В 1942 году Джулиан Хаксли опубликовал работу под названием Эволюция современный синтез. Именно в ней впервые появилось выражение затмение дарвинизма. Так он описал период с конца XIX до начала XX века, когда естественный отбор оказался фактически вытеснен с научной сцены и уступил место альтернативным концепциям. Дарвин при жизни сталкивался с растущей оппозицией, и со временем интерес к его идеям снижался настолько, что к концу века многие учёные были уверены, что теория естественного отбора не восстановится.

Сегодня часто говорят о создании синтетической теории эволюции как о простом добавлении генетики к уже существующим идеям Дарвина. Будто бы Дарвин заложил основы, а последующие открытия лишь дополнили картину. На самом деле между публикацией Происхождения видов и формированием новой теории эволюции прошло около восьмидесяти лет, и именно в этот промежуток происходил глубокий теоретический кризис. Научное сообщество разделилось на три крупные школы. Это были неоламаркисты, неодарвинисты и менделисты. Первое поколение генетиков не было союзником дарвинистов. Напротив, они считали, что теория естественного отбора не объясняет ключевые механизмы эволюции. Поэтому привычное представление о том, что синтез возник как простая комбинация генетики и дарвинизма, сильно упрощает реальную историю науки.

Почему к концу XIX века теория Дарвина вызывала всё больше сомнений и какое место занимали ламаркизм и ранняя генетика в этом дискуссионном поле, я подробно разбираю в видео. Это вторая часть большого цикла об истории эволюционной биологии. Если вам интересно понять, как появлялись конкурирующие теории, почему учёные по-разному представляли происхождение новых признаков и каким образом формировались ранние модели наследственности, вы можете посмотреть выпуск полностью. Первая часть, посвящённая взглядам Дарвина и восприятию его идей в XIX веке, также доступна на канале Straight Biology.

В этой части рассматривается возвращение идеи наследования приобретённых признаков, которое стало основой неоламаркизма. Многие натуралисты конца XIX века считали, что организм способен сам направлять своё развитие через реакцию на внешние условия. Рассматриваются взгляды Герберта Спенсера, который видел в ламарковских механизмах способ объяснить эволюцию как закономерный, а не случайный процесс. Приводятся примеры работ Хенслоу и Паккарда, а также идеи палеонтологов Эдварда Дринкера Коупа и Алфеуса Хайятта, которые пытались увидеть в окаменелостях подтверждение направленного развития через добавление новых стадий роста в разные эпохи.

Отдельно анализируется кризис наследственности в дарвинизме и появление неодарвинизма Вейсмана. Его теория зародышевой плазмы исключала возможность передачи приобретённых признаков и тем самым формировала жёсткую линию разделения между телом и наследственным материалом. Эта модель стала одной из первых попыток создать непротиворечивый механизм наследования, однако сама по себе не разрешила всех вопросов.

Важную роль сыграла и школа биометристов, куда входили Гальтон, Пирсон и Уэлдон. Они пытались математически описать распределение признаков в популяции и действие отбора на эти признаки. Их исследования привели к обсуждению того, как устроены изменения в популяциях и может ли отбор смещать среднее состояние признака. Биометристы стали ключевыми защитниками отбора в тот период, когда сама идея естественного отбора подвергалась сильной критике.

Но самым серьёзным вызовом дарвинизму стали работы первых генетиков. Хуго де Фриз, Уильям Бэтсон и последующие исследователи опирались на переоткрытые законы Менделя и утверждали, что новые признаки возникают не постепенно, а скачками. Они полагали, что мутации создают новые формы сразу и что именно такие крупные изменения являются основным механизмом эволюции. Эта позиция вступала в прямой конфликт с дарвиновской концепцией плавных вариаций.

