуется на 25 % больше времени, чем в случае, когда лгать нет нужды.
Темп речи, лексика, построение фразы также дают сведения о том, лжет человек или нет. Постарался человек солгать или нет, видно по тексту, который он написал. Такие детекторы лжи — анализаторы письменных текстов — тоже есть. А сейчас можно купить детекторы лжи, присоединяющиеся к мобильному телефону. Их действие основано на том, что ложь влияет и на акустический характер речи.
Но самое удивительное в том, что люди не могут не врать. Те, кто всегда говорит одну только правду, оказывается, теряют контакты с окружающими. И обычно ложь возникает в тех случаях, если вы не хотите кого-то обидеть или нарушить чужих ожиданий. Возможно, это вполне конструктивный выход из положения.
Итак, если возвратиться к тому, как работает детектор лжи, можно сказать, что его работа основана на регистрации изменений любых форм реакции — физиологической, психологической, двигательной и речевой, неизбежно возникающей в ответ на эмоциональное напряжение, которое вызвано необходимостью говорить неправду. В общем, обманывать трудно.
Как работает телефон?
«Телефон» был еще у персидского царя Кира в VI веке до н. э. У него на службе состояли 30 000 человек, именуемых «царскими ушами». Располагаясь на вершинах холмов и сторожевых башен в пределах слышимости, они передавали сообщения, предназначенные царю, и его приказания. Юлий Цезарь упоминает, что и у галлов была похожая система связи: сообщения по ней передавались со скоростью 100 км/ч.
Сегодня, когда мы задумываемся о принципах работы телефона, обычно возникает вопрос: как звук преобразуется в электрический сигнал, который передается и потом преобразуется обратно в звук? На то, чтобы это осуществить, ушло очень много труда. И если уж быть честным, нельзя сказать совершенно достоверно, кто первый изобрел телефон, потому что преобразование речи в электрический сигнал и обратно — это одно дело, и значительная часть телефона, но сам телефон — совершенно другое. Телефон — это еще и вещь, которой кто-то пользуется. И ввести его в оборот — это самое главное для изобретения. В этом смысле первым, кто изобрел телефон, то есть предъявил людям как средство для дистанционного общения, был Александр Белл. Это случилось в 1876 году. И даже при этом он сильно заблуждался относительно того, кому телефон нужен. Белл никак не ожидал, что этот прибор пригодится такому количеству людей. Он сказал примерно следующее: такой телефон нужен двум старушкам-подружкам, которым трудно ходить и из-за этого встречаться.
На самом деле телефон произвел колоссальную информационную революцию. И как только люди привыкли к телефону, он начал совершенствоваться, и вот стал мобильным.
В 2006 году в России число мобильных телефонов превысило число жителей. И тот прибор, который мы видим, — это настоящее чудо. Во-первых, это чудо техники — очень сложная миниатюрная электроника. Первый мобильный телефон нужно было возить на специальной тележке. Но важен был сам принцип мобильности, а уж компактность — это, как мы видим, дело технического прогресса.
Во-вторых, это информационное чудо. Проблема мобильной телефонии не столько в том, чтобы сделать аппарат миниатюрным, сколько в том, чтобы быстро передать огромное количество информации, потому что разговаривают и передают другую информацию огромное количество людей. Эту задачу можно решить только с помощью кодирования. Интересно, что кодирование здесь применяется двойное. Сначала из нашей речи выделяют признаки, по которым ее можно потом надежно восстановить. Для этого используют научные знания о механизмах речевоспроизведения.
