Hajlamosak vagyunk azt gondolni, hogy a tudósok csak az olyan érdektelen és jelentéktelen problémák kutatásával foglalkoznak, mint a globális éghajlatváltozás, esetleg a világjárványok vagy az energiaválság. Pedig koránt sincs így, erről pedig a New Scientist magazinhoz érkezett olvasói kérdéseket összegyűjtő (magyarul meg nem jelent) könyvek címei tanúskodnak: Miért nem fagy le a pingvinek lába?, illetve Miért nem tudnak az elefántok ugrálni? Ezekből válogattunk.
Mire jók az ujjlenyomatok?
Erre a kérdésre a sok televíziós krimisorozat alapján könnyű válaszolni: arra, hogy a minden egyes emberre egyedileg jellemző rajzolatú ujjlenyomat alapján a helyszínelők azonosíthassák a bűnözőt, aki vigyázatlanul puszta kézzel fogott meg valamit a bűntény helyszínén. Persze a kérdés nem az ujjlenyomatok felhasználására, hanem kialakulásuk okára vonatkozik, evolúciós hajtóerőként pedig bajosan fogadható el a bűnüldöző szervek munkájának segítése. Ahogy az evolúció kutatásában általában, érdemes megvizsgálnunk, hogy az állatvilágban hol találunk hasonló jelenséget. Kiderül, hogy csak néhány állat végtagjain emelkednek ki a bőr felületéből a bőrlécek, létrehozva az ujjlenyomatot, ezek pedig általában olyan fajok, amelyek szinte egész életüket fán való csimpaszkodással töltik. Sok majomnak van bőrléce, de például a koalának is. Vannak majmok, amelyeknek nemcsak az ujjukon találhatók kiemelkedő bőrlécek, hanem fogódzkodásra használt farkuk belső, csupasz felületén is. Az ujjlenyomatok tehát hasonló funkciót látnak el, mint az autógumik bordázata: gátolják a csúszást. Még furcsább, hogy az elektronmikroszkópos felvételek tanúsága szerint a koala és az ember ujjlenyomata annyira hasonló, hogy könnyen összetéveszthetők. Ez szép példája az úgynevezett konvergens evolúciónak, amikor is nem rokon fajok különböző eredetű jellegzetességei hasonló alakúvá fejlődnek az azonos környezeti kényszerek hatására.
Miért nem lesz a mélyhűtőben készített jégkocka soha szép átlátszó?
A televíziós italreklámok hasonlóképp frusztrálhatják a hobbimixereket, mint a divatlapok digitálisan megszépített modelljei a nőket. A reklámokban mindig csodaszép, csillogó, víztiszta jégkockák úszkálnak az italban, a frizsider mélyhűtőjébe tett jégkockatartóban viszont csak ködös, szürkés jégkocka készíthető. Az átláthatóságot ezernyi apró, jégbe zárt légbuborék zavarja, amelyek fagyás közben válnak ki a vízből. A csapvízben mindig van némi (nagyjából 0,003 tömegszázaléknyi) oldott levegő. Amikor fagyni kezd a víz, először a tálca fala mentén kristályosodnak jéggé a vízmolekulák. Megfigyelhetjük, hogy a jégkocka széleihez közel általában szép tiszta a jég, mert a vízben oldott oxigén ekkor még nem válik ki, hanem a kocka belsejébe, a továbbra is cseppfolyós állapotú vízbe vándorol. Így a folyékony vízben egyre dúsul az oldott oxigén, mígnem a növekvő koncentráció és a csökkenő hőmérséklet hatására egyszer csak nem képes tovább oldott állapotban maradni, és buborékokat képezve kiválik. Az ipari jégkockagépek tartályaiban folyamatosan áramoltatják a vizet, hogy a benne oldott levegő idejében eltávozhasson, és ne eshessen csapdába a jég belsejében. Otthon próbálkozhatunk azzal, hogy felmelegítjük a vizet, és nagyon lassan hűtjük le, de még így is nehéz kiküszöbölni a buborékokat. A reklámokban pedig általában nem igazi jeget, hanem ahhoz hasonló műanyag kockákat használnak, mert a jég gyorsan elolvadna a reflektorok perzselő melegében.
Miért nem ragad a pillanatragasztó a tubus falához?
