Генрих Эрлих - Легко ли плыть в сиропе. Откуда берутся странные научные открытия

Долго ли, коротко ли, но к 2016 году американская дизайнерская компания Q3 Innovations создала надувной шейный воротник под названием "Q-collar", который слегка затрудняет отток крови из головы. С этими воротниками стали ставить опыты, например, при участии подростков из хоккейной спортшколы [9] G. D. Myer and ect. The Effects of External Jugular Compression Applied during Head Impact Exposure on Longitudinal Changes in Brain Neuroanatomical and Neurophysiological Biomarkers: A Preliminary Investigation. Frontiers in Neurology , 2016, 7 (74). https://doi.org/10.3389/fneur.2016.00074 . Половине участников велели во время матчей надевать их, а половину оставили для контроля. У всех детей три раза за время опытов снимали энцефалограммы мозга и делали томографию. У тех, кто воротников не носил, заметили больше признаков пережитых сотрясений мозга, чем у тех, кто носил, и это была не одна серия опытов. В общем, спортивно-медицинскую общественность удалось убедить, и в 2017 году канадская компания Bauer начала серийный выпуск воротников под маркой «NeuroShield» для детей и взрослых с розничной ценой 200 долларов. Вот так размышления над головной болью дятла привели-таки к появлению средства защиты мозга людей, хотя оно и выглядит необычно, и совсем не похоже на привычный шлем.

Игнобелевский комитет не мог не отметить раскрытие феномена дятла. Единственная загвоздка состояла в выборе лауреатов из сонма блестящих ученых, посвятивших лучшие годы жизни решению этой проблемы. В конце концов премию в 2006 году присудили классику дятловедения Филиппу Мэю и Айвену Швабу из Калифорнийского университета в Дэвисе, который обобщил полученные к тому времени результаты в основополагающем обзоре [10] I. R. Schwab. Cure for a headache. British Journal of Ophthalmology , 2002, 86: 843. http://dx.doi.org/10.1136/bjo.86.8.843 и тем самым придал новый импульс работам в этой области. Немного удивляет, что премию присудили по орнитологии. При чем здесь биология пернатых? Это же чистейшей воды физика!

И вот что еще интересно. Присуждение Нобелевских премий нередко сопровождается скандалами. Всегда находятся недовольные – и, заметим, зачастую обоснованно недовольные – тем, что их не включили в состав коллектива лауреатов. Но с Игнобелевскими премиями ничего подобного не происходит. Никто из перечисленных в этом рассказе ученых не обивал пороги Игнобелевского комитета и редакций газет с криками "А чем я хуже?!". Оно и правильно. Настоящие ученые ко всему относятся с юмором, в том числе и к премиям. Не зря ведь говорят, что премии как геморрой – рано или поздно его получает любая задница.

У дятла голова – сильное место, а у человека, наоборот, слабое. Мы стараемся всячески защитить свою голову от ударов. К чужим головам отношение более сложное. В жизни случаются разные ситуации, иногда приходится для самообороны или вразумления дать несознательному гражданину в лоб или по лбу, что суть одно и то же. Но чем бить, если не хочешь нанести противнику тяжкие телесные повреждения с последующим юридическим оформлением этого прискорбного факта? Хотелось бы иметь на этот счет четкие научные рекомендации.

Статистика, которая знает все, утверждает, что в развитых странах самая распространенная причина повреждений головы – удар пивной бутылкой. Широкая общественность в кои-то веки разделяет это мнение. Так, посетители форумов, посвященных тонкостям народных боевых искусств, обсуждая свои впечатления от использования бутылок в диспутах с агрессивно настроенными гражданами, приходят к следующему выводу: бутылки, конечно, не самые весомые аргументы, зато самые доступные, поскольку в изобилии имеются под рукой там, где такие диспуты, как правило, возникают.

