Оппенгеймер от Черных дыр к Разрушителю миров

Открытие Черных дыр

Оппенгеймер навсегда, к лучшему или к худшему, будет ассоциироваться с невероятной разрушительной силой атомной бомбы и образом грибовидного облака, почти библейского символа разрушения.

Но прежде чем отправиться в Лос-Аламос (штат Нью-Мексико), в 1942 году, чтобы внести свой вклад в разработку атомной бомбы, Оппенгеймер был физиком-теоретиком, специализирующимся на квантовой физике.

В 1939 году он и его коллега из Калифорнийского университета в Беркли Хартланд Свит Снайдер опубликовали новаторскую статью под названием "О непрерывном гравитационном сжатии", в которой использовались уравнения общей теории относительности Альберта Эйнштейна, чтобы показать, как могут рождаться черные дыры.

Оппенгеймер предложил самую первую модель коллапса, чтобы описать, как звезда может коллапсировать в черную дыру. Эта модель объясняет образование черных дыр как динамический астрофизический процесс, заключительный этап эволюции достаточно тяжелых звезд. Эта модель используется до сих пор.

Эта модель очень важна, потому что она поддается аналитическому решению — уравнения можно решить с помощью ручки и бумаги и не требует работы с огромным количество чисел.

По иронии судьбы, пока Оппенгеймер и Снайдер работали над статьей, которая так сильно зависела от общей теории относительности 1915 года, отец этой теории Эйнштейн сам завершал исследования, направленные на то, чтобы показать, что черные дыры не могут существовать.

История, конечно же, показала бы, что Оппенгеймер был прав насчет черных дыр.

За восемь лет до теории Оппенгеймера о коллапсе звезд и рождении черных дыр другой физик-теоретик думал о том, что происходит, когда у звезд заканчивается топливо для ядерного синтеза.

Когда это топливо истощается, звезда больше не может противостоять гравитационному коллапсу. В то время как внешние слои звезды сбрасываются, ее ядро быстро сжимается, оставляя после себя экзотический звездный остаток. Природа остатка зависит от массы звездного ядра.

Индийско-американский физик Субрахманьян Чандрасекар понял, что для звездных ядер с массой менее чем в 1,4 раза больше массы Солнца, гравитационный коллапс остановится из-за квантовых эффектов, которые не позволяют частицам "сжиматься" до бесконечночти.

Это стало известно как предел Чандрасекара, и любая звезда ниже него — если у нее нет звездного компаньона, питающего ее материалом — обречена закончить свое существование в виде тлеющего звездного остатка, называемого белым карликом. Такой будет судьба нашего Солнца, после того как оно израсходует водород в своем ядре примерно через 5 миллиардов лет.

Для звездных ядер, по крайней мере, в 1,4 раза более массивных, чем Солнце, существует достаточно давления и, следовательно, тепла, выделяемого во время гравитационного коллапса, чтобы можно было вызвать дальнейшие вспышки ядерного синтеза, при этом гелий, созданный в результате синтеза самого водорода, создает более тяжелые элементы, такие как азот, кислород и углерод.

Самые массивные звезды претерпевают серию таких коллапсов и вспышек ядерного синтеза. Но Оппенгеймер и его ученики хотели знать, куда ведет этот путь гравитационного коллапса и, таким образом, каково окончательное состояние крупнейших звезд Вселенной.

Этот ответ уже был дан немецким физиком в 1916 году. Оппенгеймеру оставалось только выяснить, как его получить.

В 1915 году, во время службы на фронте в немецкой армии во время Первой мировой войны, астроном Карл Шварцшильд заполучил копию общей теории относительности Эйнштейна. Поразительно и к шоку Эйнштейна, в этих невероятно суровых условиях Шварцшильду удалось вычислить точное математическое решение уравнений общей теории относительности.

В этих решениях скрывались две тревожные вещи — места, известные как "сингулярности", где физика, какой мы ее знаем, полностью ломается. Эти сингулярности указывали на существование объектов с настолько сильной гравитацией, что они могли поглощать свет.

Одна из сингулярнотей была признана координатной сингулярностью, которую можно было устранить с помощью небольшой хитроумной математической манипуляции. Эта координатная сингулярность стала известна как радиус Шварцшильда — точка, в которой гравитация тела становится настолько большой, что скорость, необходимая для того, чтобы вырваться из его тисков, превышает скорость света. 

Эта односторонняя поверхность, улавливающая свет, называется "горизонтом событий" и представляет собой внешнюю границу черной дыры.

Другая сингулярность, истинная или гравитационная сингулярность, не поддается математическому анализу. Ничто не могло ее удалить, поэтому она была и остается точкой, в которой физика полностью ломается, — сердцем черной дыры.

Это было теоретическое рождение концепции черных дыр, но ничего не говорило о создании этих космических титанов — только о том, что они могут существовать.

Пока Эйнштейн в 1939 году трудился над уничтожением этой гравитационной сингулярности и, следовательно, концепции черной дыры, Оппенгеймер вникал в то, как такие объекты могут существовать.

Работая с простыми предположениями, которые пренебрегают квантовыми эффектами и не учитывают вращение, Оппенгеймер попросил Снайдера помочь. И это окупилось, когда последний исследователь обнаружил, что происходящее с коллапсирующей звездой зависит от точки зрения наблюдателя.

Снайдер предположил, что на некотором расстоянии от коллапсирующей звезды длина волны света от источника, близкого к горизонту событий, будет растягиваться под действием гравитации, процесс, называемый красным смещением, при этом свет становится все более красным.

В то же время частота этого света уменьшается с точки зрения наблюдателя. Это уменьшение частоты продолжается до тех пор, пока для удаленного наблюдателя свет не станет фактически "замороженным".

Оппенгеймер и его сотрудники поняли, что история совсем другая для наблюдателя, которому не посчастливилось падать с поверхностью коллапсирующей звезды. Наблюдатель в таком положении упадет за горизонт событий, не заметив в нем ничего существенного.

Конечно, в действительности наблюдатель был бы растянут интенсивными приливными силами, вызванными разницей в гравитационном притяжении его верхней и нижней частей тела. Это убьет их до того, как он достигнет горизонта событий.

Первоначально эту концепцию называли "замороженной звездой" из-за очевидного "замораживания" света на горизонте событий. Она не получала своего более знакомого и остроумного имени до 1967 года, когда физик из Принстонского университета Джон Уилер во время лекции ввел термин "черная дыра".

Оппенгеймер и его коллеги, возможно, пошли другим путем, чем Шварцшильд, но тем не менее обе группы физиков пришли к одной и той же цели: к концепции звездного тела настолько массивного, что его гравитация захватывает свет. У Шварцшильда была теория, но Оппенгеймер и его коллеги были первыми учеными, которые действительно поняли физическое рождение черной дыры.

Три года спустя Оппенгеймер поедет в Лос-Аламос, закрепив за собой место в истории. Но многие, особенно ученые, помнят его как отца черных дыр.

Оппенгеймер внес очень значительный вклад в физику черных дыр и физику в целом, хотя широкая публика может ассоциировать его имя с бомбой и Манхэттенским проектом, его вклад в физику и астрофизику высоко ценится научным сообществом. Он был одним из ведущих физиков при жизни и имел огромное влияние, и его фундаментальная работа актуальна и сегодня.

Рождение Манхэттенского проекта

После вторжения нацистской Германии в Польшу в 1939 году физики Альберт Эйнштейн, Лео Силард и Юджин Вигнер предупредили правительство США, что нацисты могут первыми разработать ядерную бомбу с потенциально катастрофическими последствиями для человечества.

В августе 1942 года перед армией США была поставлена задача организовать усилия британских и американских физиков в попытке разработать ядерную бомбу раньше нацистов. В рамках этого проекта, получившего название «Манхэттенский проект», Оппенгеймеру было поручено создать лабораторию и управлять ею.

Но Оппенгеймер был не просто "отцом атомной бомбы". Поначалу люди были удивлены, когда Оппенгеймер был выбран ключевой фигурой в Манхеттенском проекте — он был известен своими левыми политическими взглядами и не был известен как руководитель крупных проектов.

Он также был преданным студентом гуманитарных наук и проявлял большой интерес к философии и изучению языков.