Расхождение между лагерями сохранялось вплоть до начала работ Иогансена и Моргана. Иогансен показал, что непрерывные признаки формируются как сумма множества дискретных факторов и что отбор не создаёт новых признаков, а лишь действует в пределах уже существующей изменчивости. Морган и его ученики связали наследование с поведением хромосом и тем самым заложили фундамент хромосомной теории. Именно эти исследования постепенно ликвидировали противоречия между дарвинизмом и генетикой и стали основой для будущего синтеза.

Если вам интересно разобраться, как формировались различные школы эволюционной мысли и как учёные пытались объяснить механизмы наследования до того, как были известны ДНК и гены, вы можете посмотреть видеоматериал, к которому относится этот пост. Я старался изложить историю максимально ясно и опираться только на работы исследователей той эпохи.

Видео находится в моём профиле. Если тема окажется для вас интересной, буду рад обратной связи.

Исходники:
https://github.com/Alexandrsv/sci-search

Телега
https://t.me/sci_search_ru

Некоторое время назад астрономы столкнулись с парадоксом: Вселенная расширяется с разной скоростью, если смотреть на расширение разными способами. Измерения по ближайшим галактикам показывают одно значение, а анализ древнего света Большого взрыва — другое. Это «напряжение Хаббла» стало главной интригой современной космологии, ведь оно может означать, что наши фундаментальные законы неполны.

Теперь команда ученых предложила оригинальное решение, используя саму Вселенную как инструмент. Они изучали, как свет от далеких квазаров огибает массивные галактики, создавая несколько изображений с временной задержкой. Этот метод гравитационного линзирования позволяет измерить скорость расширения Вселенной напрямую, без привычных «космических лестниц».

Результат этого метода, основанного на общей теории относительности Эйнштейна, показал значение постоянной Хаббла — около 73 км/с на мегапарсек. Это значение решительно встало на сторону измерений в «современной» Вселенной и противопоставило себя данным по древнему реликтовому излучению.

Это значит, что разрыв, известный как «напряжение Хаббла», — скорее всего, не ошибка в расчетах, а реальное физическое противоречие, указывающее на неполноту нашей картины мира.

Существующий ГОСТ 14846-2020 «Двигатели автомобильные. Методы стендовых испытаний» создан для двигателей внутреннего сгорания, поэтому его нельзя применять к электромоторам из-за принципиальных различий.  Бензиновый или дизельный двигатель, если дать ему непосильную нагрузку, просто заглохнет. Электродвигатель же сохранит частоту вращения ротора и продолжит работать, при этом сила тока в его обмотках возрастет в разы, что приведет к стремительному нагреву. Это может вызвать нарушение изоляции, замыкание и отказ.

Кроме того, электромоторы способны развивать максимальное усилие «с места», на очень низких оборотах (в диапазоне от 0 до приблизительно 1000 об/мин), где обычный двигатель внутреннего сгорания работать не может. Помимо этого, их рабочий диапазон шире: они работают на частотах вращения, в полтора-два раза превышающих максимальные обороты бензиновых аналогов.

Все это требует другого испытательного оборудования.  Для моделирования различных условий работы двигателя используют стенды и специальные испытательные установки. Стенд для электромотора должен уметь создавать усилие, в 2–3 раза превышающее его номинальную (паспортную) мощность. Такая перегрузка позволяет смоделировать экстремальные, но возможные в жизни ситуации — например, резкий обгон или затяжной подъём в гору с полным грузом. При испытаниях бензинового двигателя стенду было достаточно создать усилие, всего на 50% превышающее максимальное усилие самого двигателя.

В России готовых решений для испытаний автомобильных электромоторов под нагрузкой практически нет. Импортное оборудование либо недоступно, либо стоит очень дорого.  Без серийных проверок на стенде, нельзя гарантировать безопасность и долговечность работы электрических двигателей, из-за чего нельзя наладить массовое производство собственных электромобилей.

