Самые интересные научные открытия месяца: эксперименты, роботы и генетика

Это вечная проблема — мы постоянно натыкаемся на потрясающие научные открытия, а времени рассказать обо всех катастрофически не хватает. Знакомо, правда?

Раньше мы делали большие годовые подборки самых интересных историй, которые чуть не упустили. А теперь решили попробовать что-то новое — ежемесячные коллекции.

И что же попало в майскую подборку? Приготовьтесь: тут есть изящнейший эксперимент, который буквально показал эффект Эйнштейна в действии. Робот-пингпонгист с точностью почти 90%. И — барабанная дробь — учёные наконец-то разгадали, почему рыжие коты именно рыжие. Плюс ещё куча всего интересного.

Как увидеть теорию относительности Эйнштейна?

Источник: Венский технический университет

Вы, наверное, слышали о самых знаменитых штуках из теории относительности Эйнштейна — время замедляется, а длина сокращается. Звучит фантастично, правда? Но вот что интересно: ещё в 1959 году два физика предсказали кое-что ещё. Представьте — объект несётся почти со скоростью света. Что мы увидим? Он должен казаться повёрнутым! Проблема была в том, что проверить это на практике... ну, скажем так, не очень реально. До сих пор.

Физики из Венского технического университета придумали, как это сделать прямо в лаборатории. Лазерные импульсы, сверхточные камеры — и вуаля! Их работу опубликовали в журнале Communications Physics.

Знаете, откуда у них появилась идея? Из искусства! Серьёзно. Они сотрудничали с художником Энаром де Диос Родригесом над проектом со сверхбыстрой фотографией и "медленным светом". Кто бы мог подумать, что искусство поможет науке? Дальше началось самое интересное. Взяли кубик и сферу. Носили их по лаборатории, "стреляли" сверхкороткими лазерными импульсами и снимали вспышки высокоскоростной камерой.

Хитрость была в том, чтобы поймать правильный момент. Получается эффект, как будто свет движется со скоростью всего 2 метра в секунду. Затем учёные склеили множество кадров в одно изображение.

И что вы думаете? Кубик выглядел скрученным! А у сферы Северный полюс оказался совсем в другом месте. Эффект, который предсказали 66 лет назад, наконец-то стал видимым.

Когда шимпанзе чувствуют ритм

А вы знали, что шимпанзе умеют барабанить? Причём не просто так, а со смыслом!

Они колотят по корням деревьев, чтобы общаться друг с другом. И часто сочетают это с характерными воплями — их называют "пант-хут". Но учёные обнаружили кое-что поразительное.

Оказывается, шимпанзе барабанят почти как люди! С настоящим музыкальным ритмом. Исследование опубликовали в Current Biology, и там есть два ключевых момента: неслучайная синхронизация и изохрония.

Но самое интересное — у шимпанзе из разных регионов свои "барабанные стили". Представляете? Как у музыкантов разных школ.

Честно говоря, это открытие стало продолжением более ранней работы. Ещё в 2022 году та же команда заметила, что каждый шимпанзе барабанит по-своему. Это их способ сказать: "Эй, это я, я здесь, и вот чем занимаюсь".

На этот раз учёные решили копнуть глубже. А что, если шимпанзе из разных групп тоже барабанят по-разному? И действительно ли это настоящий ритм?

Собрали видео 11 сообществ шимпанзе из шести популяций — и в Восточной Африке (Уганда), и в Западной (Кот-д'Ивуар). В итоге получилось 371 барабанную сессию. Впечатляет, да?

Анализ подтвердил их догадки. Западные шимпанзе играют равномерно, быстро, и начинают барабанить раньше своих воплей. А восточные — те любят чередовать короткие и длинные паузы между ударами.

Почему это важно? Ритмичная перкуссия — одна из самых древних форм человеческой музыки. Она есть во всех культурах без исключения. Может быть, изучая шимпанзе, мы поймём, откуда взялась наша любовь к ритму?

Секреты звука двух джазовых легенд

Том Марчелло (слева); Чак Стюарт (справа)

Джо Пасс и Вес Монтгомери. Если вы хоть немного знакомы с джазом, эти имена у вас наверняка вызывают мурашки. Гитаристы-легенды 20-го века, которые изменили всё.

