Компьютерра 25.03.2013 - 31.03.2013

Колонка

Семинар по Челябинскому метеориту: российская наука выдала «официальную» информацию Дмитрий Вибе

Опубликовано 25 марта 2013

Решил немного поработать репортёром и рассказать вам о семинаре по Челябинскому метеориту, который прошёл 21 марта в ГАИШ МГУ. С повесткой семинара можно ознакомиться здесь; помимо перечисленных докладов было сделано ещё несколько коротких сообщений. Отрывки из них попали в прессу, но мне кажется, что ещё одно резюме не помешает.

Мысль о проведении семинара следует признать безусловно правильной, хотя почти все докладчики говорили о том, что их результаты предварительные и будут далее уточняться. Наука вообще делается не быстро. Но в резонансных событиях промедление иногда приводит к информационному проигрышу. Когда упал Челябинский метеорит, от российских учёных СМИ слышали, в основном, слова о том, что достоверные оценки параметров события можно будет получить только после тщательной обработки полученных сведений. Но журналистам нужна была не достоверность, а хоть какие-нибудь числа. И эти числа они оперативно получили от американцев, которые озвучили параметры метеорита, не дожидаясь проверок и перепроверок (и молодцы).

Но теперь можно сказать, что и российская наука выдала «официальную» информацию. Я попробую дать краткую сводку того, что было сказано на семинаре и мною запомнено. Первый доклад сделал В.В. Емельяненко из ИНАСАНа. Он рассказал о работе одной из экспедиций: опросах местного населения, анализе записей с видеорегистраторов, разрушениях. Совокупность данных указывает, что тело влетело в атмосферу под углом 14° к горизонту и разрушалось в несколько этапов. Вспышек было как минимум четыре. Основной взрыв произошёл на высоте около 23 км, в 3 км восточнее посёлка Первомайский.

Режим ЧС был введён не только в Челябинске, но и в нескольких других городах и районах области. Зона максимальных разрушений распространилась от места основного взрыва перпендикулярно траектории метеорита (в проекции на поверхность Земли) двумя полосами длиной около 50 км. Похожей «бабочкой» повалило лес в месте падения Тунгусского метеорита; в данном случае одно «крыло бабочки» целиком накрыло Челябинск, но разрушения отмечались и с противоположной стороны.

Кстати, не всё воздействие взрывной волны оказалось вредным. Она также прочистила в Челябинске и области многочисленные заводские и домовые трубы, которые до этого не чистились десятилетиями. Этим объясняется появление в зоне разрушений некоторых загадочных артефактов.

До столкновения с Землёй метеороид находился на орбите с большой полуосью около полутора астрономических единиц, наклонением 3° и эксцентриситетом 0,5. Это совершенно типичные параметры для околоземного астероида. Если точнее, метеороид входил в группу Аполлона. Оказывается, среди специалистов возник вопрос, нужно ли присваивать Челябинскому телу астероидное обозначение (оно в этом случае будет 2013 CW33). С одной стороны, размер довольно большой (10-20 м), так что можно уже записать и в астероиды. Успел же получить обозначение пятиметровый 2008 TC3. С другой стороны, что толку обозначать тело, которого уже нет?

Второй доклад сделал Д.Д. Бадюков (ГЕОХИ РАН). Экспедиция ГЕОХИ занималась, в основном, сбором метеоритного вещества и нашла более 450 фрагментов общей массой 3,5 кг. Все собранные фрагменты падали в снег вертикально, то есть успели полностью затормозиться в атмосфере. Это помогало отличать метеоритные «треки» от наклонных мышиных норок.

На руках у населения, по разным оценкам, оказалось от 100 до 500 кг метеоритного вещества. (В докладе В.В. Емельяненко была сделанная с самолёта фотография заснеженной местности, исполосованной следами сборщиков метеоритов; плато Наска отдыхает.) Полная масса осколков метеорита, выпавших на поверхность Земли, может достигать 1000 т. Поскольку распределение фрагментов по размерам известно, можно примерно оценить размер максимального фрагмента (ещё не найденного). Величина получается внушительная — под три метра. При плотности вещества метеорита 3,2 г см^-3 получается масса около 50 т.

