Супергероите - деца на науката (част 1)

В тази статия от две части се представят последните достижения на науката. Въпроси като невидимостта, суперсилата, левитацията, телепортацията, летенето и дишането под вода са част от засегнатите теми.

 

Психически усилия развиват мускулите
Супермен е извънземен и затова е херкулесовски силен. Роден на планетата Криптон, той трябва да развие страшни мускули, за да се пребори с гравитацията там. А ние с какво да заякнем освен с фитнес или с вредните анаболи? Генетиката доказа, че обемът на мускулите на плъх се удвоява, ако му се присади ген, който синтезира определен хормон.
Но две нови разработки потвърждават, че можем да станем по-атлетични само със силата на ума! Спорти¬стите отдавна го знаят. Преди старта те повтарят наум движенията, които трябва да извършат. "Когато мис¬лим за някакво движение", казва Жан-Пиер Рол от лабораторията по невробиология в Марсилия, "двигател¬ните центрове в мо¬зъчната кора се акти¬визират. Да си пред¬ставиш едно движе¬ние, е все едно да го извършиш." Така се подобрява координа¬цията на мускулите.
Силата им също ра¬сте, твърдят Гуан Ю от института "Лернър" в Кливлънд и д-р Рон Диркс от Грьонинген. Гуан Ю експерименти¬рал с 8 доброволци, които мислено симу¬лирали разгъване на мускулите на малкия пръст 15 минути всеки ден в продължение на 3 месеца. Контролна група извършвала физически същото упражнение. Накрая силата на разгъване при доброволците се била увеличила с 35%, а при остана¬лите - с 55%. Холандският екип пък постигнал 20% по-голяма сила на мускулите на китката за 15 дни.
Дали това ще бъде достатъчно, за да може Супермен да се вмъкне мислено в кожата си?

 

Глицеринът ни прави прозрачни
Грация Варга, инженер-биомедик от Остин, иска да подобри техниките за наблюдение под микроскоп. През 2000 г. тя инжектира поливапентния алкохол глицерин в кожата на хамстер, за да проследи ефекта върху оптичните свойства на кожата. И вижда как кожата на гризача избледнява и след 20 мин епидермисът става прозрачен. Накрая прозрачността се повишава 5 пъти.
Ако беше комиксов герой, Варга щеше да пийне глице¬рин и да стане като невидимата Сю Сторм от "Четирима¬та фантастични". Заключението й обаче е научно: пре¬сичайки кожната тъкан, светлината се пречупва на мно¬жество лъчи. Епидермисът я екранира, защото я раз¬пръсква във всички посоки. Също както водните капчи¬ци от мъглата правят атмосферата непрозрачна.
Две теории обясняват ефекта. Според първата, от¬странявайки водата от клетките чрез осмоза, глицери¬нът променя тяхната големина. Клетките се свиват и другите съставки на кожата се пренареждат, за да за¬пълнят пространството. Така колагенните нишки ста¬ват успоредни, намалявайки пречупването на светли¬ната. Втората: глицеринътзамества частично водата от тъканта. Тъй като коефициентът му на пречупване е близък до този на главните съставки на кожата, между които и колагенът, преминаващата през почти хомоген¬ната среда светлина се отклонява надясно.
Глицеринът е безвреден за човека и се използва в козметиката. Откритието на Варга може да се приложи в медицината, ако "прави" прозрачна аортата или скле-рата (очната мембрана) и стомашно-чревните тъкани, а видими туморните клетки сред тях.

 

 