Учёные Пермского Политеха разработали и предложили собственную методику на специально собранном для этого нагрузочном стенде. Комплекс, созданный на кафедре «Автомобили и технологические машины» ПНИПУ, позволяет исследовать поведение электродвигателей в экстремальных режимах и определять точные границы их безопасной эксплуатации.

Для экспериментальной апробации новой методики специалисты выбрали конкретный образец — серийный, малоразмерный асинхронный двигатель мощностью 1,1 кВт. Это самый распространённый и надёжный тип электромотора, где ротор вращается за счёт «скольжения» — небольшого отставания от вращающегося магнитного поля статора. Такая конструкция проста, долговечна и хорошо выдерживает перегрузки. Выбор сделан не случайно: на российском рынке доступен большой выбор подобных двигателей с разной мощностью и частотой вращения, кроме того, асинхронные электрические машины сегодня используют ведущие мировые автобренды, включая Tesla, Audi и Mercedes-Benz, например, модели Tesla Model 3, Y, X, Ora 03 GT, Mercedes-Benz EQC, Audi e-Tron.

Для испытаний собрали специальный стенд. Основой для него стал электромотор, к валу которого присоединили генератор. Этот генератор выполняет роль «электрического тормоза»: создаёт сопротивление, заставляя мотор работать под разной нагрузкой — от минимальной до предельной. Скорость вращения мотора управляется с помощью частотного преобразователя, который действует подобно педали газа. Силу «торможения» генератором можно плавно регулировать с пульта управления. Эта установка позволяет воссоздать на стенде любые дорожные условия: от спокойной езды до резкого ускорения или медленного подъёма. Всё это время специальные датчики замеряют следующие параметры: усилие, которое развивает мотор, частоту вращения и температуру его корпуса. Так инженеры видят, как ведёт себя двигатель в каждой конкретной ситуации и в какой момент он начинает опасно перегреваться.

Обычно, при испытаниях двигателей по стандартам, главным показателем на графиках является скорость вращения вала (обороты в минуту). Учёные Пермского Политеха предложили изменение: в качестве основного параметра они использовали частоту электрического тока (в герцах), подаваемого на мотор. Они сделали это потому, что в электромобиле, когда водитель нажимает на педаль газа, электронная система меняет именно частоту тока. Такой подход упрощает восприятие и обработку результатов испытании, делая их более понятными для инженеров, которые проектируют системы управления будущих автомобилей.

Мотор тестировали на разных режимах. Особое внимание уделяли рабочим параметрам, влияющим на нагрев электрического двигателя. Учёные определили для данного двигателя две ключевые температурные границы: критическая температура корпуса — 70 °C и максимально допустимая температура медных обмоток — 145 °C. Превышение этого внутреннего предела ведёт к необратимому повреждению изоляции и резкому сокращению срока службы.

Поэтому контроль температуры корпуса может стать надёжным, внешним индикатором процесса. Когда температура стабильно ниже 70 °C, скрытые обмотки гарантированно не перегреваются. Это позволит создать простую и эффективную систему управления двигателем, а датчик на корпусе при достижении порога в 65–70 °C автоматически подаст сигнал о необходимости ограничить ток, предотвратив разрушение двигателя изнутри.

Исследователи определили оптимальный диапазон для продолжительной работы двигателя, в котором он не выходит за допустимые значения по температуре в течение 30 минут работы.  Тестируемый мотор выдал свою паспортную мощность в 1,1 кВт, работал с небольшим запасом до критического порога в 70°C.  

— Испытания также позволили выявить режимы, при которых температура всего за несколько минут работы достигает опасной отметки, практически вплотную приближаясь к критическому порогу. Эти режимы не подходят для длительной работы электрического двигателя под нагрузкой, — поясняет Николай Лобов, заведующий кафедрой «Автомобили и технологические машины» ПНИПУ, доктор технических наук.

Разработанная учёными методика создаёт универсальный инструмент для тестирования отечественных электродвигателей для электромобилей под нагрузкой. Дальнейшим направлением работы исследователей станет применение отработанной методики к другим типам электродвигателей, в первую очередь к синхронным.