A legtöbb pillanatragasztó vegyi összetétele szerint cianoakrilát-egységeket tartalmaz a tubusban. Amikor kinyomjuk a ragasztani kívánt felületre, a cianoakrilát érintkezésbe lép a levegővel, és a levegő páratartalma hatására polimerizálódni kezd. Ez anynyit jelent, hogy a különálló cianoakrilát-egységek (úgynevezett monomerek) végtelen hálózatot képezve összekapcsolódnak, és egyetlen hatalmas polimer (sok egységből felépülő) óriásmolekulát képeznek. Emiatt működik az anyag ragasztóként. A nedvességfüggő ragadósság több dolgot is érthetővé tesz a pillanatragasztóval kapcsolatban. Ezért képez szinte eltávolíthatatlan filmszerű bevonatot a bőrünkön, ezért keményedik meg és dugaszolja el a nyílást azonnal a tubus csőrén kifolyó ragasztó. Furcsa módon a tiszta oxigén önmagában nem sietteti a polimerizációt, sőt gátolja. Ezért töltik csak félig ragasztóval a tubust, és fújják föl a fennmaradó helyet oxigénnel (nem azért, hogy kispórolják belőle a ragasztót).
Miért lesz az asztalon hagyott linzer omlós és puha másnapra, miközben a kifli betonkeménységűre szárad ugyanott?
A jelenség kulcsa a száradás. A linzer ugyanis nem szárad ki, mert benne sokkal több a cukor, és – bármennyire meglepő is az íz alapján – sokkal több benne a só is, mint a kifliben vagy a bagettben. A cukor és a só pedig higroszkópos tulajdonságú anyag, megköti és magába zárja a levegő páratartalmát. Nem engedik kiszáradni a süteményt, sőt még növelik is nedvességtartalmát. Ezt segíti az is, hogy a linzer szerkezete jóval tömörebb a kifliénél, sokkal kisebbek benne a buborékok. A kifli kevés sót és kevés cukrot tartalmaz, így nincs mi megkösse a levegő nedvességtartalmát.
Miért tüsszögnek egyesek, ha a napba néznek?
Ez olyan régi probléma, hogy már Francis Bacon is foglalkozott vele Sylva sylvarum című 1635-ös könyvében. Ő korának az emberi szervezetről alkotott általános elképzeléseit követve a testnedvek áramlásában (pontosabban a fény hatására az agyból a szembe és az orrba folyó nedvességben) látta a napsütés kiváltotta tüsszögés okát. A jelenségre van tisztán fizikai magyarázat is. A napsütés felmelegíti az orrot, így az orrjáratban lévő levegőt is. A felmelegedő levegő fölfelé kezd áramlani, és magával sodor egy csomó porszemet és egyéb szennyeződést. Ezek ingerelik tüsszentésre az embert. Mindez azonban nem magyarázza azt, hogy nem mindenki reagál így a napsütésre, de ha a családban vannak ilyen emberek, akkor nekünk is nagyobb az esélyünk rá.
Vannak kutatók, akik jobban elmélyedtek a kérdésben, mint első hallásra indokoltnak vélhetnénk. Ugyanis egy tüsszentési roham például a vadászpilótáknál akár halálos is lehet. Kiderült, hogy valóban genetikailag öröklődik a hajlam, és a teljes népesség ötöde-harmada tartozik a naptüsszentők közé. Oka pedig az, hogy a szem és az orr védelmi reflexeinek idegi szabályozása igen szorosan összefügg. Tehát ha a szemünket éri ártalom (például erős fény), akkor az orrunk is megpróbál védekezni (ilyenkor tüsszentünk). Fordítva is működik ez: tüsszentés közben könnybe lábad a szemünk.
Igaz-e, hogy csak a csapból frissen engedett vízből lehet jó teát főzni, állott, korábban már felforralt vízből nem?