В сентябре 1942 года генерал-лейтенант Лесли Ричард Гровс был назначен директором Манхэттенского проекта. Гровс назначил Оппенгеймера главой секретной оружейной лаборатории Манхэттенского проекта (1943 - 1945 гг.), где в его обязанности входила разработка и взрыв первой в мире ядерной бомбы.

Несмотря на то, что Оппенгеймер не руководил никакими крупными проектами, Гровс был впечатлен широтой его знаний в различных областях, которые были жизненно важны для такого сложного проекта. Он также видел в Оппенгеймере "высокомерное честолюбие", которое, как он полагал, даст ему стремление успешно завершить проект, опередив нацистов.

В 1943 году Оппенгеймер выбрал плато Лос-Аламос, недалеко от Санта-Фе (штат Нью-Мексико), в качестве места для проведения ядерного испытания "Тринити" — первого в истории взрыва ядерной бомбы. Для проекта Оппенгеймер собрал группу лучших физиков того времени, назвав их "светилами".

16 июля они произвели первый в истории взрыв ядерного оружия под названием "Штучка" для испытания "Тринити". Менее чем через месяц союзные войска сбросили ядерное оружие на Хиросиму и Нагасаки в Японии.

Вспоминая ядерное испытание "Тринити" и последовавшие за ним ядерные атаки на Хиросиму и Нагасаки в 1945 году, Оппенгеймер позже процитировал знаменитую строку из индуистского священного писания, Бхагавад-Гиты: "Теперь я стал Смертью, разрушителем миров".

Таурин продлевает жизнь мышам

Наука давно ищет способы если не остановить, то хотя бы замедлить старение человека и последние исследования дали некоторый намек, что это возможно.

Исследователи Колумбийского университета в Нью-Йорке провели ряд испытаний с таурином на 14-месячных мышах, что примерно эквивалентно 45-летнему возрасту человека. Они разделили группу мышей на две подгруппы, одной давали суточную дозу таурина, а вторая была контрольной. По результатам исследований оказалось, что у подгруппы, что получала таурин, увеличился срок жизни в среднем на 12%, а мыши-самцы жили на 10% дольше самок.

Этому исследованию предшествовали исследования по замеру количества таурина в крови различных животных: червей, мышей и приматов. Оказалось, что у молодых особей количество таурина примерно на 80% больше чем у старых.

Таурин — это аминокислота, которая естественным образом образуется в организме и считается заменимой либо условно заменимой. И очевидно, что ее выработка снижается с возрастом организма.

Если вернуться к испытанию на мышах, то мыши получавшие таурин, в целом выглядели здоровее и моложе. Вероятнее всего, присутствие достаточного количества таурина уменьшает вероятность повреждения ДНК и замедляет укорачивание теломер, которые определяют старение клеток организма.

После проведения испытаний на мышах, ученые провели ряд тестов на червях и макаках-резус. У червей наблюдалось увеличение жизни на 10 - 23%, а у 15-летних макак-резус (добавки употреблялись в течении шести месяцев) наблюдалось преимущество в мышечной, костной ткани и уровне сахара в крови.

Следующие испытания будут проводить на человеке. Предварительные тесты 12 тыс. добровольцев показало, что у людей с повышенным содержанием таурина, лучше состояние здоровья.

Если экстраполировать результаты испытаний на мышах, на людей, то ожидаемый прирост продолжительности жизни у людей примерно 7 - 8 лет.

Является ли таурин неким элексиром жизни, пока не ясно. Поэтому ученые и медики не советуют налегать на различного рода энергетики. Клинические исследования еще только предстоят и они будут длиться долго.

Развенчание мифа о подавлении иммунитета

Содержание

• Введение
• Физические упражнения и инфекции
• Влияние физической нагрузки на иммунитет
  • Исследование слюнного иммуноглобулина
  • Комплексные методы оценки
  • Онкология и физические упражнения
  • Частые тренировки
• Регулярная физическая активность и частые упражнения улучшают аспекты иммунной системы на протяжении всей жизни
  • Иммунный ответ на вакцинацию
  • Вакцинация и последствия частых тренировок
• Влияют ли упражнения и регулярная физическая активность на иммунологическое старение?
  • Стареющая иммунная система
  • Взаимосвязь между физическими упражнениями с признаками старения адаптивной иммунной системы
  • Экспериментальные данные молодых людей: могут ли физические упражнения предотвратить или отсрочить старение иммунной системы?
  • Экспериментальные данные пожилых людей: могут ли физические упражнения ограничить или остановить старение адаптивной иммунной системы?
  • Резюме экспериментальных данных
• Механизмы влияния физической нагрузки на иммунитет
• Заключение

Введение

Физическая активность на протяжении всей жизни является мощным средством снижения риска неинфекционных заболеваний, включая рак, сердечно-сосудистые заболевания и другие хронические воспалительные заболевания. Данные также показывают, что физически активный образ жизни снижает риск заражения рядом инфекционных заболеваний, включая вирусные и бактериальные инфекции.

Несомненно, интенсивные физические нагрузки оказывают глубокое влияние на состав и функциональные возможности иммунной системы. Поведение почти всех популяций иммунных клеток в кровотоке тем или иным образом изменяется во время и после физической нагрузки. Однако на протяжении десятилетий было широко признано, что эти изменения приводят к временному снижению иммунитета в течение нескольких часов после тренировки.

Новые исследования развеивают ошибочное представление, что физическая тренировка вредна для иммунологического здоровья. Так же исследования демонстрируют, что интенсивные физические упражнения не подавляют иммунитет, а улучшают иммунный надзор, например, приводя к усилению антибактериального и противовирусного иммунитета.

В ходе новых исследований появились данные, свидетельствующие, что регулярная физическая активность и частые упражнения, снижающие системную воспалительную активность и улучшающие аспекты иммунной функции, также приводит к изменениям классических биомаркеров старения иммунной системы. Эти изменения можно интерпретировать как ограничение или задержку иммунологического старения.

В литературе сформировался распространенный миф, что участие в интенсивных аэробных упражнениях, особенно если они энергичны и продолжительны, может нанести ущерб иммунной системе. Основы этих мифов лежат в научных публикациях 1980-х и 1990-х годов, которые широко рецензировались во многих источниках.

Результаты этих ранних исследований привели к формированию трех принципов иммунологии и физической нагрузки, которые до сих пор в целом не подвергались сомнению в литературе:

1. риск инфекции увеличивается после длительных и энергичных аэробных упражнений;
2. энергичные упражнения могут привести к временному снижению уровня IgA (иммуноглобулина) в слюне, что приводит к более высокому риску инфекций;
3. снижение числа иммунных клеток периферической крови, которое происходит через несколько часов после интенсивной физической нагрузки, представляет собой период подавления иммунитета.

С годами эти наблюдения привели к созданию так называемой гипотезы «открытого окна», которая утверждает, что иммунная система подвергается риску через несколько часов после интенсивных упражнений, что приводит к повышенному риску инфекций в последующие дни.

Физические упражнения и инфекции

Более века предполагалось, что физическая активность повышает риск инфекций. Однако более глубокое исследование взаимосвязи между физическими упражнениями и восприимчивостью к инфекциям проводилось только в конце XX века.

На этом этапе основная цель многих исследований, конца 1980-х и начала 1990-х годов, заключалась в том, чтобы определить, увеличилась ли заболеваемость инфекциями среди профессиональных спортсменов и спортсменов-любителей.

Одно из таких наблюдений проводилось на спортсменах в течение нескольких недель после соревнований по бегу на длинные дистанции. Оно показало, что треть из 150 бегунов, участвовавших в ультрамарафоне «Два океана» 1982 года на 56 км в Кейптауне (Южная Африка) сообщали о симптомах инфекций верхних дыхательных путей (насморк, боль в горле, чихание) в течение 2 недель после соревнования.

Контрольная группа, того же возраста, что и спортсмены, была дома, сообщила только о половине случаев ИВДП (инфекция верхних дыхательных путей) за тот же период.

Отдельное исследование, проведенное примерно в то же время, показало, что более короткие беговые дисциплины, такие как бег на 5 - 10 км и полумарафон (21 км), по-видимому, не вызывают увеличения частоты ИВДП, о которых сообщают сами пациенты, что позволяет предположить, что симптомы ОРВИ усиливаются только при длительной физической нагрузке.

