?

Log in

No account? Create an account
Quizzing the Anonymous
Ignoramus et ignorabimus
Научная грамотность 
23rd-Sep-2018 11:47 am
thinking
В последнем номере Physics Today
https://physicstoday.scitation.org/doi/abs/10.1063/PT.3.4019
статья с незнакомыми мне примерами в стиле "научной грамотности". Два из них понравились.

Задача 1. Если посмотреть на поверхность листа, расстояния между устьицами гораздо больше, чем размеры устьиц. Если посмотреть на химические рецепторы на поверхности клетки, расстояния между ними гораздо больше, чем размеры рецептора. Кажется, что большая плотность устьиц и рецепторов должна давать преимущество, но это не так. Почему?

Задача 2. Ничего не зная о механизме движения, как из биений жгутика спрематозоида установить, создается его волнообразное движение "моторчиком" в клетке или самим жгутиком?



Ответы:

1) https://www.dropbox.com/s/t6x8iz8yu44h8zz/Berg%26Purcell%201977%20physics%20of%20chemoreception.pdf

2) https://www.dropbox.com/s/4s5aov2iems9b0z/Machin%201958%20sperm%20propagation.pdf
Comments 
23rd-Sep-2018 06:16 pm (UTC)
Движение головы вправо-влево опережает разворот хвоста на четверть периода. Но из-за реакции надо сравнивать эти движения с обратным знаком, то есть выходит, что хвост тащит голову.

Но все это рассуждение hand-waving, понятно, и надо строго смотреть все на модели маятника. Безнадежная это вещь - "научная грамотность"
23rd-Sep-2018 10:22 pm (UTC)
Мне так не кажется. Вот простое рассуждение:

По формуле Эйлера-Бернулли,
https://en.wikipedia.org/wiki/Euler%E2%80%93Bernoulli_beam_theory
нагрузка на элемент хвостика будет пропорциональна четвертой производной от поперечного отклонения d[4]z/dx[4], где х расстояние до тела, а нагрузка будет определяться скоростью движения того же элемента в поперечном направлении, т.е. dz/dt. Значит, гармоники для "моторчика" будут убывать как экспоненты от х. На картинке убывания не видно, т.е. это не может быть "моторчик".

Но я с Вами согласен, что осторожность в такого рода рассуждениях не мешает. Я читал немало рассуждений на пальцах о том (похожая задача) ведет себя хлыст, когда он "трескается" (издает ударную волну), которые идут чуть ли не к Прандтлю, чтобы потом прочесть, что ни одно из этих объяснений не верно
http://mathfaculty.fullerton.edu/tmcmillen/papers/2002-PRL(whip).pdf
24th-Sep-2018 06:22 am (UTC)
//Я правильно понял, что второй вопрос по сути, где у него управляющий центр, в голове или в хвосте? То, что ниже, написано именно в этом предположении.

если я скажу, что движение с моторчиком и без него надо моделировать, не мороча себе голову всякими рассуждениями, и смотреть при этом на соотношения амплитуд, частот и затуханий, а там будет видно, выходит ли из моделей какая-то разница для двух случаев, которую можно сравнить с экспериментом, это будет достаточно для научной грамотности? Или надо прямо ответ выдать, типа такое движение невозможно, если моторчик в хвосте?

Что касается первго вопроса, то тест на научную грамотность физика уткнулся в ту же проблему, что и физ раствор. Не знаю, что такое устьица, и какую функцию они выполняют. Можно, конечно, в википедии почитать, но, я так понимаю, тесту уже не поможешь.
24th-Sep-2018 02:31 pm (UTC)
И посмотрели бы.
https://en.wikipedia.org/wiki/Stoma

Я дал два примера, потому что ситуация сходная: рецептору нужно уловить химическое вещество в воде, а стоме - углекислый газ из воздуха. Конкретика того, как это происходит неважана.
24th-Sep-2018 06:44 am (UTC)
Про научную грамотность как таковую - стало вдруг интересно. Я вот вообще не в состоянии думать над такого рода вещами. При этом мой официальный круг интересов (то есть, подтвержденный соответствующими публикациями в научных журналах) весьма широк, я легко переключаюсь между очень разными задачами, а в свое время был тренером команды Свердловской области на турнирах юных физиков (которые состоят из очень похожих заданий - например, как размер пузырей на лужах меняется за время с начала дождя, типичный тюфовский вопрос). То есть, вроде как, профессионал по части научной грамотности.