Сама идея принадлежит великому ученому Леонарду Эйлеру и сформулирована им лет за сто до изобретения телефона. Признаков нашей речи, оказывается, сравнительно немного. Эти признаки и считаются кодом речи. По мобильному телефону, таким образом, передается не речь, а лишь сообщение о ее признаках, то есть коды. На приемном конце наш мобильный аппарат — а по сути, специализированный компьютер — из кодов восстановит речь со всеми ее индивидуальными особенностями. Передача сообщения о кодах производится по радиоканалу, то есть с помощью электромагнитных волн. Чтобы электромагнитные волны переносили по эфиру сообщение, их параметры должны непрерывно подвергаться закономерному изменению. Это называется модуляцией. Способы, или алгоритмы модуляции могут быть самыми разнообразными, и надо выбрать такой, который обеспечит и передачу большого объема данных, и защиту от помех. Интересно, что основы алгоритмов помехоустойчивого кодирования CDMA, используемых в мобильной телефонии, были разработаны еще в 1939 году выдающимся специалистом в области радиотехники Дмитрием Агеевым в кандидатской диссертации «Линейные методы селекции и проблема пропускной способности эфира».
Интересно, что огромный вклад в развитие этих методов внесла знаменитая актриса Хеди Ламарр, занимавшаяся еще и научной деятельностью. В августе 1942 года ею и соавтором был получен патент США № 2 292 387 «Секретная система связи». Однако применение метода было отвергнуто из-за сложности в реализации, и лишь через 50 лет он стал основой для широкополосной связи, которая сегодня используется повсюду — от мобильных телефонов до Wi-Fi.
И теперь, когда мы идем на работу и берем с собой телефон, конечно, должны удивляться, какой он маленький и сколько в нем функций, но мы должны также помнить, какую концентрацию человеческой мысли держим в руках.
Как работает холодильник?
В 2000 году в мире было произведено более 135 млн различных холодильников.
Когда говорят о холодильниках, обычно на ум приходят те, что стоят на кухне. А между тем холодильники — это большой класс приборов, применяющихся для совершенно разных практических и научных целей. Холодильники служат не только для хранения продуктов и лекарств. Они нужны для хранения генетических материалов при сверхнизких температурах. Холодильники используют электронных элементов в компьютерах, для охлаждения приемников электромагнитных волн, когда надо принять слабые сигналы из космоса или слабое электромагнитное излучение человеческого тела при тепловизионном обследовании. Холодильники нужны и для охлаждения частей тела, включая мозг, при хирургических операциях. Даже кондиционер — это тоже холодильник.
Общий принцип работы холодильников очень прост. Так как теплота обусловлена движением молекул, для охлаждения тела нужно просто это движение замедлить, то есть отнять у молекул кинетическую энергию. Сложность, однако, в том, что существует более десятка различных способов этого отъема, и для каждой практической цели применяется свой. Например, в классическом учебнике Генриха Польманна по холодильной технике почти полторы тысячи страниц, хотя там описаны далеко не все способы охлаждения.
В бытовых холодильниках и кондиционерах чаще всего применяется радиатор с хладагентом, имеющим низкую температуру кипения, то есть перехода из жидкого состояния в газообразное. Для испарения хладагента требуется энергия, которую он забирает у воздуха холодильной камеры или кондиционера, отчего воздух и остывает.
Чтобы отнять тепло, можно применять полупроводниковые системы, в которых охлаждение происходит при пропускании электрического тока. Такие системы используются для охлаждения электронных чипов. Можно охладить объект, заставив его излучать энергию в виде звуковых волн.
Удивительное открытие, удостоенное Нобелевской премии, сделано в последние годы. Оказалось, что вещество можно охлаждать с помощью света. Если правильно подобрать длину волны лазерного излучения, то можно добиться, чтобы помещенные в магнитную ловушку атомы, движущиеся навстречу световой волне, поглощали фотоны. Импульс этих фотонов направлен навстречу движению атомов, и поэтому атомы при поглощении затормаживаются, то есть происходит охлаждение. Обездвиженные атомы гораздо легче исследовать. В обычных условиях в газе они движутся со скоростью до нескольких километров в секунду.
Большой прогресс ожидает и наши традиционные холодильники. За счет применения новых материалов и технологий можно будет использовать способы охлаждения, которые раньше были невыгодны. Новые холодильники будут потреблять в два раза меньше энергии, а сам агрегат будет раза в полтора компактнее.