Основным ограничением каждого из вышеупомянутых исследований является то, что ни одна из инфекций, о которых сообщали сами пациенты, не была клинически подтверждена лабораторными анализами. Как следствие, возник вопрос, представляют ли собой ОРВИ, о которых сообщали сами пациенты, в этих исследованиях подлинными инфекциями?

Чтобы внести ясность в этот вопрос, исследование с использованием мазков из носоглотки и зева у спортсменов, которые сообщали о симптомах ОРВИ в течение 5-месячного периода, включая периоды соревнований, показало, что немногие из сообщаемых ими инфекций были бактериальной или вирусной природы.

Из 37 эпизодов ОРВИ, о которых сообщили спортсмены в этом исследовании, только 11 (30% от общего числа) имели положительный лабораторный диагноз. Эти результаты выставляют ранее обсуждавшиеся марафонские исследования в ином свете и открывают возможность того, что многие из зарегистрированных ИВДП были симптомами других неинфекционных причин: аллергия, астма, воспаление слизистой оболочки или травму эпителиальных клеток дыхательных путей из-за усиленной вентиляции или воздействия холодного воздуха.

В немногих случаях клинически подтвержденных ИВДП, по-видимому, вызваны вирусами, в частности риновирусами (то есть «простудой»), а не бактериальной инфекцией, что соответствует типичной частоте ОРВИ на уровне населения.

В ранее клинико-лабораторном исследовании заболеваемости спортсменов выяснили, что доля спортсменов с подтвержденной инфекцией в течение 5-месячного периода, частота симптомов ИВДП была выше у тех, кто показал самое быстрое время в гонке, и у тех, кто выполнил больший объем тренировок перед гонкой.

Эти ранние наблюдения способствовали появлению гипотезы «J-образной кривой» (отображающий экспоненциальный рост заболеваемости). Эта гипотеза предполагает, что те, кто выполняет чрезмерный объем упражнений в течение недель и месяцев, что иногда называют «перетренировкой» или «интенсивной тренировкой», подвергаются большему риску инфекций.

Однако стоит отметить, что посещение любого массового мероприятия — будь то марафон или что-то другое — может увеличить риск заражения новыми инфекционными патогенами, из-за массового скопления людей. 

Например, в одном исследовании на Ближнем Востоке, было показано, что около 40% людей, посещающих Хадж — многолюдное религиозное мероприятие в Саудовской Аравии — сообщают о ИНВД. В этом исследовании риск заражения был выше среди тех, кто дольше всего находился в толпе.

Таким образом, важно учитывать, что есть другие внешние факторы, часто не измеряемые в контексте исследований физических упражнений и заболеваний, вероятно, играют большую роль в риске заражения, а не только участие в физические упражнения как таковые.

Например, недавно было продемонстрировано, что авиаперелеты являются важным предиктором симптомов заболевания у спортсменов. Инфекции, связанные с авиаперелетами, усугубляются дальними рейсами, пересекающими несколько часовых поясов, что связано со многими другими факторами, которые, как известно, влияют на иммунную функцию, включая воздействие гипобарической гипоксии, радиацию, изменения температуры, нарушение сна, утомляемость, измененное или неправильное питание, обезвоживание и психологический стресс.

Вопреки вышеупомянутым сообщениям, что физические упражнения повышают заболеваемость инфекциями, часто упускается из виду, что есть другие исследования, которые показывают, что физические упражнения могут снизить заболеваемость инфекциями. Например, недавнее исследование 1509 шведских мужчин и женщин в возрасте 20–60 лет показало, что более высокие уровни физической активности были связаны с более низкой частотой ИВДП.

Еще одно исследование, но с гораздо меньшим, но очень подробным анализом записей о заболеваниях, которые вели 11 профессиональных спортсменов в течение периода с 3 до 16 лет, показал, что общее количество тренировочных часов в год было обратно пропорционально количеству зарегистрированных дней болезни.

Точно так же другое исследование пловцов, за которыми наблюдали в течение 4 лет, показало, что у спортсменов национального уровня частота инфекций была выше, чем у более профессиональных спортсменов международного уровня.

И наконец, исследования бегунов ультрамарафонцев, которые выполняют самый большой объем упражнений среди спортсменов, показали, что эти люди сообщают о меньшем количестве дней, по болезни, по сравнению с населением в целом. Например, среднее количество дней болезни, зарегистрированных за 12 месяцев, составило 1,5 дня в исследовании с участием 1212 бегунов на сверхмарафонские дистанции и 2,8 дня в исследовании с участием 489 бегунов на сверхмарафонские дистанции.

Результаты этих исследований сравнили с данными из отчета Министерства здравоохранения и социальных служб США за 2009 год, показав, что население в целом сообщает, в среднем, о 4,4 днях болезни в год. Таким образом, в ряде исследований ставится под сомнение «J-образная кривая», указывающая на то, что спортсмены, выполняющие самые большие тренировочные нагрузки, болеют чаще, чем спортсмены, соревнующиеся и тренирующиеся на более низком уровне.

Несмотря на вышеуказанные исследования, существует довольно много противоречивых исследований, показывающие, что регулярные физические упражнения уменьшают риск инфекций и сколько же исследований, показывающих, что физические упражнения увеличивают количество инфекций.

Действительно ли «повышенная частота» симптомов заболевания среди спортсменов, встречается чаще, чем среди населения в целом? Например, крупные исследования показали, что примерно 7–10% спортсменов, участвующих в Олимпийских играх, сообщают о симптомах болезни в течение недели соревнований. Однако накопленные данные свидетельствуют, что заболеваемость среди спортсменов существенно не отличается от населения в целом.

В контексте занятий физическими упражнениями в пожилом возрасте кажется нелогичным, что частота симптомов ИВДП обратно пропорциональна возрасту. Однако как было показано в одном исследовании, симптомы ИВДП чаще встречаются у бегунов более молодого, чем старшего возраста. Но вышеупомянутое исследование не подтвердило инфекции с помощью лабораторных анализов. Примечательно, что если физическая нагрузка действительно подавляет иммунную систему, можно ожидать, что пожилые люди, у которых обычно более слабая иммунная система, будут подвергаться наибольшему риску после физических упражнений.

Наиболее вероятным объяснением различий в симптомах заболеваний между группами спортсменов являются другие факторы, присутствующие перед соревнованиями, такие как усталость, дефицит питательных веществ, психологический стресс или воздействие окружающей среды.

Более десяти лет назад некоторые исследования показали, что реактивация латентных вирусов, таких как вирус Эпштейна-Барра, был ответственен за симптомы болезни после физических упражнений. В выводах получилось толкование, что в болезни виноваты не новые патогены, а подавление иммунитета, вызванное физическими упражнениями, что привело к потере вирусного контроля.

Стоит отметить, что вирусы герпеса могут реактивироваться даже при полностью функционирующей иммунной системе, например, в ответ на адренергическую активность, активные формы кислорода и воспалительные процессы, показатели которых увеличиваются во время тренировки.

В совокупности утверждение, что участие в изнурительных тренировках приводит к повышению заболеваемости инфекциями, остаются ложными. Если симптомы ОРВИ наблюдаются после интенсивной физической нагрузки, маловероятно, что причина инфекционная. Однако, если инфекция или нарушение иммунитета подтверждены, их триггером, скорее всего, будет физическое, пищевое и психологическое благополучие человека. В контексте массовых спортивных мероприятий вполне вероятно, что повышенное воздействие патогенов или влияние факторов окружающей среды, которые могут повлиять на иммунную функцию (например, путешествия, нарушение сна), скорее всего, объясняют истинную причину заболевания.

Влияние физической нагрузки на иммунитет

Исследование слюнного иммуноглобулина

Таким образом вторым направлением иммунологии является оценка вызванных физической нагрузкой изменений иммунитета слизистых оболочек, главным образом путем измерения уровней IgA в слюне. Учитывая, что IgA является наиболее распространенным иммуноглобулином в секрете слизистых оболочек, его основная роль заключается в ингибировании вторжения патогенов, изолированные изменения IgA в слюне после физической нагрузки считаются важными в свете предположительно более высокого риска инфекций среди спортсменов.

