10 Forvirrende Vitenskapelige Mysterier Of Everyday Things

Hvordan flyr bier? Hvorfor pulserer noen koraller? Hva er ball lyn? Disse spørsmålene er nå besvart (eller i det minste for det meste besvart). Du kan til og med tenke at alle hverdagslige ting er nå godt forstått, med mysterier forvist til sjeldne, fjerntliggende og reconditere. Likevel har mange hverdagslige ting fortsatt sine hemmeligheter.

10Sticky Tape

Hvis du avskiller bestemte typer klebrig tape (inkludert Scotch tape) i et vakuum, produserer det korte rister av røntgenstråler. En gruppe UCLA-forskere oppdaget først dette sprø fakta i 2008, selv om sovjetiske forskere hadde observert noe lignende (produserer høy-energi-elektroner i stedet for røntgenstråler) på 1950-tallet. Det ser ut til at ingen trodde de sovjetiske funnene. Hvordan kunne peeling tape generere slike høy-energi elektroner? Siden 2008 har mange andre forskere produsert røntgenstråler med klebrig tape, så det ser ut til å være et reelt fenomen - men hvordan skjer det?

Vi vet at peeling av båndet forårsaker ladning å bygge opp, akkurat som statisk ladning bygger opp hvis du kjyr en katt med et kredittkort. Den kalles den triboelektriske effekten. Når ladningen (og tilhørende elektrisk felt) blir stort nok, er det en plutselig utladning - en sprengning av elektroner hopper og går så fort at når elektronene slår noe, sender de røntgenstråler. Problemet er å forstå hvordan elektronene går så fort. I 2008-dokumentet ble det konkludert: "Grensene for energier og blitsbredder som kan oppnås er utenfor nåværende teorier om tribologi."

9Protons

Daglige gjenstander er laget av atomer, og hvert atom inneholder en eller flere protoner. Det enkleste atom-hydrogen-består av en proton og en elektron. En proton kan modelleres som en liten ball med konstant radius. Ved å bruke data fra eksperimenter med hydrogen, har forskere estimert protonens radius. Deres nåværende beste estimat (CODATA 2010-verdien) er 0,8775 femtometre, med en usikkerhet på pluss eller minus 0,0051 femtometre. En femtometer (fm) er en fjerdedel av en meter.

Forskere ønsket en mindre usikkerhet enn 0.0051, så Randolf Pohl og hans kolleger eksperimenterte med en eksotisk form for hydrogen kalt muonisk hydrogen. Det er som vanlig hydrogen, bortsett fra at elektronen er erstattet med en muon, en partikkel som ligner på en elektron, men med mye større masse. Som forventet reduserte Pohl et al usikkerheten til 0,00067 fm og et senere eksperiment reduserte det enda lenger. Men det var en overraskelse - de fikk en mye mindre verdi for protonens radius!

Her er en analogi. Anta at du hadde en billig målepinne, og du brukte den til å måle radiusen til en gigantisk strandball til 1 meter, med en usikkerhet på 0,1 meter. Så antar du har noen flotte gigantiske kalipre og du brukte dem til å få en måling på 0,5 meter, med en usikkerhet på 0,01 meter. Hva skjer? Kulen skal ikke ha en annen radius avhengig av hvordan du måler det! Likevel er det akkurat det som skjer med protonradiusmålingene.

Kanskje er den oppgitte usikkerheten i CODATA 2010-verdien for liten? Kanskje er noen andre verdier brukt i beregningene feil? Eller kanskje noen nye fysiske fenomener har blitt oppdaget? Det er et mysterium.

8Women

Menn har et X-kromosom fra moren deres og et Y-kromosom fra farens far. Kvinner har et X-kromosom fra moren deres og et (annet) X-kromosom fra deres far (andre kombinasjoner av X- og Y-kromosomer kan forekomme, men XY og XX er de vanligste). Hver celle i en kvinnes kropp har kopier av begge X-kromosomer. Fra 1949 førte en sekvens av funn til realiseringen at en av disse kromosomene alltid er inaktiv - det meste av den genetiske informasjonen om at X-kromosomet ignoreres.