Справедливости ради заметим, что в ходе драк в барах в дело чаще всего идут все же пивные бокалы, сделанные из относительно тонкого стекла. С точки зрения физики удар таким бокалом по голове – полная ерундовина: его энергия не более 1,7 джоуля, так что поражение оппонента обеспечивает не столько сила удара, сколько осколки разбившегося о голову бокала. Иное дело – советские полулитровые кружки из толстого стекла: от их удара вполне можно было стать заикой, а то и хуже. Но эти увесистые кружки канули в небытие вместе с Советским Союзом, сегодня их можно найти главным образом в музеях и домашних коллекциях.

Однако в тех барах, где подают не разливное пиво, а бутылочное, ситуация иная. Во многих европейских странах – в Германии, Бельгии, Швейцарии – вам подадут не чахоточную бутылочку в 0,33 л, а полноценную полулитровую, которую к тому же используют многократно (а это значит, что она должна быть прочной, чтобы с гарантией выдерживать повторные циклы). Такая бутылка весьма увесиста – 400 г в пустом виде и 900 г с пивом внутри. Так что посетители этих баров располагают гораздо более весомыми аргументами, чем бокалы. А в Италии все еще серьезнее – пиво там часто разливают в бутылки емкостью 0,66 л. И вот возникает вопрос: какой пивной бутылкой предпочтительнее бить по голове, полной или пустой, если вы хотите просто вырубить оппонента, а не нанести ему тяжелую черепно-мозговую травму со всеми вытекающими последствиями?

Этот вопрос интересует не только обывателей, но и профессионалов, судмедэкспертов и патологоанатомов, которые постоянно имеют дело с такого рода травмами. Группа исследователей из Бернского университета во главе со Стефаном Боллигером пошла навстречу пожеланиям трудящихся и провела скрупулезное экспериментальное исследование этой проблемы, результаты которого опубликованы в журнале о судебной медицине – Journal of Forensic and Legal Medicine [11]. В 2009 году эта работа была увенчана Игнобелевской премией – что показательно, премией мира.

В чем состояла суть эксперимента? Чтобы получить полную картину соударения головы с бутылкой, в четырехметровой шахте смонтировали испытательный стенд. На дно поставили детскую ванночку – ее высокие бортики не позволяли осколкам разлететься. В ней лежала бутылка, на которую прилепили пластилиновую нашлепку – предполагалось, что она сымитирует амортизирующее действие кожи головы и волос. Наверху же, на определенной высоте (в ходе опытов ее меняли), закрепили устройство, способное бросать вниз килограммовый стальной шар, символизирующий череп собутыльника. В общем-то, в соответствии с принципом относительности Галилея, все равно – бутылкой ли бить по голове, или головой (даже если в ее роли выступает стальной шар) по бутылке. Главное – относительные скорости движения этих объектов, которые и обеспечивают приобретение ими кинетической энергии, той самой, что при столкновении превращается в энергию разрушения. Цель же опыта была проста: определить, при какой энергии удара бутылка разобьется.

Исходя из общих соображений, можно ожидать, что полная бутылка разобьется при более сильном ударе, ведь внутри нее находится жидкость, которая должна взять на себя часть энергии удара. Но в науке, как и в жизни, очевидные ответы, полученные из общих соображений, зачастую оказываются неверными. Вот и в этом случае действительность опровергла очевидную гипотезу: полная бутылка разбивалась при энергии 30 джоулей, а пустая – при 40 джоулях. В поисках объяснения экспериментаторы предположили, что все дело в углекислом газе, которым насыщено пиво: от удара пиво вскипает, и выделяющийся газ создает резко возрастающее давление. В принципе это предположение не лишено смысла. Многие хоть раз да становились жертвами невинного фокуса: по только что открытой бутылке пива снизу в донышко несильно бьют другой бутылкой, а затем сразу – ею же сверху по горлышку. В получившийся пенный фонтан может утечь до половины содержимого. Впрочем, есть и другое объяснение. Жидкость – вещество несжимаемое, поэтому малейшая деформация бутылки сразу порождает в ней напряжение, переходящее в разрушение.