Химический анализ метеорита никаких неожиданностей не принёс: это обыкновенный хондрит группы LL5. Пятёркой обозначен петрологический тип, характеризующий степень изменений, которым вещество метеорита подверглось за время его существования. Всего петрологических типов шесть, так что Челябинский метеорит претерпел значительные тепловые и ударные изменения и при общем возрасте 4,5 млрд. лет, типичном для хондритов, в теперешнем виде сформировался несколько сотен миллионов лет назад. Буквы LL символизируют низкое (low) содержание металлического железа (первая L) и прочих металлов (вторая L). Железа в метеорите — около 20 процентов по массе, но оно, в основном, входит в состав оксида железа и сульфида железа (троилита). В остальном метеорит состоит из минералов типа оливина и пироксена.

Третий доклад сделала О.П. Попова (ИДГ РАН), суммировав в нём различные способы фиксации эффектов от пролёта метеорита. Из анализа времени фиксации звука взрыва на видеорегистраторах была определена его высота — 21-22 км. Расположение источника примерно совпало с одной из вспышек, но не с самой сильной из них. Воздействие ударной волны на поверхность Земли породило сейсмические волны, которые были зафиксированы, в частности, сейсмической станцией в посёлке Арти Свердловской области (магнитуда события, по разным оценкам, составила от 2,7 до 4).

Важным источником информации могли бы стать данные с американских военных спутников, покрывающих от 60 до 80 процентов поверхности Земли, однако они в последние несколько лет закрыты для научного сообщества. В этот раз выданы были лишь координаты основной вспышки, которые в данном случае были не нужны. Ранее опубликованные сведения указывают, что за последние 50 лет ещё два события могли иметь подобную энергетику: индонезийский болид (октябрь 2009 г.) и событие 3 августа 1963 года у острова Принца Эдуарда (между Африкой и Антарктидой).

Наиболее повсеместно на взрыв отреагировали инфразвуковые станции, в том числе созданные для отлавливания ядерных взрывов. Международная система CTBTO услышала взрыв над Челябинском на 17 станциях, в том числе на станции в Антарктиде. Это был сильнейший сигнал за время работы системы; предыдущий рекорд принадлежал индонезийскому болиду. Именно инфразвуковые данные были использованы для первых оценок энергетики события, однако погрешность этих оценок (и связанных с ними оценок массы тела) может превышать порядок величины. В частности, анализ данных с ближайших станций начиная со станции в Актюбинске (520 км) даёт разброс оценок энергии взрыва от 300 до 1400 кт. Анализ разрушений приводит к оценкам от 40 до 300 кт. Похожий диапазон — от 100 до 300 кт — был выведен и в докладе Н.Н. Чугая (ИНАСАН) с подзаголовком «Почему разбивались стёкла».

Оценки массы вещества метеорита, которое удастся найти, в докладе О.П. Поповой были менее оптимистичными, чем в докладе Д.Д. Бадюкова. Для некоторых метеоритов она достигает 10 процентов, но может быть и ниже 10^-4. В пессимистическом сценарии полная масса выпавшего вещества Челябинского метеорита может составлять всего около тонны. Значительная его часть (десятки процентов) могла превратиться в пыль. Пылевой след Челябинского метеорита действительно наблюдался со спутников.

В конце семинара был ещё короткий, но интересный доклад о явлениях в ионосфере, на высоте порядка 200-250 км, сопровождавших пролёт метеорита (Гивишвили Г.В., ИЗМИРАН). А.В. Попов (ИЗМИРАН) рассказал о георадарном исследовании знаменитой полыньи на озере Чебаркуль. Хотя в других докладах она упоминалась со скептической интонацией, исследования полыньи при помощи георадара с замечательным названием «Лоза» показали, что подо льдом в десятке метров к западу от полыньи есть углубление, которое может указывать на место падения крупного фрагмента метеорита. В сообщении Л.Л. Кашкарова (ГЕОХИ) говорилось о треках, оставленных в веществе метеороида частицами космических лучей. Эти треки уцелели при разрушении родительского тела, что возможно только при условии, что это разрушение длилось не более нескольких минут.