В одной из самых ранних и наиболее цитируемых статей в этой области исследований было обнаружено, что IgA снижается на 20% после 2-3 часов катания на снеговых лыжах. Другое исследование показало, что этот эффект носит временный характер: концентрация IgA в слюне снижалась сразу после 2 часов интенсивных упражнений на велосипеде и оставалась низкой в образцах, собранных через 1 час после тренировки, но возвращалась к нормальному уровню в течение 24 часов.

Критика этих исследований в то время заключалась в том, что сообщаемые абсолютные уровни IgA не адекватно контролировали количество вырабатываемой слюны, и, таким образом, эти результаты могут неверно отражать секрецию IgA. Хотя некоторые исследования, измеряющие скорость секреции IgA, подтверждают ранние данные о концентрации IgA, другие показали противоречивые результаты.

Например, в соответствии с предыдущими наблюдениями у тренированных бегунов было обнаружено, что скорость секреции IgA снизилась на 25% от предмарафонского до 90-минутного постмарафона. В аналогичным отдельном исследовании у профессиональных спортсменов после 2-часовой тренировки по гребле наблюдалось 20% снижение скорости секреции IgA.

Исследование, изучающее влияние упражнений различной интенсивности, в том числе упражнений средней и высокой интенсивности до изнеможения, показало, что, хотя скорость потока слюны уменьшилась, скорость секреции IgA фактически увеличилась. По словам авторов, упражнения до изнеможения влияют на количество слюны, но не на ее качество.

Любые незначительные изменения IgA, возникающие после физической нагрузки, кажутся клинически незначимыми, поскольку может показаться, что повышенная частота симптомов ОРВИ, предполагаемая после энергичных и продолжительных физических упражнений, не связана с иммуноглобулиновым статусом слюны. Полевое исследование участников Comrades Marathon (ультрамарафон на 86,5 км) в Южной Африке показало, что уровни IgA в слюне за 4 недели до забега и через 2 недели после забега не были связаны с частотой ИВДП, о которой сообщали сами пациенты.

В этом случае, возможно, виновата инфекция, не вылеченная до участия в упражнениях, или какая-то другая идиосинкразия — генетически обусловленная реакция, возникающая у некоторых людей в ответ на определённые неспецифические раздражители.

Эти результаты показывают, что иммунная система может быть функционально изменена основным заболеванием или уже отличается у «предрасположенных к болезням» спортсменов, а не упражнения, влияющие на иммунную функцию как таковую.

Недостатком исследований, изучающих связь между иммунитетом слизистых оболочек и предполагаемым риском инфекции, вызванной физической нагрузкой, является то, что состояние здоровья полости рта редко оценивается адекватно.

Поскольку оптимальное здоровье полости рта редко встречается у взрослых — почти у всех наблюдается кариес, гингивит или пародонтит. Кроме того, заболевания пародонта являются сложными и многофакторными и в результате исследования сообщают о больших колебаниях уровней IgA в зависимости от статуса заболевания у разных людей, вероятно, из-за индивидуального состава слизистой оболочки разных носителей.

Кроме того, заболевание полости рта является распространенной проблемой среди спортсменов, что, вероятно, вызвано большим объемом и частым потреблением углеводов, а у некоторых — пренебрежением гигиеной полости рта, возможно, из-за практических ограничений.

Таким образом, изменения воспалительного статуса полости рта должным образом не учитывались, и появляющиеся слюнные биомаркеры воспаления полости рта могут послужить искажающим фактором.

Как подчеркивалось в другом тесте, слюнный IgA также очень уязвим к краткосрочным колебаниям, в частности, из-за циркадных ритмов, обычно достигающих пика утром и затем снижающихся. Поскольку секреция IgA в слюне контролируется парасимпатической и симпатической нервной системой, психологический стресс также играет важную роль в регуляции уровня IgA.

Исследования на животных показали, что уровни IgA в слюне могут варьироваться в 27 раз у одного и того же хозяина за короткий период времени. На уровни IgA в слюне также влияют такие факторы, как половые различия, диета, этническая принадлежность, болезни, лекарства, табак…

Чтобы преодолеть некоторые из этих вариаций содержания IgA в слюне, часто в исследованиях оценивают только секреторный IgA, поскольку он представляет собой IgA, продуцируемый местными плазматическими клетками слизистой оболочки, а не IgA из кровотока, транспортируемого кровотоком.

Хотя этот подход может уменьшить ошибку, большая часть IgA в слюне содержит секреторный компонент и сам по себе подвержен большим вариациям. Принимая во внимание эти многочисленные соображения, есть предположение, что измерение IgA в слюне, как изолированное измерение иммунной системы рисует слишком запутанную картину, и было бы амбициозно утверждать, что любые изменения в слюнной IgA после физической нагрузки отражают состояние иммунитета в целом.

Учитывая ограничения измерения IgA в слюне, проводятся исследования для изучения IgA в других биологических жидкостях. Недавнее исследование показало связь между снижением уровня IgA в слезе и заболеваемостью.

Комплексные методы оценки

Другие ученые перешли к более комплексным подходам, которые включают полное стоматологическое обследование, биомаркеры воспаления полости рта и экологию слизистой оболочки, например, изменения количества лимфоцитов.

Во время интенсивных аэробных упражнений обычно наблюдается резкое увеличение числа лимфоцитов в периферической крови, что приводит к представлению, что во время физических упражнений, по-видимому, стимулируется иммунная система.

С другой стороны, через несколько часов после тренировки обычно наблюдается, что общая частота лимфоцитов в периферической крови снижаются по сравнению с уровнями до тренировки, что заставляет некоторых предположить, что тренировка вызывает кратковременное подавление иммунитета (так называемая гипотеза «открытого окна»).

Временные изменения частоты лимфоцитов крови через несколько часов после тренировки, классический двухфазный ответ лимфоцитов на интенсивную физическую нагрузку, продолжающуюся не менее 45–60 минут. Сначала характеризуется выраженным лимфоцитозом — повышенное содержание лимфоцитов в крови. Этот ответ характеризуется резким притоком естественных клеток-киллеров, количество которых увеличивается до 10 раз.

Эта зависимая от интенсивности упражнений мобилизация частично обусловлена увеличением усилий и артериального давления во время упражнений, что вызывает рециркуляцию лимфоцитов в кровоток.

После прекращения физической нагрузки классическая двухфазная реакция на физическую нагрузку характеризуется резким снижением лимфоцитов в кровотоке. Этот обычно наблюдается примерно через 1 – 2 часа после тренировки, когда количество лимфоцитов ниже, чем до тренировки; частота лимфоцитов обычно возвращается к уровню перед тренировкой в ​​течение 24 часов.

Подобно предполагаемому снижению уровня IgA в слюне, обсуждавшемуся ранее, считалось, что численное снижение лимфоцитов крови, возникающее в это время, представляет собой «двойную опасность», временно подвергая человека нарушению иммунной системы и одновременно обеспечивая «открытое окно» для инфекций.

Однако более современная точка зрения состоит в том, что эта транзиторная лимфопения через 1 – 2 часа после тренировки полезна для иммунного надзора и регуляции, а не подавляет иммунную систему.

Широко распространено мнение, что физические упражнения перераспределяют иммунные клетки в периферические ткани (например, поверхности слизистых оболочек) для осуществления иммунного надзора. Считается, что эти иммунные клетки выявляют и уничтожают другие клетки, инфицированные патогенами, или те, которые стали поврежденными или злокачественными, что называется гипотезой упражнения для повышения иммунитета.

Основополагающее исследование, с использованием флуоресцентного отслеживания клеток у грызунов, показало, что Т-клетки в больших количествах перемещаются в периферические ткани, включая кишечник и легкие, а также в костный мозг после физической нагрузки. Предполагается, что это перераспределение отражает усиление иммунного надзора в местах, где патогены могут встречаться во время и после физических упражнений (например, в легких, кишечнике).

В этом контексте данные свидетельствуют, что апоптоз (регулируемый процесс программируемой клеточной гибели) стареющих Т-клеток стимулирует продукцию или мобилизацию новых клеток на периферию, что было предположительно вызвано физическими упражнениями.

Связи между апоптозом, вызванным физическими упражнениями в прошлом интерпретировались как вредные, и предполагалось, что апоптоз может быть ответственным за падение числа лимфоцитов в первые часы после тренировки.