Anta at vi har en celle fra en kvinne hvor X-kromosomet fra hennes mor er inaktivt og X-kromosomet fra hennes far er aktiv. La oss kalle det en "farscelle". La oss kalle den andre muligheten en "mamma-celle". Hvordan bestemmer en celle om det skal bli en mamma-celle eller en farscelle? Forskere trodde en gang det var helt tilfeldig - cellen gjorde tilsvarende et myntkast. Men nyere eksperimenter med mus viste at et helt organ (for eksempel et øye) kan være for det meste mamma-celler eller for det meste pappceller. Det er ikke tilfeldig! Det er et mysterium hvordan cellen bestemmer seg.

7Animal Magnetoception

Fugler gjør det, bier gjør det, selv hav-roaming haier gjør det-føles magnetiske felt, det vil si. Det er kjent som magnetoception (eller magnetoreception). Hvordan gjør de det? Det er to ledende hypoteser.

Den første (og eldste) hypotesen er at noen dyr har små barmagneter i noen av sine celler. Tanken er at disse barmagnetene rager opp med jordens magnetfelt som kompass nåler, og deres orienteringer kommuniseres til hjernen. Det er ikke en gal ide: Tiny bar magneter ble funnet i duer, for eksempel. Dessverre viste beakceller med barmagneter seg for å være immunsystemceller, ikke i stand til å kommunisere med duenes hjerne.

Den andre ledende hypotesen er at det er et protein i øyet som splittes i to deler som er følsomme for magnetfelt når det blir rammet av blått lys. Selvfølgelig er det mulig at noen dyr bruker begge mekanismer. Det er også mulig at det finnes andre mekanismer helt. Vitenskapen om dyrefornemmelse er fortsatt ung, så mange gjenstår ukjent.

6Blushing

Blushing er en ufrivillig rødhet av ansiktet, vanligvis på grunn av sterk følelse eller stress. Det er velkjent at rødmen skyldes utvidet blodkar (vasodilasjon), men hva utløser vasodilasjonen?

Det første hintet kom i 1982, da Mellander et al fant at ansiktsårene har beta-adrenoceptorer i tillegg til de vanlige alfa-adrenoceptorene.Disse reseptorene kan utløses av adrenalin og lignende molekyler assosiert med følelsesmessig respons. Kanskje beta-adrenoceptorene i ansiktsårene er det som utløseren rødmer?

På 1990-tallet gjorde Peter Drummond, professor i psykologi ved Murdoch University, noen eksperimenter for å finne ut. Noen av hans forsøkspersoner ble gitt medisiner for å blokkere alfa-adrenoceptorer, og andre ble gitt medisiner for å blokkere beta-adrenoceptorer. Han fikk dem til å utføre stresset mental aritmetikk, synge eller gjøre moderat trening (ting som vanligvis forårsaker rødme) og målt deres respons. Som forventet påvirket blokkering av alfa-adrenoceptorer ikke rødme. Blokkering av beta-adrenoceptorer forårsaket en reduksjon i rødme, men det forhindret ikke å rødme helt. Det må være noe annet som utløser rødme (vasodilasjon) - men hva? Det er fortsatt ukjent.

5Glass

Glass er overalt i moderne liv: smarttelefon skjermer, brusflasker, kaffekruser, kjøkkenvinduer, du heter det. Sikkert forskere og ingeniører forstår glass. Men i virkeligheten er glasset fortsatt dypt mystisk.

Mystikken er i hvordan glass former. Du kan lage glass ved å varme opp et glassdannende stoff som silisiumdioksyd til det er flytende og deretter la det avkjøles. I motsetning til for eksempel salt, som forandrer seg fra en væske til et krystallinsk fast stoff ved en bestemt temperatur, blir glasset mer og mer viskøst når du avkjøler det. Hvis du får temperaturen lav nok, blir glasset så viskøst at det blir solidt, selv om molekylene ikke er ordentlig ordnet. I 2007 skrev den amerikanske fysikeren James Langer: "Vi vet ikke hva slags transformasjon som skjer når en væske blir et glass, eller om den kjente tilstandsendringen egentlig er en termodynamisk faseovergang som kondensasjon eller størkning, eller noe helt annet . "Den mystiske" glassovergangen "er fortsatt et tema for aktiv forskning.