Результаты, о которых говорилось на семинаре, будут опубликованы в специальных выпусках журналов «Астрономический вестник» и «Геохимия».

К оглавлению

(обратно)

Выбор реальности, или Поиски вероятности Андреем Януарьевичем Вышинским Василий Щепетнёв

Опубликовано 31 марта 2013

Не так и давно, во время оно, лучшим показателем качества работы некоторых органов считался высокий уровень признаний обвиняемых. Или даже подозреваемых. Так и говорили: признание есть царица доказательств. А что она, царица, доказывает, кому доказывает и зачем – детали. Потому – царица. Признался, подписал в указанном месте бумажку – и делу венец. Если подписался собственною рукой (никто не сравнивал статистику одноруких инвалидов, каких больше, без левой руки, без правой?). После акта подписи запросто становишься шпионом враждебного Мордора, врачом-отравителем (или растлителем, неважно). И то, и другое, и, если понадобится, третье признаешь, скрепишь подписью, а там — не обессудь. Держись, выживай и жди лучших времён. Обыкновенно фразу о царице доказательств приписывают Андрею Януарьевичу Вышинскому, хотя тот говорил как раз противное. Передаю своими словами, уснащая факты домыслами (подражая самому Андрею Януарьевичу), но всяк волен поработать с первоисточником. Итак: какая царица, у нас и с царями, и с царицами покончено давно, а это всё римляне придумали, «Regina probationum», в стародавние времена, когда в империи деление людей на классы не только не отрицалось, а составляло её, империи, фундамент.

Другое дело сегодня. Как можно основывать процесс на признании обвиняемого? А вдруг он распризнается? А вдруг признается, да не в том? Скажет, к примеру, что я, прокурор СССР – его первый сообщник по растлению малолетних школьниц? А вдруг вообще ни в чём не признается, а умрёт в процессе получения признания? В общем, признание признанием, а главным для успешного процесса Андрей Януарьевич считал исполнение воли начальства. По сравнению с волею начальства всякая царица – плюнуть и растереть. Если воля начальства потребует признаний, должны быть получены признания. Если воля начальства потребует доказательств, должны быть получены доказательства. Если же воля начальства потребует честного и непредвзятого суда, будет проведён честный и непредвзятый суд. Потому сейчас и разнобой такой: одни считают Вышинского палачом, другие – личностью, сумевшей сохранить прокурорскую мантию незапятнанной (вот странно, врачебный халат белый, дабы каждое пятнышко всякому издалека видно было, а прокурорская мантия, мягко говоря, не белая), третьи же, и таких большинство, знать не знают никакого Вышинского. И правильно делают.

Но одно в работах Андрея Януарьевича всё же стоит принять к сведению: ещё в далеком тридцать седьмом он заявлял, что «условия судебной деятельности ставят судью перед необходимостью решать вопрос с точки зрения установления максимальной вероятности тех или иных факторов, подлежащих оценке». То есть искать полную, абсолютную истину – штука бесперспективная. Как исчислять «Пи» до последнего знака. Нужно устанавливать вероятность события, максимально приближенную к текущим обстоятельствам, поскольку и происшествие, и следствие, и приговор суть события вероятностные.

Распознать текущие обстоятельства – вот задача всякого гражданина. Решению этой задачи не грех и всю жизнь посвятить. От первого дыхания до последнего. А то будешь вроде того дурака, что на похоронах каркает «таскать вам, не перетаскать». Они, те, кто хоронят, может, с дураком и согласны, да не принято же так… вслух. Вот и выражают негодование в общественно укоренившейся форме.