С магнит плуваш във въздуха
Да плуваш в пространството като Сребърния сърфист вече е във възможностите на физиците. Дори учените могат да избират между 2 метода. Единият изисква свръхпроводим материал. Когато приближиш магнит до свръхпроводима пръчка, той индуцира в нея ток по същия начин, по който магнитът на динамото на велосипеда кара кара фара му да свети. На свой ред този ток генерира магнитно поле, което отблъсква магнита. Но пръчката е е свръхпроводник и токът циркулира без съпротивление в нея и произвежда толкова интензивно поле, че магнитът се повдига и започва да плава над нея. Ако магнитът е достатъчно мощен, този ефект става значителен.
През 1966 г. Учени от центъра по свръхпроводимост в Токио се забавляват с този метод, като повдигат сумист и го карат да левитира на няколко см от земята.
Но има и по-зрелищен метод. През 1997 г. Холандският физик Андре Гейм показа на света как левитира жаба с помощта на мощен генератор на магнитно поле.  Принципът е съвсем прост. Предмет, който може да се магнетизира се поставя в средата на силно магнитно поле. Органичната материя е диамагнитна. Това означава, че електроните и се движат така, че генерират поле, противоположно на първоначалното. Ефектът е слаб и са необходими мощни полета, за да се повдигне тежест от няколко десетки грама. Жабата на Гейм е първото животно, изпитало магнитна левитация. Последвали са я ягоди, насекоми и други. Още не е полетял човек, но нищо не пречи и това да стане.

 

Лазиш по стени чрез силите на Ван дер Ваал
Вдъхновявайки се от крайниците на едно влечуго, Андре Гейм освен с експериментите си с магнитната левитация, става известен и с изобретяването на адхезивен материал, способен да прилепи човек към стената също като Спайдърмен. Само че за разлика от историята с Питър Паркър първообразът не е паяк, а гекон – гущер от джунглите, който изпълзява по всякакви повърхности.
Всеки пръст на гекона е покрит с 2 000000 косъмчета, които се разделят в краищата си на стотици разклонения, всяко 50 пъти по-тънко от косъм. Без прилепващо вещество или химическа реакция кичурчетата и издутите им крайчета осъществяват „връзките на Ван дер Ваал” с повърхността.
Силите на Ван дер Ваал  се дължат на взаимодействието между електрическите полета, създадени от движението на атомите и осигуряват прилепването. Чрез съвременни нанотехнологии екипът на Андре Гейм възпроизвежда структурата на кичурчетата на гекона в твърда и гъвкава пластмаса и получава материал с невероятни свойства – лепи се върху всяка повърхност, но се отлепва лесно, остава сух и годен за нова употреба.
Изследователят уверява, че с ръкавици, покрити с новия материал, човек може да увисне на тавана. Единствената пречка засега остава високата цена на новия материал – над 100 000 евро само за повърхност, колкото да се покрият две човешки длани. Суперцена за супергерои!

 

Когато два фотона се обичат силно
Диабло, мутантът, който се телепортира, май е придобил тези способности, след като е сключил договор с дявола. Без обаче да продава душата си. Още преди десетилетие квантовата физика превърна телепортация¬та от мит в реалност. Засега могат да се телепортират само фотони, но скоро това ще става ис атомите.
В лабораториите телепортацията не се из¬вършва по начина на Диабло. Той изчезва от едно място, за да се яви на друго. Във физиката това става, като се "възстановя¬ват" телепортираните ча¬стици, които странстват. Сканира се частицата, за да се определят характери¬стиките й, после те се пре¬насят и фотонът или атомът се възстановяват чрез нови частици - копия.
Но дори и в тази форма те¬лепортацията изглеждаше невъзможна поради забра¬ната на Принципа на Хайзенберг. Той гласи, че е невъз¬можно да се опознаят едно¬временно всички свойства на атома, а без пълната му характеристика той не може да бъде възстановен друга¬де. Така бе, докато група от 6-има физици не предложи
през 1993 г. оперативен начин да се пренася състоянието на една частица върху друга, без да се опознават характеристиките й -един вид фотокопиране на тъмно. Трикът е в използването на междинни частици, които се примесват към началните и моментално възстановяват първоначалното си състоя¬ние. Резултатът е в тон с принципите на квантовата механика, която постановява, че две частици могат да бъдат свързани толкова близко, че действайки вър¬ху едната, се въздейства и върху другата, дори тя да е отдалечена на светлинни години.
Четири години по-късно по тази схема екипът на Ан¬тон Цайлингер от Инсбрук прави първата телепорта-ция на фотон. Въпрос на времеетелепортиранетона молекули. Най-деликатни¬ят момент е да се изолира достатъчно молекулата от околната материя, за да мо¬же след като бъде смесена с другите частици, да запази квантовата си същност. Има още дълъг път, преди да се постигне техниката на Диа¬бло, но вече се знае, че физичните закони не забраня¬ват телепортирането.