Знаете, что самое крутое в истории Монтгомери? Он вообще не пользовался медиатором! Играл только большим пальцем. Почему? Всё просто — работал слесарем весь день, а практиковался только ночью. Не хотел будить детей и соседей. Вот так бытовая необходимость породила уникальный звук.

А Пасс, наоборот, был мастером медиатора во всех его проявлениях. Пальцами, гибридная техника, "плоская игра" — он знал толк в разнообразии.

И вот тут начинается самое интересное. Чираг Гокани и Престон Уилсон из Техасского университета в Остине — большие фанаты обоих мастеров — решили разгадать научную тайну. Что именно делает звук Пасса и Монтгомери такими узнаваемыми?

Они смоделировали взаимодействие большого пальца, пальцев и медиатора со струной. Серьёзная наука ради любви к музыке! О своём исследовании они рассказали на встрече Акустического общества Америки в Новом Орлеане. Презентация доступна онлайн.

Что же они выяснили? Оказывается, тёплый звук Монтгомери получался из-за игры ближе к подставке и особого способа щипания струн. А богатый тон Пасса — результат комбинации медиатора и игры ближе к грифу.

Но есть ещё один нюанс. Знаете, как по-разному соскальзывают с струны палец и медиатор? Большой палец Монтгомери создавал больше "щипка", а медиатор Пасса — больше "удара". Мелочь, а какая разница в звуке!

Исследователи думают, что их модель поможет создавать более реалистичные цифровые гитары. А гитаристам — лучше понимать, как подражать великим мастерам. Наука на службе у искусства, красота!

Как звучал древний подземный мегаполис

Подземный город Деринкую (Sezin Nas)

Представьте себе город на 20 000 человек. Семь уровней. Километры туннелей. И всё это — глубоко под землёй.

Добро пожаловать в Деринкую! Этот турецкий подземный город начали вырезать в мягкой вулканической породе ещё в 8 веке до нашей эры. Но со временем он превратился в настоящее чудо инженерии.

Четыре главных вентиляционных канала плюс 50 000 мелких шахт. Каждый уровень можно было заблокировать изнутри огромным катящимся камнем. И всё это соединялось туннелями с соседним городом Каймаклы.

Кто только там не прятался! Арабские мусульмане во время войн с Византией. Беженцы от османов в 14 веке. Армяне, спасавшиеся от преследований в начале 20 века. Деринкую был настоящим убежищем для всех.

Туннели заново открыли в 1960-х. С 2016 года половина города доступна туристам. Но вот что удивительно — никто толком не изучал акустику этого места!

За дело взялась Сезин Нас, архитектурный акустик из Стамбульского университета Галата. Она считает, что вентиляционная система Деринкую — это одна из самых уникальных особенностей города. И о ней рассказала на встрече Акустического общества Америки в Новом Орлеане. Доклад можно найти онлайн.

Что она делала? Анализировала церковь, жилые помещения, кухню. Измеряла источники звуков, изучала, как отражается эхо. В итоге создала трёхмерный виртуальный звуковой ландшафт.

Зачем это нужно? Во-первых, понимание акустики Деринкую поможет лучше проектировать современные подземные пространства. А во-вторых — представьте, если туристы смогут не только увидеть, но и услышать, как звучал этот древний город!

Звучит как музыка будущего, правда?

Робот-пингпонгист, который почти не промахивается

Роботы играют в пинг-понг уже с 1980-х. Но поверьте, это не просто развлечение — это серьёзный вызов для инженеров!

Подумайте сами: робот должен уметь медленно и аккуратно брать предметы. И одновременно — быстро двигаться и адаптироваться. Плюс нужно машинное зрение, быстрые моторы, точное управление и способность предсказывать траекторию мяча в реальном времени. А ещё — игровая стратегия!

Исследователи из MIT решили создать свою версию. Лёгкую и точную. В основе — их предыдущая разработка Humanoid, маленький двуногий робот с двумя руками. К нему добавили дополнительную степень свободы в запястье, чтобы он мог управляться с ракеткой.