У меня два объяснения. Одно - лестное для меня (всегда помню про легкие, правдоподобные, естественные неправильные объяснения, и держу в голове, как невероятно трудно понять хоть что-нибудь на самом деле). Другое нелестное (профессионализм в плохом смысле, не способен делать бесплатно то, за что привык получать деньги; у Чака Паланика в «Колыбельной» некая дама, получившая магическую способность убивать людей на расстоянии, чтобы взять способность под контроль и исключить случайные жертвы, стала профессиональным киллером).

Edited at 2018-09-24 06:47 am (UTC)
24th-Sep-2018 03:14 pm (UTC)
Вся эта статья довольно интересная.

Для физхимика задача 1 представляется самоочевидной, т.к. я всегда держу в голове формулу для диффузионно-контролируемой реакции, как Вы держите в голове, скажем, уравнение Шредингера. То, что эта скорость зависит от линейных размеров поглотителя, а не от площади, ожидаемо.

Можно ли обойтись без таких знаний? Физики, которые предложили ответ, с химкинетикой были незнакомы и изобрели велосипед дважды. Почему же (если химики такие умные) не они решили эти "тривиальные" задачи? Потому что не очевидно, что эти задачи именно на диффузионный транспорт, а общий ответ не зависит от движения клетки в растворе или воздуха над листом. Простое (и верное) рассуждение занимает небольшую часть работы, а большую - анализ ситуации, где без знания гидродинамики уже не обойтись. Физиков (за редким исключением) не учат химкинетике даже на уровне азов. Химиков (за редким исключением) не учат гидродинамике даже на уровне азов. "Научной грамотности" не откуда взяться; она означает либо (1) перекрывание специфических интересов, либо (2) переизобретение велосипедов. Физику легче переоткрыть химкинетику, чем химику переизобрести гидродинамику. Перекрывание интересов происходит гл. образом у химинженеров, но тех не интересуют объяснения клеток и листьев, другие заботы. Объяснение устьиц было предложено в 1918-м году. Такое же по духу объяснение хеморецепторов - в 1995-м. Мне кажется, это не частная, а общая проблема. Поневоле задумаешься, сколько подобного должно лежать на поверхности.
25th-Sep-2018 10:05 am (UTC)
Я знал, что скорость реакции пропроциональна радиусу (это ж основа любого диффузионного слипания, роста пузырьков, к примеру). Но забыл :(
24th-Sep-2018 09:44 am (UTC)
(ответов не читал)

почему это вдруг плотность устьиц должна давать преимущества? Плотность (доля поверхности) ротоноса (дыхательных отверстий, не легких) у животных тоже должна? Или количество водозаборных труб на днище парохода? С чувствительностью несколько сложнее, повышение количества( дорогостоящих) сенсоров имеет смысл если задача "поймать хоть что-то хоть где-то", но весьма сомнительно в плане повышения точности восприятия - шум тоже растет, а уж затраты на обработку, создание какого-то переноса от всех детекторов по всему организму... Вот были бы у кошек вибриссы по всему телу - они бы сдохли от избытка противоречивой информации.

а это зависит от механизма шевеления и передачи этого шевеления. Если там какой-то твердый (упругий) скелет и мотор в тушке, то результат будет совершенно неотличим от такого же скелета но с локальными "приводами". Как понять где находится мышцА, сжимающая палец на руке? Только вскрыв запястье и осмотрев идущие там тяги, и внезапно обнаружив, что из предплечья приводятся 4 пальца из 5.

(курнул ответ)

про чувствительность - именно так. Не требуется все покрывать сенсорами, толку никакого, все равно что 10 из 1000 что 100 из 10000 сработало, но второе - вдесятеро дороже

про движение - нууууу. Допустим что все круглое, волна плоская, инерции нет, "дальней" передачи движения вдоль хвоста (неких длинных эластичных связок, прицепленных только на концах) нет, лошадь круглая и в вакууме...


This page was loaded Dec 19th 2018, 3:44 am GMT.