Чтобы отнять тепло, можно применять полупроводниковые системы, в которых охлаждение происходит при пропускании электрического тока. Такие системы используются для охлаждения электронных чипов. Можно охладить объект, заставив его излучать энергию в виде звуковых волн.
Удивительное открытие, удостоенное Нобелевской премии, сделано в последние годы. Оказалось, что вещество можно охлаждать с помощью света. Если правильно подобрать длину волны лазерного излучения, то можно добиться, чтобы помещенные в магнитную ловушку атомы, движущиеся навстречу световой волне, поглощали фотоны. Импульс этих фотонов направлен навстречу движению атомов, и поэтому атомы при поглощении затормаживаются, то есть происходит охлаждение. Обездвиженные атомы гораздо легче исследовать. В обычных условиях в газе они движутся со скоростью до нескольких километров в секунду.
Большой прогресс ожидает и наши традиционные холодильники. За счет применения новых материалов и технологий можно будет использовать способы охлаждения, которые раньше были невыгодны. Новые холодильники будут потреблять в два раза меньше энергии, а сам агрегат будет раза в полтора компактнее.
Как узнать время?
Вопрос о том, как узнать время, сейчас кажется тривиальным, потому что у всех есть часы. Посмотрел на часы — узнал время. Нет часов — посмотрел на экран телевизора или послушал радио. Но в действительности вы не определили время, а лишь узнали его. А между тем кто-то это время нам установил, кто-то эту услугу нам оказал.
Измерением времени человечество интересуется с момента своего возникновения. Если бы люди не научились определять сезонные времена, не смогли бы выжить. Оседлая жизнь была бы невозможна. Интересно, что существовали календари, в которых указывалось не четыре, а лишь три сезона. Например, в Древнем Египте были сезоны половодья, сева и сбора урожая. Многие народы Европы знали только зиму, весну и лето. И естественно, что это время измерялось по положению астрономических тел — звезд, Солнца, Луны.
Существовало несколько очевидных масштабов: видимое годовое движение Солнца, Луны и изменение ее фаз, а также суточные движения небесных тел. Поэтому у разных народов возникали различные календари в зависимости от того, наблюдение за движением какого светила бралось за основу. Сразу же появилась и остается актуальной до сих пор проблема синхронизации разных календарей, поскольку периоды движений светил и Земли не кратны друг другу. Например, период обращения Земли вокруг Солнца содержит нецелое число периодов вращения Земли вокруг своей оси. Поэтому для удобства пользования по результатам астрономических наблюдений в календари надо вносить регулярные поправки, например високосные дни, что оказалось серьезной научной задачей. Человечество обходилось такими наблюдениями буквально всю свою историю.
В XVII веке после открытия Галилеем постоянства периода колебаний маятника были изобретены современные механические часы. В то время люди, по-видимому, никуда не торопились и у часов была только одна стрелка — часовая. Механические часы быстро достигли точности, превышающей точность хода небесных светил, и стали эталоном продолжительности интервалов времени. Однако начало отсчета интервалов все равно необходимо согласовывать с небесными событиями, чтобы у всех людей было единое время.
В 50-е годы XX века возникли кварцевые эталоны времени, точность которых составляет несколько миллионных долей секунды в сутки. Но и их качество перестало удовлетворять людей. Сейчас, когда человечество занимается очень тонкими задачами, требования к измерению времени возрастают необычайно. Мы даже не представляем, что живем в системе, где существует мировое время, которое регулярно отслеживается, и поддерживается, и вводится во все наши информационные составляющие — телевидение, радио, компьютерные сети. И уже не хватает точности не только механических часов, но и кварцевых. Для дальнейшего улучшения измерения времени используют атомные эталоны частоты, стабильность которых в миллион раз выше стабильности вращения Земли.
Главный эталон времени России входит в группу лучших мировых эталонов. Он находится во Всероссийском научно-исследовательском институте физико-технических и радиотехнических измерений (ВНИИФТРИ) в Зеленограде. Это очень сложный комплекс аппаратуры. Его погрешность не превышает одной секунды за полмиллиона лет.