Онкология и физические упражнения

Ключевой пример, иллюстрирующий, как перераспределение иммунных клеток, вызванное физическими упражнениями, полезно для здоровья хозяина, можно найти в быстро развивающейся области онкологии. Недавнее исследование продемонстрировало ингибирование возникновения опухоли и прогрессирования заболевания у активных грызунов. В этой работе инфильтрация естественных клеток-киллеров была значительно повышена в опухолях активных по сравнению с неактивными грызунами, что привело к выводу, что присутствие естественных клеток-киллеров в опухолевых участках, перераспределяемых адреналином во время физической нагрузки, обеспечивает устранение опухоли, что можно считать формой «упражнения иммунотерапии».

Важно отметить, что в вышеуказанном исследовании, при введении адреноблокатора — устранило вызванное адреналином перераспределение иммунных клеток, что свело на нет противоопухолевый эффект физических упражнений.

Хотя эти исследования ограничены грызунами, появляется все больше доказательств того, что физические упражнения могут способствовать противораковым эффектам у людей. Например, в ключевом исследовании, недавно проведенном на людях, было показано, что естественные клетки-киллеры перераспределяются после физической нагрузки и обладают способностью проявлять повышенную цитотоксичность против клеток миеломы и лимфомы.

В свете этих результатов в настоящее время проводятся исследования, направленные на использование положительного влияния интенсивных упражнений на кинетику лимфоцитов в целях иммунотерапии рака. Вышеупомянутые исследования подразумевают, что физическая нагрузка, лимфоцитоз и последующая лимфопения благотворно влияют на способность иммунной системы выявлять и нейтрализовывать поврежденные и опухолевые клетки в периферических тканях. Эти процессы могут быть непосредственно ответственны за снижение заболеваемости раком среди физически активных людей на протяжении всей жизни.

Упражнения вызывают иммунный надзор, а не подавление иммунитета. Убедительные доказательства указывают на то, что снижение количества лимфоцитов (и других иммунных клеток) в периферической крови через несколько часов после интенсивной и продолжительной физической нагрузки не отражает подавление иммунитета. Вместо этого наблюдаемая лимфопения представляет собой повышенное состояние иммунного надзора и иммунной регуляции, обусловленное мобилизацией клеток в периферические ткани. Таким образом перенос лимфоцитов, вызванный физической нагрузкой, могут принести пользу.

Регулярная физическая активность и частые упражнения улучшают аспекты иммунной системы на протяжении всей жизни

Иммунный ответ на вакцинацию

Существует множество методов для оценки воздействия поведенческих вмешательств на иммунитет, но, возможно, оптимальным средством оценки иммунной системы на системном уровне является оценка иммунного ответа на иммунные реакции, например, на вакцинацию.

Влияние физических упражнений на иммунный ответ на антигенную провокацию. С возрастом иммунитет людей падает, поэтому исследование влияния физических упражнений и вакцинации на возрастных подопытных качественно позволит построить качественную картину. Введение вакцины позволит оценить общую способность иммунной системы распознавать и обрабатывать антиген.

Недавно проанализированные данные, указывают на то, что однократное занятие физическими упражнениями, по-видимому, усиливает иммунный ответ на вакцинацию как у молодых, так и у пожилых людей. В большинстве исследований, проведенных на сегодня, изучались упражнения с отягощениями на мышцы плеча, которые выполнялись незадолго до вакцинации

Еще в одном недавнем исследовании было обнаружено, что реакция антител у женщин в возрасте 55 – 75 лет значительно улучшалась, когда непосредственно перед вакцинацией выполнялись аэробные упражнения умеренной интенсивности; однако у мужчин не было обнаружено никаких положительных эффектов.

В другом исследовании не сообщалось о положительном влиянии однократного 45-минутного занятия ходьбой средней интенсивности на иммунный ответ на вакцинацию против гриппа и пневмококка. Исследование проводилось на женщинах в возрасте около 47 лет.

Еще одно, совсем недавнее, исследование не обнаружило влияния упражнений с отягощениями на реакцию антител на вакцинацию против гриппа у взрослых примерно 73 лет. Возможно, что ряд факторов, включая иммунологическое старение, биологический пол и различия в уровне половых гормонов, а также, возможно, латентные инфекции (например, вирусы герпеса), ограничивают иммуностимулирующие эффекты физических упражнений.

Вакцинация и последствия частых тренировок

Исследования влияние регулярных физических тренировок на иммунный ответ на вакцинацию, обеспечивают убедительную поддержку аргумента, что физические упражнения укрепляют, а не подавляют иммунитет.

Как минимум восемь исследований продемонстрировали повышенный ответ на вакцинацию у пожилых людей, как правило, старше 60 лет, которые физически активны. Например, в одном из ранних исследований взрослые в возрасте 62 лет и старше были разделены на три группы: активные (занимающиеся энергичными физическими упражнениями в течение не менее 20 минут три или более раз в неделю), умеренно активные (занимающиеся регулярными физическими упражнениями, но с меньшей интенсивностью и частотой). и малоподвижный образ жизни (не занимающиеся физическими упражнениями).

Через две недели после вакцинации против гриппа было показано, что титры сывороточных антигриппозных IgG и IgM были выше у активных по сравнению с малоподвижными взрослыми.

Кроме того, недавнее исследование показало, что у мужчин в возрасте 65 – 85 лет, которые регулярно выполняли умеренные или интенсивные физические упражнения, наблюдался более высокий ответ антител по сравнению с неактивными контрольными группами в ответ на вакцину против гриппа.

Основная критика испытаний вакцин и упражнений, заключается в том, что многие из них сосредоточены исключительно на максимальном титре антител после вакцинации, и не проводят последующие исследования заболеваемости инфекциями в качестве показателя статуса защиты после вакцинации.

Таким образом, неизвестно, являются ли различия, наблюдаемые с абсолютными титрами антител между группами с физической нагрузкой и контрольной группой (малоактивной), с точки зрения защиты от инфекций.

Три элегантных исследования на грызунах показывают, что положительные эффекты, помимо титра антител, могут быть вызваны интенсивными физическими упражнениями. В одном из этих исследований было обнаружено, что реакция антител на воздействие гриппа была ниже у грызунов, которые тренировались, по сравнению с теми, кто еще не тренировался. 

Тренированные мыши по-прежнему были защищены и не проявляли никаких признаков инфекции при повторном воздействии вируса. Более того, в более раннем исследовании, проведенном теми же авторами, было обнаружено, что у мышей, выполнявших активную физическую нагрузку перед заражением гриппом, наблюдалась меньшая тяжесть протекания болезни.

Таким образом, получается так, что физические упражнения усиливают иммунные реакции. В соответствии с этой точкой зрения, исследование на грызунах, проведенное независимой группой обнаружили, что мыши, которые тренировались в течение 20–30 минут с умеренной интенсивностью через 4 часа после заражения гриппом, имели значительно более высокую выживаемость (18 из 22 выжили 82%) по сравнению с мышами, которые не тренировались после заражения гриппом (10 из 23 выжили 43%).

Резюме: физические упражнения усиливают иммунный ответ или, по крайней мере, не подавляют иммунные реакции у молодых и пожилых людей. Эти наблюдения, которые противоречат наблюдениям, основанным на гипотезе «открытого окна», физическая тренировка не имеет пагубных иммунных последствий для здоровья.

Таким образом, физические упражнения следует поощрять, особенно для пожилых людей, которые подвергаются наибольшему риску инфекций.

Исследования, изучающие влияние физических упражнений на иммунную функцию, стремились установить, применимы ли наблюдаемые преимущества, описанные ранее у молодых людей, такие как к пожилым людям.

Тем не менее важно отметить, что многие исследования в этой области трудно интерпретировать: выявления вирусных, бактериальных инфекций и опухолевых клеток — это процесс сложный для изучения, и сравнение между молодыми и пожилыми людьми затруднено, отчасти из-за сопутствующих возрастных изменений.

Частые тренировки

Иммунная компетентность в состоянии покоя оценивалась в перекрестных исследованиях, в которых сравнивались пожилые люди, дифференцированные по уровню физической активности, путем изучения иммунной функции до и после тренировок. 