4Peanut Allergier

I USA har antall barn med peanøt allergi steget dramatisk de siste årene. En studie fant at utbredelsen hos barn økte fra 0,4 prosent i 1997 til 1,4 prosent i 2008. Lignende resultater ble funnet i Storbritannia, Canada og Australia. Hvorfor? Det er mange teorier.

Sannsynligvis den vanligste ideen er hygiene hypotesen. Noen moderne barn vokser opp i svært rene miljøer, der de ikke blir utsatt for samme bakterier, sopp, pollen, virus etc. som barna fra tidligere tider. Hypotesen er at deres immunsystem utvikler seg som et resultat, slik at det reagerer annerledes på jordnøtter.

En annen mulighet er at peanøtter blir behandlet annerledes nå (de er stekt) som kan tenkes å gjøre dem mer allergifremkallende. Eller kanskje moderne barn ikke får nok vitamin D? Kanskje blir jordnødder introdusert for sent? Det er mange muligheter, men ikke mange svar.

3Black Widow Venom

Black widow edderkopper finnes i tempererte steder over hele verden. Når de biter mennesker, forårsaker giftet ofte forferdelige, kroppslige smerter og blodtrykkssvingninger som kan fortsette i flere dager. Ifølge Gordon Grice s Den røde timeglasset, "Noen [ofre] har forsøkt å drepe seg selv for å stoppe smerten." Hvordan virker giftet? Det er her ting blir mystiske:

"En dose av giftet inneholder bare noen få molekyler av nevrotoksinet, som har en høy molekylvekt, faktisk er molekylene store nok til å bli sett under et vanlig mikroskop. Hvordan klarer disse få molekylene å påvirke hele kroppen av et dyr som veier hundrevis eller tusenvis av pounds? Ingen har forklart den spesifikke mekanismen. "

Nemotoksin må på en eller annen måte lure kroppen til å angripe seg selv. Å forstå hvordan det gjør det kan gi innsikt i autoimmune lidelser og andre forhold der kroppen angriper seg selv.

2Ice

Hockeyspillere og figurskatere glir over isen fordi det er veldig glatt - men hvorfor er det så glatt? De samme skøyter vil ikke glide over asfalt, glass eller stålplate.

Det gamle svaret var at skøyten utøver press på isen. Det økte trykket senker isens smeltepunkt, forårsaker at det smelter og skaper et tynt lag med flytende vann som er glatt. Problemet med det svaret er at trykket ikke er stort nok til å forklare den observerte slipperinessen.

To andre svar har blitt foreslått. Den ene er at friksjon smelter isen. Den andre er at is / luftgrensen alltid har et tynt lag med flytende vann. Det er eksperimentelt bevis for begge disse svarene, så det kan være en kombinasjon, men det relative bidrag av hver er ikke kjent. Det kan også være andre mekanismer på jobben. Slipperiness av is er ikke vannets eneste rare eiendom - det er mange flere. For eksempel har den et uvanlig høyt smeltepunkt.

1Dominansen av Matter

Nesten alt rundt oss er laget av materie, ikke antimateriell. Når antimatteren klarer seg å bli produsert (i det radioaktive forfallet av visse atomer, for eksempel, eller i noen tordenvær), går det vanligvis inn i noe og forsvinner raskt i en utbrudd av højenergi gammastråler.

Problemet er at den nåværende beste modellen av grunnleggende partikkelfysikk, Standardmodellen, forutser at like mengder materie og antimateriell burde vært produsert av Big Bang. Likevel synes det å være mer saken enn antimateriell. Hvorfor?

En mulighet er at standardmodellen må revideres slik at den reviderte versjonen forutser en liten preferanse for å produsere saken over antimateriell. En annen mulighet er at standardmodellen er bra, men på en eller annen måte ble antimatteren og saken separert, med tomt mellomrom mellom dem.Men hvilken mekanisme vil skille dem fra? Gravity ville trekke dem sammen, ikke skyve dem fra hverandre.

Dette problemet er kjent som universets baryon-asymmetri. Det er fortsatt en av de store uløste mysteriene i dagens fysikk.