Как они его тестировали? Просто, как всё гениальное. Поставили робота на стол, запустили в него 150 мячей с другого конца и снимали всё на высокоскоростные камеры. Результаты? Честно говоря, впечатляющие. Робот освоил три типа ударов: луп, драйв и чип. Точность отбивания: 88,4%, 89,2% и 87,5% соответственно. Почти 9 из 10 — это же фантастика!

Потом инженеры ещё поколдовали над системой. В итоге скорость удара достигла 19 метров в секунду — около 42 миль в час. Для сравнения: продвинутые игроки-люди играют со скоростью 12-25 м/с. Робот уже почти догнал!

Добавили алгоритмы прицеливания — теперь он может целенаправленно направлять мяч. Правда, есть одно "но": робот пока что прикреплён к столу. Мобильности маловато. Но учёные из MIT уже планируют следующий шаг — поставить его на колёсную платформу или подвесную систему. Представляете робота, который не только точно бьёт, но и бегает по всему столу? Скоро такое возможно!

Тайна рыжих котов наконец раскрыта

Владельцы кошек знают: рыжие коты — особенные создания. И дело не только в их потрясающей окраске!

Но именно эта рыжина интриговала учёных почти сто лет. Ведь странно, правда? Куча животных рыжие — тигры, орангутаны, золотистые ретриверы. Но у домашних кошек рыжий цвет как-то особенно связан с полом.

Почти все рыжие кошки — самцы. Почему так? Теперь мы знаем ответ! Учёные нашли генетическую мутацию, которая за это отвечает. И она, похоже, встречается только у кошек. Исследование опубликовали в Current Biology.

Что интересно, учёные уже давно подозревали определённый участок X-хромосомы. Знали, что самки обычно носят только одну копию мутации — тогда получается черепаховая окраска. А вот чтобы самка стала полностью рыжей, нужны мутации в обеих X-хромосомах. Редкость!

Последние 5-10 лет произошёл настоящий бум в кошачьей генетике. Полностью секвенированные геномы, новые базы данных — всё это здорово помогло исследователям. Плюс они собирали дополнительные образцы ДНК в клиниках стерилизации. Из 51 возможного варианта учёные сузили поиск до трёх генов. И только один из них мог влиять на регуляцию генов — Arhgap36. У людей, мышей и обычных кошек он не играет никакой роли в пигментации.

Но рыжие кошки — они же особенные! У них эта мутация включает ген Arhgap36 именно в пигментных клетках. И только в них! Это нарушает обычный молекулярный путь, который контролирует цвет шерсти у других млекопитающих. По мнению учёных, это классический пример того, как гены приобретают новые функции. Именно так виды адаптируются и эволюционируют. Получается, рыжие коты — это маленькое эволюционное чудо!

Разоблачение древней "резни": всё было не так

Захоронения в Мейден-Касл (Martin Smith)

1936 год. Британские археологи раскапывают древнюю крепость Мейден-Касл. И находят нечто жуткое: десятки скелетов с явными следами насильственной смерти. Ранения головы, верхней части тела — всё указывает на оружие.

Тогда всё казалось очевидным. Римляне пришли, местные бритты из племени дуротригов сопротивлялись. Произошла кровавая бойня. Римляне победили, железный век закончился. Точка. Эта версия попала в бесчисленные книги, статьи, документальные фильмы. Стала классикой. Но оказалось, что всё совсем не так!

Археологи из Борнмутского университета решили пересмотреть те находки 1930-х. Вооружились современными методами, включая радиоуглеродное датирование. И результаты их исследования, опубликованные в Oxford Journal of Archaeology, переворачивают всю картину. Никакой единой жестокой битвы не было! Эти люди умирали в разное время на протяжении нескольких поколений — между первым веком до нашей эры и первым веком нашей эры.

А убивали их не римляне. Это были бритты, которые убивали других бриттов. Скорее всего, в периодических местных стычках, которые происходили как раз перед приходом римлян. Получается, классическая история про "римскую резню" — это красивый миф. Реальность оказалась гораздо сложнее и запутаннее.

Возможно, на этом месте ещё много человеческих останков ждут своего открытия. И кто знает, какие ещё тайны Мейден-Касла откроются археологам? Урок простой: даже в науке стоит время от времени пересматривать "очевидные" истины. Иногда правда оказывается совсем не такой, как мы думали.