Ученые пришли к выводу, что, несмотря на ухудшение физической формы и иммунной компетентности, старение, по-видимому, не сводит на нет иммунологические преимущества, которые можно получить от упражнений. Физические упражнения на протяжении всей жизни могут привести к улучшению иммунитета даже в пожилом возрасте.

Влияют ли упражнения и регулярная физическая активность на иммунологическое старение?

Стареющая иммунная система

Старение связано с глубокими изменениями почти всех врожденных и адаптивных иммунных клеток, что приводит к изменению иммунных реакций. Эти изменения обусловлены более низким количеством стволовых клеток. Однако обнадеживает данные свидетельствующие, что упражнения могут задерживать или ограничивать возрастное снижение иммунной компетентности.

Взаимосвязь между физическими упражнениями с признаками старения адаптивной иммунной системы

В небольшом количестве исследований изучалось, влияет ли активный образ жизни на характеристики пула Т-клеток. У молодых людей одна из интерпретаций исследований может заключаться в том, что упражнения предотвращают или, по крайней мере, задерживают иммунное старение, тогда как у пожилых людей эти данные могут быть интерпретированы как противодействие или ограничение развития возрастного иммунного старения.

Экспериментальные данные молодых людей: могут ли физические упражнения предотвратить или отсрочить старение иммунной системы?

Были исследованы у 16 ​​молодых людей (50% мужчин; 18 ± 2 года), классифицированных как очень активные (хорошо тренированные футболисты, которые занимаются 9–12 часов в неделю) и 16 молодых людей (50% мужчин; 19 ± 2 года), классифицированных как нетренированные, которые занимаются физическими упражнениями 2–3 часах физических упражнений в неделю.

Результаты свидетельствуют, что регулярные физические упражнения могут ограничивать, с возрастом, накопление Т-клеток памяти и снижение числа наивных Т-клеток. При этом отмечено, что такой эффект характерен исключительно для мужчин.

Среди женщин поначалу, полученные данные, не имели статистической значимости, пока не учли проценты жира в организме. Стало очевидно, что есть другие факторы, которые влияют на старение иммунной системы.

Недавно было проведено очень небольшое исследование с участием 15 мужчин в возрасте 30 ± 4 лет, участники которого были классифицированы для измерения физиологических параметров и параметров образа жизни. Были сформированы три группы (сидячие, активные и очень активные).

Оказалось, что среди молодых людей (моложе 40 лет), которые выполняли упражнения в экстремальных объемах, например, более чем в 5–10 раз больше рекомендуемой физической активности в неделю (12–25 ч в неделю), это может способствовать небольшому снижению Т-клеток и небольшому увеличению Т-клеток памяти. Возможно, эти изменения связаны с реактивацией латентных вирусов, которая может быть независимой от иммунной функции и вызвана адренергической активностью, вызванной физической нагрузкой, окислительным стрессом и воспалительными цитокинами.

Экспериментальные данные пожилых людей: могут ли физические упражнения ограничить или остановить старение адаптивной иммунной системы?

В одном исследовании приняли участие 102 мужчины в возрасте от 18 до 61 года (в среднем 39 ± 6 лет). Как и в случае с работой по изучению взаимосвязи между активным образом жизни и признаками старения иммунной системы у молодых и людей среднего возраста, аналогичные ассоциации были выявлены у пожилых людей, состоящих из 61 мужчины в возрасте 65–85 лет мужчины в «тренированных» группах имели Т-клетки с самыми длинными теломерами.

В другом недавнем исследовании сравнивали 125 взрослых (55–79 лет), которые поддерживали высокий уровень езды на велосипеде на протяжении всей жизни, с 75 неактивными людьми того же возраста. Количество Т-клеток была выше, а частота клеток памяти была ниже среди велосипедистов.

Резюме экспериментальных данных

Таким образом, данные показывают, что на характеристики пула Т-клеток, по-видимому, влияет активный образ жизни, определяемый физическими упражнениями, уровнем физической активности или кардиореспираторной подготовкой. Похоже, что как среди молодых, так и среди пожилых людей активный образ жизни обычно связан с меньшим количеством Т-клеток памяти и более высоким количеством и долей Т-клеток.

Это заключение частично подтверждается недавним систематическим обзором, в котором сделан вывод, что регулярные упражнения увеличивают количество Т-клеток в периферической крови в состоянии покоя. В целом результаты недавних исследований, изучающих взаимосвязь между активным образом жизни и характеристиками пула Т-клеток — как надежных и общепринятых биомаркеров иммуностарения, — подтверждают наблюдения некоторых исследований, показывая, что другие показатели иммунной системы, которые обычно снижается с возрастом, можно улучшить с помощью физической активности или регулярных упражнений. 

Однако в этой области необходимы дальнейшие исследования, в которых используются точные измерения образа жизни (например, использование носимых устройств для оценки физической активности и измерения состава тела) и более надежные измерения иммунной системы (например, абсолютное количество клеток), а не пропорции.

Механизмы влияния физической нагрузки на иммунитет

Было высказано предположение, что связь между физически активным образом жизни с меньшим количеством Т-клеток памяти и более высоким количеством Т-клеток обусловлена ​​эффектами тренировок.

Например, было высказано предположение, что повторные занятия физическими упражнениями могут предотвратить или отсрочить иммунологическое старение, ограничивая накопление клонов Т-клеток памяти, подвергшихся воздействию антигена, заселяя кровь невосприимчивыми к антигену Т-клетками.

В рамках этой гипотезы предполагается, что Т-клетки памяти часто мобилизуются в кровь во время регулярных упражнений с последующей экстравазацией в периферические ткани, где эти клетки подвергаются воздействию проапоптотических стимулов, таких как активные формы кислорода, глюкокортикоиды и цитокины.

Впоследствии было высказано предположение, что количество наивных Т-клеток увеличивается как часть петли отрицательной обратной связи, регулирующей количество Т-клеток и клеток памяти в иммунной системе, которая поддерживается физической нагрузкой тимопоэзом и развитием экстратимических Т-клеток. Многие исследования показали, что Т-клетки памяти мобилизуются в кровообращение во время упражнений, а затем выходят из кровотока в последующие часы.

Физически активный образ жизни может также косвенно противодействовать иммуностарению Т-клеток, возможно, путем ограничения накопления жировой ткани и дисфункции, возникающей при старении и ожирении. Ожирение связано с нарушением пролиферации лимфоцитов, более короткой длиной теломер лейкоцитов. Кроме того, у людей с ожирением было показано значительное увеличение количества дифференцированных αβ-Т-клеток и γδ-Т-клеток, при этом γδ-Т-клетки проявляли нарушенную противовирусную функцию.

При ожирении жировая ткань является основным источником провоспалительных цитокинов и активных форм кислорода, которые могут напрямую реактивировать цитомегаловирус. Таким образом, упражнения могут ограничивать иммуностарение Т-клеток за счет уменьшения висцеральной и подкожной жировой ткани, обеспечивая мощный противовоспалительный и антиоксидантный стимул. В свою очередь, более низкое системное воспаление и лучший окислительно-восстановительный баланс могут ограничивать реактивацию вируса, уменьшая стимуляцию антигенами таких вирусов, как цитомегаловирус. Кроме того, дисфункция Т-клеток также может быть частично предотвращена путем ограничения продукции активных форм кислорода.

Таким образом, физически активный образ жизни, по-видимому, ограничивает возрастные изменения клеточного состава адаптивной иммунной системы, но механизмы этого еще предстоит определить. Упражнения могут напрямую противодействовать увеличению количества Т-клеток памяти, что желательно, если предположить, что эти клетки способствуют системному воспалению, и не все они необходимы для контроля латентных вирусов.

Ограничение размножения Т-клеток памяти также предполагает фиксированный «размер» иммунной системы, ограниченную способность продуцировать антиген-наивные Т-клетки, и эти ограничения способствуют снижению иммунитета у пожилых людей. Однако физические упражнения могут косвенно влиять на накопление Т-клеток памяти, уменьшая реактивацию вируса или предотвращая старение Т-клеток.

Заключение

Современные данные эпидемиологических исследований показывают, что ведение физически активного образа жизни снижает заболеваемость инфекционными (например, бактериальными и вирусными инфекциями) и неинфекционными заболеваниями (например, раком), подразумевая, что иммунная система улучшается благодаря регулярным тренировкам.