Однако уже сейчас результаты могут быть использованы для всего цикла разработки и сертификации отечественных электромобилей. Полученные данные предоставляют инженерам-испытателям чёткий алгоритм действий для определения конкретных температурных границ и рабочих параметров, конструкторам — основу для точного расчёта систем охлаждения и силовых агрегатов, а разработчикам программного обеспечения — фундамент для создания интеллектуальных алгоритмов управления. Практическое применение разработанного подхода позволит производителям гарантировать безопасность, надёжность и предсказуемость характеристик будущих электромобилей, закладывая основу не только для серийного производства, но и для формирования новых национальных отраслевых стандартов, обеспечивающих технологическую независимость электроавтомобилестроения.

– По одной из гипотез, высокая активность звездопада с большим количеством метеоров может быть связана с продолжающимся процессом разрушения астероида (3200) Фаэтон, который представляет собой родительское тело. При каждом сближении с Солнцем астероид подвергается мощному тепловому и гравитационному стрессу, что приводит к выбросу потока обломков. Таким образом, каждый декабрь, наблюдая ослепительный звездный дождь, мы становимся свидетелями динамичного космического процесса — постепенной эволюции малого тела Солнечной системы. Именно эта связь с астероидом – ключевая особенность Геминид, – рассказывает Евгений Бурмистров, эксперт в области астрономии Пермского Политеха.

Астероид Фаэтон принадлежит к группе аполлонов – объектам, чьи траектории движения пересекают земную орбиту. Его путь уникален – он невероятно вытянут и пересекает орбиты всех четырёх планет земной группы – Меркурия, Венеры, Земли и Марса. В настоящее время он, продолжая движение по своей эллиптической орбите, находится вблизи нашей планеты.

Родительское тело потока представляет собой каменную глыбу диаметром примерно 6 км. Свое название он получил в честь героя греческого мифа – Фаэтона, сына бога солнца Гелиоса. Этот объект сложно однозначно классифицировать, поэтому эксперты называют его «связующим звеном» между разными типами небесных тел. Сгорающие в небе частицы представляют собой вещество самого космического объекта, что дает ученым уникальную возможность дистанционно изучать эволюцию малых тел. Согласно долгосрочным прогнозам астрономов, эти потоки будут видны на небе Земли еще многие десятилетия.

– Зрелищность Геминид обусловлена не только их количеством, но и качеством. Метеоры часто бывают исключительно яркими и, что важно для наблюдателей, сравнительно медленными. Их скорость составляет примерно 35 км/с, что почти в два раза меньше, чем у стремительных Персеид. Они не проносятся мгновенной черточкой, а оставляют в небе хорошо заметные, длящиеся пару секунд следы. Настоящим подарком для зрителей становится разноцветие вспышек: в потоке можно увидеть белые, желтые и даже изумрудно-зеленые метеоры. Такая палитра обусловлена различным химическим составом сгорающих в атмосфере частиц – в них могут присутствовать натрий, магний или железо, – отмечает ученый.

Чтобы своими глазами увидеть это разноцветное шоу, стоит заранее подготовиться. Условия в ночь с 13 на 14 декабря будут почти идеальными: радиант потока – точка, из которой «вылетают» метеоры – будет находиться в созвездии Близнецов, а Луна не создаст помех, так как будет в убывающей фазе.

– Начинать наблюдения стоит с наступлением темноты, примерно с 22 часов, и следить за восточной частью неба. Наибольшее количество «падающих звезд» будет видно после полуночи, когда радиант поднимется высоко над горизонтом. Лучше всего выбрать место вдали от городской засветки. Глазам потребуется около 20-30 минут, чтобы полностью адаптироваться к темноте. Смотреть нужно не строго на радиант, а на область неба вокруг созвездия Близнецов, – объясняет Евгений Бурмистров.