Считать вероятность приходится ежедневно. Будет дождь или вёдро? Встречу в подъезде бандита или обыкновенного обывателя? Куплю колбасу детскую или колбасу свиную? И ведь всякое решение может повлиять на здоровье, более того, на самую жизнь. А если явление крупное, планетарного масштаба? К примеру, Челябинское диво. Случись оно аккурат после того, как был сбит корейский авиалайнер (напомню, произошло то событие первого сентября одна тысяча девятьсот восемьдесят третьего года), вероятность того, что я бы сейчас пил чай, существенно понизилась. Не нравится восемьдесят третий год? Тогда возьмём Карибский кризис, тоже дата на поверхности. Там кризис, тут над Челябинском бабахнуло, и пошло-поехало. А сколько их там на глубине плавает, случаев и совпадений…

Потому встает вопрос: кто, собственно, определяет эту самую вероятность? Эксперт кто? Не так давно всякие фантастические рассказы, написанные в жанре мокьюментари, то есть прикидывающиеся документальными, принято было заканчивать так: фотоплёнка и киноплёнка засветились, магнитофонная лента размагнитилась, хотите — верьте, хотите — нет. То есть подразумевалось, что фотография или киносъёмка вкупе с аудиодорожкой есть неопровержимое доказательство существования снежного человека, призрака царевича Иоанна (убитого папенькой Грозным) или же моей личной встречи с Демьяном Бедным в коридорах времени. Впрочем, уже к середине прошлого века вера в это пошла на убыль: тут и гитлеровские листовки, на которых знатные люди Страны советов призывают сдаться в немецкий плен, где много каши, водки и тёплой одёжки. Понятно, подделка. Или фильмы фантастические, из которых особенно запомнился «Миллион лет до нашей эры»: и динозавры, и землетрясения, и просто люди-дикари. Правда, динозавры двигались как-то кукольно, но вдруг им так и положено? Ну, а появление «Парка юрского периода» и «Терминатора-2» свело роль аудиовидеосъёмки до уровня показаний свидетеля. Даже ниже. Какой уважающий себя свидетель скажет, что подозреваемый разлетелся на кусочки, а потом опять слетелся?

Поэтому можно, конечно, поработать с программами и показать читателю картинку «Я и хан Чингиз планируем раздел Польши», а можно этого и не делать. Писатель должен словами убеждать, а не фотодокументами. Да и без иллюстраций книжку проще издать.

А раз так, ставь видеорегистраторы, не ставь, дела о дорожно-транспортном происшествии этим не решишь. Это поначалу полиция растерялась, считая видеозапись царицей доказательств, но сейчас быстро приходит в норму. При чём тут видеорегистратор? Да мало ли какую запись умелый человек подсунет? Заранее приготовит и подсунет! Нет, дела решаются совсем иначе. В том числе и по старинке: замером тормозного пути, опросом свидетелей, проверкой алкоголя в крови участников дорожно-транспортного происшествия. А видеодокументы… Их нужно подтвердить экспертизой. А там – и повторной экспертизой, а понадобится — и третьей. Нет, если столкновение произошло в одинаковой категории, обывателя А с обывателем Б, регистратор не помешает, а вот если обыватель В столкнулся с министром Г, тут я сомневаюсь. Вряд ли.

И дело не обязательно в злонамеренности экспертов. Просто критерии экспертизы таковы, что поддельными можно объявить и кадры, запечатлевшие речь Сталина на октябрьском сорок первого года военном параде, и папаницев на льдине, и Ленина на маленькой деревянной трибуне… Куда не приглядись, огромное поле для экспертизы. И, как в фантастических рассказах, подлинники документов имеют обыкновение куда-то исчезать.

И потому кадры с вашего регистратора помогут так же, как и доводы, что ваша прабабушка никак не может быть членом террористической группы, готовящей покушение на товарища Свердлова в одна тысяча тридцать пятом году только на том основании, что товарищ Свердлов к тому времени был давно мёртв, а бабушка жила в деревне Бабяково, где всего оружия осталась рогатка на резиновом ходу. Мёртв – это к делу не относится. Как и ваш видеорегистратор. Может, вы его специально установили, для тайной съёмки маршрута видных и ответственных работников с целью подготовки теракта?

И регистратор, и магнитофон, и фотоаппарат есть личное дело личного человека. И не более того. Тот же личный человек, рассматривая и отбирая нужные фотографии, ненужные отправляет в топку – лишнее, пустяки, нехарактерно, ерунда, – выполняя, собственно, ту же работу, что и Андрей Януарьевич Вышинский. Объективной реальности внутри нашего черепа не существует в принципе, а вне его — и подавно. Кто верит в улучшения к восемнадцатому году во всех областях общественной жизни? Верите? А сколько вас, верящих? Пять процентов? Мы же, остальные девяносто пять, только и способны, что из всех возможностей выбрать максимально вероятную в данной реальности. Не такое уж и простое дело, честно говоря. Не всякому по плечу.