Однако по сей день академическое обучение и даже пропаганда продолжает учитывать миф, что физические упражнения могут временно подавлять иммунную функцию.

Регулярная физическая активность и частые упражнения могут ограничивать или замедлять иммунологическое старение. Активный образ жизни, скорее всего, будет полезен, а не вреден для иммунной функции, что может иметь последствия для здоровья и болезней в пожилом возрасте.

К содержанию

Ученые Смоделировали Приближение Опасного Астероида к Земле

Ученые объяснили, какие у них будут действия при обнаружении крупного астероида, что вскоре врежется в Землю. И рассказали о последствиях, если действий человечества о предотвращении столкновения, будет недостаточно.

Чтобы у человечества были хоть какие-то шансы предотвратить падения астероида на Землю, необходимо обнаружить опасность заблаговременно и чем больше будет запас по времени, тем лучше.

На восьмой конференции по планетарной обороне ученые промоделировали подобную ситуацию, при обнаружении астероида за несколько лет до столкновения. Поводом послужил астероид 2023 PDC, что был обнаружен 10 января 2023 года. 2023 PDC считается потенциально опасным и предполагаемая дата минимального сближения с Землей 22 октября 2036 года. Шансы на столкновение оцениваются как 1%.

Первое, что нужно сделать это оценить размер астероида и уточнить траекторию движения. На больших расстояниях, единственным методом, который позволяет оценить размеры, это количество отражаемого света (альбедо).

Но тут есть сложности, дело в том что состав астероида может быть разным. Даже маленький камушек, может иметь больше альбедо, чем большой и темный астероид. Это не точный метод, но на больших расстояниях это единственный способ.

На близких расстояниях размеры можно оценить радиолокационным методом. Это может быть пролет мимо Земли, на очередном витке, либо на подлете перед столкновением, но это худший вариант. 

Размер 2023 PDC оценивается как от 220 до 660 метров или 2 км, если поверхность астероида темная. Размер астероида важен, потому что он не только определит, какой ущерб он нанесет, но также определит, какие меры необходимо принять, чтобы отклонить его, и будет ли это вообще возможно.

Если 2023 PDC достаточно большой, то кинетический удар вряд ли поможет, подобный тому, который недавно был продемонстрирован в ходе испытания НАСА по перенаправлению двойного астероида (проект DART). Возможно в этом случае поможет только ядерный удар.

Еще один аспект. Если астероид приближается со стороны Солнца, то наблюдение в оптическом или инфракрасном диапазоне не слишком поможет, из-за засветки от Солнца.

Второй этап это отправка космического зонда к астероиду, для более точного определения размера и траектории. Если мы говорим о 2023 PDC, то сейчас он находится на расстоянии 200 млн. километров, и с такого расстояния сложно оценить траекторию движения.

Если столкновение неизбежны, каковы будут последствия?

Ученые из НАСА для таких оценок используют сложные расчеты и суперкомпьютеры. Потому как последствия столкновения зависят от многих факторов: размеров, скорости, угла входа в атмосферу, состава, плотности...

Если мы опять вернемся к PDC 2023, то у нас есть три вероятных сценария развития. Если PDC 2023 диаметром 300 м, то столкновение приведет к разрушениям континентального масштаба, будет высвобождено до 2000 мегатонн энергии в тротиловом эквиваленте. При варианте с диаметром с 600 метров это уже будет глобальная катастрофа, с высвобождением энергии до 20 тыс. мегатонн в тротиловом эквиваленте. Удвоение размеров привело к десятикратному увеличению разрушительной силы.

Трети вариант предусматривает диаметр PDC 2023 в 1 км, это тот случай, когда все очень плохо с высвобождением энергии в 100 тыс. мегатонн энергии. Напоминаю, что Царь бомба взорвалась с эквивалентом в 60 мегатонн.

Еще одним фактором, который характеризует разрушения это угол входа в атмосферу. Если астероид достаточно долго будет двигаться в толще атмосферы, то он может создать разрушительную полосу, над которой пролетит. Помимо этого взрыв в атмосфере сам по себе является более разрушительным. В зависимости от размеров астероида и траектории пролета, полоса разрушений может затронуть миллионы жизней.

Место падения конечно тоже имеет значение. Падение в океан или море, может создать разрушительное цунами, в этом случае прибрежные города в зоне риска. А изменение климата, в конечном итоге затронет каждого.

Как часто на Землю падают астероиды, которые могут вызвать локальные или глобальные последствия?

Ученые не прогнозируют, что крупные астероиды упадут на Землю в течение следующих 100 лет. Объектом с наибольшей вероятностью столкновения с Землей был астероид 99942 Апофис шириной 340 м, который, по прогнозам, приблизится к Земле в опасной близости в 2068 году. Однако НАСА исключило это столкновение в 2021 году.

Чтобы рассмотреть, насколько вероятен такой сценарий, команда изложила вероятность бомбардировки Земли объектами из космоса разного размера, предполагая, что удары с участием более крупных тел должны быть реже. Среднее время между ударами объектов диаметром около 300 м. составляет около 70 тыс. лет, в то время как астероиды диаметром около 600 м., по прогнозам, будут сталкиваться с планетой примерно раз в 200 тыс. лет.

По оценкам, огромные разрушительные глобальные катастрофы от астероидов диаметром около 1 км падают на планету примерно раз в 700 тыс. лет. Прогнозируется, что даже более крупные астероиды диаметром 5 км. будут сталкиваться с Землей примерно раз в 30 миллионов лет.

Исследования Влияния Упражнений на Сон

Введение

Ученые провели ряд исследований качества сна и влияния физических упражнений на сон. Исследования в основном касались пожилых женщин с бессоницей. Но выводы, которые получились вполне подходят для всех у кого есть проблемы со сном.

Исследования проводились на сравнительно небольшой выборке 11 женщин (возраст 61,27 лет с отклонением в 4,15 лет). Женщины перед сном занимались физическими упражнениями по 30 минут, 3 раза в неделю. Оценка качества сна проводилась в начале эксперимента и по окончании, спустя 16 недель.

По итогу удалось выяснить, что показатели сонливости не коррелируют с продолжительностью тренировок, а все наоборот, это сон влияет на тренировки, т.е. сон стимулирует физическую активность на следующий день.

Различные исследования влияния физических упражнений на сон здоровых людей

Бессонница характеризуется затрудненным засыпанием и/или поддержанием сна. Недостаток сна вызывает депрессивное, раздражительное настроение, снижает концентрацию внимания, повышает сонливость и вызывает физическую усталость.

Бессоница довольно распространенное расстройство, им страдает 10 - 15% населения. Бессоница чаще встречается у женщин и распространенность только нарастает с возрастом. Примерно 35% пожилых женщин страдает бессоницей, что сказывается на качестве жизни. Пожилые женщины часто пренебрегают лекарственными средствами против бессоницы, опасаясь побочных эффектов. Они больше предпочитают народные, немедикаментозные методы.

Аэробные упражнения были протестированы во многих исследованиях как немедикаментозное вмешательство в сон. К тому же такие упражнения легкодоступны для большинства людей и не только для пожилых.

Проводились исследования влияния физических упражнений на бессоницу, основанные на данных от самих пациентов. Сами пациенты демонстрировали данные, которые свидетельствуют об улучшении качества сна, снижении задержки засыпания и снижения использования снотворных препаратов.

Такие исследования проводились во многих странах и разными группами ученых. В исследованиях участвовали различные возрастные группы людей и с разными физическими нагрузками и везде фиксировались позитивные результаты борьбы с бессоницей: уменьшение количества пробуждений, уменьшение времени засыпания и улучшения самочувствия испытуемых.

Однако исследования оценивали влияние физических упражнений на сон, ранее не проводились исследования влияния сна на физическую активность на следующий день.

Пациенты часто ожидают, что физические упражнения, особенно энергичные, приведут к быстрому улучшению их сна в эту ночь. Хотя взаимосвязь между интенсивной физической нагрузкой и сном широко изучалась в лабораторных исследованиях здоровых людей, взаимосвязь между физической нагрузкой и сном с участием людей с нарушениями сна, мало изучена.