Таким образом, время узнать очень трудно, потому что есть несколько физических механизмов измерения промежутков времени и нужда в синхронизации разных времен. А уж мы с вами только смотрим на отображение того времени, которое добыто для нас его хранителями.
Как узнают о родстве и переселениях народов?
Интерес к этому вопросу велик и зафиксирован еще в книгах Ветхого Завета. Согласно последним научным данным, современный вид человека появился в Африке. Это произошло около 40 000 лет назад. Потом он мигрировал на Ближний Восток, а затем на запад — в Европу и на восток — в Азию. Существовавшие в то время другие группы людей, например европейские неандертальцы, исчезли.
Далее по суше люди достигли Юго-Восточной Азии. По суше же, когда еще не было Берингова пролива, они достигли и Америки, а на лодках добрались до Австралии и островов Океании. Как все это удалось узнать?
Для понимания происхождения народов или этносов привлекаются методы самых разных наук, но прежде всего истории, археологии и языкознания. В наследовании и изменениях культурных ценностей и языка есть некоторые общие закономерности и связи. С середины XX века началось применение популяционной генетики.
В основу этой науки легла работа русского генетика Сергея Четверикова «О некоторых моментах эволюционного процесса с точки зрения современной генетики», опубликованная в 1926 году. Она позволяет изучать изменение генотипа, в том числе и под действием миграции.
Миграция генов, то есть их распространение на новые территории, имеет два основных механизма. Один, постоянно существующий, но не очень сильный, — браки между представителями разных народов. Другой — физическое переселение народов.
Генетические изменения происходят не очень быстро, поэтому, сопоставляя генофонд различных народов или отдельных его групп по устойчивым маркерным генам и их сочетаниям, можно пытаться оценить наличие или отсутствие общих предков.
Сейчас считается, что наиболее авторитетные данные о расовой и этнографической структуре населения Земли представлены одним из ведущих мировых специалистов по популяционной генетике, итальянским ученым Луиджи Кавалли-Сфорца. В книгах «История и география генов человека» и «Гены, народы и языки» ему с коллегами удалось обобщить и сопоставить разнородную генетическую, культурную, археологическую и лингвистическую информацию о разных народах мира. Им выдвинута теория о происхождении отдельных рас и народов и развитии человечества в целом.
Кавалли-Сфорца разделяет человечество на десять основных генетических групп: восточные азиаты, европейцы, эскимосы, юго-восточные азиаты, коренное население Америки, жители Тихоокеанских островов, южные азиаты и северные африканцы, субсахарские африканцы, аборигены Австралии, народы койсанской группы и центральноафриканские пигмеи.
Это общая картина, но исследования происхождения народов ведутся очень активно, в том числе и в России. Нередко научные результаты разрушают сложившиеся мифы. Однако не подлежит сомнению, что знать истину о своем происхождении и родстве важно для любого народа.
Когда наступает новый год?
Единой для всей Земли даты нового года нет. И проблема не столько в том, что невозможно эту дату установить, сколько в том, что трудно договориться, какой промежуток времени считать годом и от какого события вести отсчет.
В нашем представлении год связан с движением Солнца. Главной единицей считается тропический год. Он равен промежутку времени от одного фиксированного момента — солнцестояния или равноденствия — до следующего. Его продолжительность примерно 365,24 суток.
Наше представление о месяце связано с движением Луны. Промежуток времени от полнолуния до полнолуния называется синодическим месяцем. Его продолжительность составляет приблизительно 29,5 суток.
Как видно, все значимые для людей промежутки времени — сутки, месяц и год — не кратны друг другу. Поэтому постоянные соотношения между годом и 12 месяцами, между годом и 365 днями не могут поддерживаться. Приходится принимать какие-то компромиссные решения.
Скажем, мусульманский календарь — лунный. В нем год никак не связан с движением Земли вокруг Солнца. Поэтому один и тот же месяц может приходиться на разные сезоны.