И поэтому не исключаю, что данная реальность, та, что развёртывается в этот момент, в следующий будет отправлена в шредер. Или, по старинке, – в камин. Сожжена и кочергою размешана. На всякий случай. И потому тороплюсь допить стакан чаю. Вдруг и последний?

К оглавлению

(обратно)

Эволюция эволюции: от генетического наследования к интратехнической репликации т-мемовДмитрий Шабанов

Опубликовано 30 марта 2013

<p

Человек – не статический центр мира, как он долго полагал, а ось и вершина эволюции, что много прекраснее. Пьер Тейяр де Шарден

В этой колонке я попытаюсь систематизировать свои представления по вопросу, в котором, насколько мне известно, устоявшиеся взгляды ещё не выработаны. Слова будут попадаться страшные (как в заголовке), но я изо всех сил попытаюсь всё разъяснить.

Главная идея состоит в том, что внутри эволюционирующей биосферы преимущество получают те ветви древа жизни, которые оказываются способными вырабатывать необходимые им приспособления быстрее других, то есть выигрывают у своих конкурентов благодаря способности к более быстрой эволюции. Это ускорение обеспечивается освоением всё новых и новых механизмов наследования. Некоторые из них нам известны; некоторые, возможно, ещё нет. Специфика эволюции нашего вида укладывается в общую картину эволюции эволюции, и при этом, в полном согласии с Тейяром, мы оказываемся на самом острие этого процесса.

Меня убедила идея Блэкмор (описанная в позапозапрошлой колонке) разделять типичные мемы, как единицы культурного наследования, передаваемые из одной головы в другую, и т-мемы, репликаторы более высокого уровня, использующие иные средства передачи. Стал я думать о том, как описать эти репликаторы с точки зрения организмов (помните решётку на рисунке в позапрошлой колонке?) и пришёл к выводу, что мы имеем дело с несколькими этапами эволюции и несколькими механизмами наследования. Давайте объясню подробнее.

Вот схема, на которой показаны главные пути передачи информации, типичные для представителей высокоорганизованных групп живых существ. Когда-то я рисовал нечто подобное, но сейчас, как кажется, показал нужные вещи чуть менее запутанно.

_{Пути передачи информации, обеспечивающие биологическую эволюцию. Фенотип+, результат индивидуального развития, раз за разом проверяется на соответствие среде}

На схеме показаны два поколения (и передача наследственной информации к третьему). В жёлтых прямоугольниках — развитие организмов, показанное фиолетовой стрелкой. Можно сказать, что генотип (совокупность генетической информации, то есть информации, заданной последовательностью мономеров в полимерных цепочках нуклеиновых кислот) влияет на формирование фенотипа (совокупности признаков организма) в ходе онтогенеза (индивидуального развития). С вашего разрешения, я буду писать о «генотипе+», «онтогенезе+» и «фенотипе+», чтобы показать, что трактую эти понятия в широком смысле. К примеру, хотя пространственная организация яйцеклетки не является частью генотипа в узком смысле этого слова, тем не менее она относится к числу важных наследственных (передаваемых следующим поколениям) задатков. При строгой трактовке понятия «онтогенез» в него, наверное, не нужно включать выработку условных рефлексов, а говоря о фенотипе, обычно не включают в его состав жизненный опыт. Я же хочу употреблять эти понятия максимально широко.

Как вы поняли, я здесь рассматриваю поведенческие признаки как такую же часть фенотипа+, как и признаки, связанные с морфологией (строением) или физиологией (функциями).

Да, но на фенотип+, конечно, влияет и среда. Красной стрелкой на схеме показано определённое действие среды, на которое фенотип+ отвечает закономерным образом, а серыми пунктирами показан шум, источник случайности. Шум имеет как внешнее для организма, так и внутреннее происхождение.