Ugyan ki tudná megkülönböztetni egymástól a csapból nemrég kiengedett és az állott vizet, feltéve, hogy nem szennyezi őket semmi, és hőmérsékletük is azonos? Lehet, hogy ízre valóban nincs különbség köztük, de kémiai összetételükben igenis van. Minél többet állt a víz szabad levegőn, illetve minél többször melegítettük föl a forráspontig, majd hűtöttük le, annál kevesebb oldott oxigént tartalmaz. A magas oxigéntartalom pedig szükséges ahhoz, hogy a tealevelekből kioldódjon az aroma. Minél kevesebb oxigént tartalmaz a víz, annál ízetlenebb lesz a tea. Legalábbis elméletben, mert a New Scientist kísérletező kedvű olvasói saját tapasztalataik alapján korántsem tudták egyértelműen megerősíteni ezt az állítást. Más elméletek szerint az újbóli forralás nem az oxigéntartalom változása miatt árt a tea ízének, hanem azért, mert megváltozik általa a csapvízben oldott anyagok koncentrációja. A csapvíz ugyanis nem tiszta víz (ha nem desztilláljuk), hanem sók, fémionok és egyéb anyagok oldata. A forralás következtében bizonyos vegyületek kicsapódnak a vízből, mások pedig oldott formában dúsulnak fel. A megváltozott kémiai összetétel pedig hatást gyakorol az elkészült tea ízére és színére.
Miért nem fagy le a pingvinek lába?
A kérdés jogos, az ember azon csodálkozik, hogy miért nem jutott még eszébe. Hiszen a pingvinek talpát nem fedi tollazat, viszont nagy a felülete, és folyamatosan érintkezik a jéggel. Több mechanizmus együttes működése akadályozza meg a láb megfagyását. A pingvinek képesek a külső hőmérséklet szerint módosítani lábartériáik átmérőjét, hidegben összébb húzódnak az erek, rajtuk kevesebb vér halad keresztül, így kevesebb hőt adnak le. Erre egyébként az ember is képes, ezért fehérebb a kezünk hidegben, és piros, ha kimelegszünk. Emellett a pingvinek lábába vért szállító artériák szokatlan helyen, már a láb felső részén szétágaznak hajszálerekre. Ezek aztán gyorsan hajszálvénákba mennek át, és a meleg vért gyorsan elszállítják a lábból anélkül, hogy az sok hőt adna át a környező szöveteknek, majd a külvilágnak. Sőt a pingvinek vérében az oxigénszállításért felelős hemoglobinmolekuláknak is kevesebb energiára van szükségük, hogy leadják a hozzájuk kapcsolódott oxigénmolekulát a lábban, ez is csökkenti az energiaveszteséget. Persze azt ne gondoljuk, hogy a pingvin lába ezáltal felolvasztja az alatta lévő havat. Jó, ha plusz egy-két fokon tudja tartani, de ez elegendő a fagyás megakadályozására.
Miért nem esünk le folyton az ágyról, miközben egész éjszaka forgolódunk öntudatlanul?
A kérdés jogos, hiszen az emberek egyetlen éjszaka alatt akár százszor is testhelyzetet válthatnak, miközben alszanak. Sokan úgy vélik, hogy az agy alvás közben sem veszíti el teljesen az irányítást a test fölött, és valamilyen módon alkalmazkodik a körülményekhez. Emiatt akkor sem esünk nagyot alvás közben, ha a megszokott ágyunk helyett hirtelen függőágyban, keskeny priccsen vagy akár egy fa ágai között térünk nyugovóra. Ezt az állítást igen nehéz bizonyítani, más kutatók szerint pedig az ágyon maradás hátterében sokkal alapvetőbb tanulási folyamat áll. Akik láttak már kisgyermeket reggel, azok tudják, hogy a legritkább esetben fekszik ugyanolyan pozícióban, mint ahogy este elaludt. Gyakran teljesen megfordul az ágyban. Felnőttkorunkra azonban legtöbbünknél eltűnik ez a viselkedés. Az Edinburghi Egyetem kutatói számos önkéntest kértek meg, hogy töltsenek egy éjszakát a laborban, ahol egy meleg szobában takaró nélkül kellett aludniuk egy akkora matracon, hogy métereket forgolódhattak, akkor sem érték el a szélét. Kiderült, hogy az emberek a legritkább esetben fordulnak úgy alvás közben, hogy az arcuk az ágy felé essen. Ennek oka, hogy úgy nehézzé válik a légzés, de ezt nem születésünktől fogva tudjuk, meg kell tanulnunk gyermekkorunkban. Emiatt általában csak egy fordulatot teszünk oda-vissza alvás közben, és – ha szerencsénk van – ez még épp megoldható az ágy tetején.
2014. január 4.