Каждый из показанных путей передачи информации является результатом длительной предшествовавшей эволюции, следствием отбора тех или иных репликаторов (автокаталитических реакций, генов, организмов…). Механизмы управления развитием в соответствии с наследственными задатками (фиолетовая стрелка) — результат отбора на повышение устойчивости передачи врождённых адаптивных признаков. Чем устойчивее (несмотря на информационный шум) будет воспроизводиться норма, отобранная в ряду прошлых поколений, тем больше шансов у организма передать свои наследственные задатки потомству.

Когда задача помехоустойчивого развития решена, шансы организма на выживание и размножение может повысить его способность подстраиваться под конкретные  условия среды, в которых ему выпало развиваться. Классическим примером является разница между сосной, которая выросла на открытом месте, и такой же сосной, которая развивалась в густом лесу. А знаете, что происходит, когда мы (представители европеоидной расы) загораем? Наша кожа может реализовывать разные варианты синтеза тёмного пигмента, меланина, в зависимости от количества поступающего ультрафиолетового излучения. Если УФ-лучей мало, кожу нужно сделать для него прозрачной, чтоб обеспечить синтез витамина D; если эти лучи в избытке, от них нужно защищаться, чтобы уменьшить вероятность развития рака кожи. Приведённые примеры — лишь малая часть той информации, которую развивающийся организм получает от среды (красная стрелка). Мы развиваемся в определённых условиях, в определённой гравитации, в среде с требуемым химизмом, вступаем в необходимые для нашего развития взаимодействия (в том числе социальные). Не надо недооценивать путь передачи информации, показанный красной стрелкой!

В своё время казалось, что наследственная информация никак не зависит от результатов развития. Сейчас стало понятно, что высокоразвитые организмы приобрели петлю обратной связи (коричневая такая), которая изменяет характер наследственных задатков в зависимости от фенотипа+. В условиях, когда поколению за поколением приходится реализовывать определённый вариант развития из нескольких возможных, шансы на успех повышает учёт информации о том, какая из альтернатив была востребована предками каждой особи.

Я отлично сознаю, что за обсуждение таких информационных каналов часть читателей попытается наклеить на меня ярлык «ламаркиста». Ну что поделаешь! Эпигенетическое наследование доказано вполне надёжно, хотя конкретные механизмы реализации этого пути передачи информации изучены недостаточно. Известные сейчас механизмы эпигенетического наследования связаны с химической модификацией отдельных мономеров генетического текста. Эта модификация отражается на способе пространственной укладки молекулы ДНК, а значит, и на её активности.

Я предполагаю, что существуют и иные механизмы передачи информации в том же направлении, от фенотипа+ к генотипу+. Возможно, в этом же направлении действуют ещё какие-то механизмы редактирования ДНК (например, включающие передачу информации с молекул РНК). Впрочем, эта тема требует особого разговора…

Фенотип+ взаимодействует со средой. Если среда «одобрит» результат развития (он окажется достаточно приспособленным и ему попросту повезёт), его наследственная информация будет передана следующему поколению. У организмов с половым размножением каждый индивид получает наследственную информацию от двух родителей; на моей схеме это не показано (она и так оказалась достаточно запутанной).

Обратите внимание на два цикла обратных связей. Наследственные задатки влияют на развитие и сами корректируются (эпигенетически и, возможно, как-то ещё) по его итогам. Среда одобряет или отвергает результат развития, который и сам зависит от неё. Эти обратные связи весьма важны для ускорения выработки необходимых приспособлений. Как мне приходилось писать, рассказывая об эпигенетической теории эволюции, для успеха организма в выживании и размножении неважно, на какой основе развились его приспособительные признаки. Однако если среда раз за разом сохраняет носителей каких-то признаков, это будет приводить к повышению устойчивости их развития. Кстати, не запутайтесь: эпигенетическое наследование (ЭН) не в «родстве» с эпигенетической теорией эволюции (ЭТЭ). В случае ЭН слово «эпигенетический» (то есть находящийся над генами) используется для обозначения разметки генетического текста, а ЭТЭ рассматривает систему управления развитием организма, находящуюся «выше» генного уровня. ...