Однако одно исследование продемонстрировало резкое улучшение показателей сна у взрослых с бессонницей. По сравнению с контрольной группой, которая не занималась физическими упражнениями на ночь, у группы, которая умеренно занималась аэробными упражнениями привело к уменьшению периода начала сна и общего времени бодрствования, а также увеличению общего времени сна в течение соответствующей ночи. При этом значительных улучшений сна в ночное время после высокоинтенсивных упражнений или тренировок с отягощениями не наблюдалось.

Предыдущие исследования сильной физической нагрузки при нарушениях сна оценивали только две ночи упражнений и сна. Это очень малый период исследований при бессоннице, поскольку само расстройство характеризуется изменчивостью характера сна. Таким образом, одна или две ночи исследований не могут адекватно отразить влияния сильной физической нагрузки на бессонницу. 

Исследование влияния физических упражнений на пациентах с бессоницей

Целью последнего исследования является изучение взаимосвязи между физическими упражнениями и сном на основе ежедневных данных за 16 недель, собранных у женщин, включенных в программу упражнений для лечения бессонницы. Структура данных позволяет оценить направленность эффекта. Этот анализ позволил оценить повседневную связь между физическими упражнениями и сном.

Методы

Данные этого исследования были взяты из более крупного исследования, в котором проверялось влияние 16-недельных упражнений по сравнению с 16-недельной нефизической активностью и влияния упражнений на обмен веществ у пожилых людей с бессонницей.

Участниками, включенными в этот анализ, были 11 здоровых пожилых людей, ведущих малоподвижный образ жизни (более 55 лет) с нарушением сна более 3 месяцев. Сидячий образ жизни определялся как выполнение упражнений легкой и средней интенсивности менее 30 минут в день менее 2 дней в неделю.

Были исключены подопытные со следующими критериями:

• выраженные нарушения сна;
• индекс возбуждения при периодических движениях ног;
• нарушение поведения в фазе быстрого сна;
• наличие в анамнезе когнитивных или других неврологических расстройств;
• история критериев для любого серьезного психического расстройства, включая манию или злоупотребление алкоголем или психоактивными веществами;
• выраженные депрессивные симптомы;
• серьезные медицинские отклонения или сердечно-легочные заболевания, которые противопоказаны физическим упражнениям;
• текущее использование или использование в течение последнего месяца психоактивных, снотворных, стимулирующих или обезболивающих препаратов;
• посменная работа или другие типы нерегулярного сна;
• курение (более 3 сигарет в неделю);
• потребления кофеина (более 300 мг).

На начальном этапе участники были госпитализированы в отделение клинических исследований на 4-дневный базовый курс, который включал нагрузочные тесты, опросники и тестирование работоспособности. В конце 16-недельного сбора данных участники прошли еще один 4-дневный прием для аналогичного набора тестов и анкет.

Подготовка к исследованиям

Участники прошли обучение гигиене сна, которое состояло из встречи со специалистом по гигиене сна, на которой им были предоставлены устные и письменные инструкции по гигиене сна в соответствии с материалами, опубликованными Американской академией медицины сна.

Базовое тестирование с физической нагрузкой было проведено для определения способности к физической нагрузке каждого участника. Это было необходимо, чтобы определить у каждого участника порога своего анаэробного порога (маркер потребности в кислороде). Критерием порога было следующее: не ранее, чем через 5 и не дольше, чем через 15 минут после начала физических нагрузок.

Анаэробный порог определялся путем измерения потребления кислорода и содержания CO2 в выдыхаемом воздухе.

Физические упражнения

Первые период (1 - 6 неделя) проводился под наблюдением физиотерапевта. Протокол тренировок включал тренировки 4 раза в неделю со следующими характеристиками:

• (Неделя 1) 10 - 15 мин/день при 55% максимальной ЧСС (частота сердечного ритма), измеренной с помощью монитора сердечного ритма;
• (Неделя 2) 15 - 20 мин/день при 60% максимальной ЧСС;
• (Неделя 3) 20 - 25 мин/день при 65% максимальной ЧСС;
• (Неделя 4) 25 - 30 мин/день при 70% максимальной ЧСС;
• (Неделя 5 - 6) достижение 75% от максимальной ЧСС в течение 30 - 40 мин.

После завершения первого периода участников просили выполнять либо две 20-минутные тренировки, либо одну 30-40-минутную тренировку с частотой 75% от их максимальной ЧСС четыре раза в неделю на протяжении оставшегося периода исследования.

Упражнения проводились во второй половине дня или вечером (13:00 - 19:00), при этом участники могли пропускать не более 1 занятия в неделю. Участники выполняли 2 из 3 аэробных упражнений (ходьба, велотренажер или беговая дорожка) и выполняли каждое упражнение с одинаковым уровнем нагрузки, измеренной по монитору сердечного ритма.

Сон

Самооценка сонливости измерялась с использованием шкалы сонливости. В этом вопроснике из 8 пунктов участники оценивали вероятность засыпания в повседневных ситуациях, таких как сидение и чтение, просмотр телевизора, в качестве пассажира в машине в течение часа без перерыва и в положении лежа днем.

Участники заполняли ежедневные журналы сна и передавали их исследователям с интервалом в 2 недели. Участники записывали время отхода ко сну, время подъема, количество пробуждений в течение ночи и ежедневную субъективную оценку качества сна от 1 (отлично) до 4 (плохо).

Ежедневные ритмы активности оценивались с помощью наручных часов и фитнес-браслетов (AW-64 Actiwatch, Mini Mitter Co. Inc., Bend, OR). Измерения времени сна и времени подъема, основанные на дневнике сна, вводились вручную и использовались для расчета времени наступления сна и эффективности сна.

Параметры упражнений оценивалась с использованием журналов упражнений, о которых сообщали сами участники, в которых участники записывали: время начала, продолжительность, воспринимаемое усилие и тип упражнения.

Анализ данных

Анализ взаимосвязи между физическими упражнениями и переменными сна проводился с использованием иерархического линейного моделирования. Этот метод центрирования позволил задать вопрос: Сообщают ли люди о лучшем качестве сна или о более высокой длительности сна, чем оно есть на самом деле.

1. В первом наборе моделей был проверен вопрос: «Предсказывает ли продолжительность упражнений переменные сна в течение соответствующей ночи». 
2. Во втором наборе моделей был проверен: «Предсказывают ли переменные сна продолжительность упражнений в течение следующего дня?»
3. Из-за нарастания гомеостатического давления после плохой ночи сна. Предсказывает ли сон состояние организма за 2 ночи до физической нагрузки.

Участники

Из 23 участников, которые имели право на участие в исследовании, этот анализ включает 11 участников, которые были случайным образом выбраны в группу упражнений. В этой группе не было выбывших, но данные одного участника были подвергнуты цензуре через 12 недель из-за стрессового события в жизни, которое повлияло на сон и настроение. 

Все участники этого анализа были женщинами, а средний возраст составлял 61 год. Участники выполнили в среднем 54,4 тренировки за 16 недель. Средняя продолжительность упражнения составила 32,5 мин. Беговая дорожка была наиболее распространенным типом, составляющим 65% занятий.

Итоги

Время начала сна, его завершение, время в постели, латентный период сна, индекс фрагментации и оценки качества сна на основе ежедневных дневников существенно не изменились по сравнению с исходным уровнем до 16 недель.

Участники с более высокой самооценкой сонливости сообщили о более короткой средней продолжительности своих тренировок. Продолжительность упражнений не коррелировала с параметрами сна, о которых сообщали сами.

Результаты показали, что упражнения не были связаны с субъективными оценками качества сна. На первом этапе не было существенной изменчивости. Упражнения также не предсказывали переменные сна в моделях с двухдневной задержкой.

Была выявлена ​​положительная связь между длительностью сна и физической нагрузкой на следующий день, но она не достигла статистической значимости из-за небольшой группы исследуемых.

Участники с более коротким исходной длительностью сна имели более сильную ежедневную связь между длительностью сна ночью и продолжительностью упражнений на следующий день. Оценки субъективного качества сна не были связаны с физическими упражнениями на следующий день. Переменные сна не предсказывали нагрузку через 2 дня.

Мнения ученых

Результаты этого исследования дают новое представление о взаимосвязи между физическими упражнениями и сном. Было обнаружено, что упражнения в течение дня не были связаны со сном в течение соответствующей ночи. Тем не менее, сон ночью действительно предсказывал физическую активность на следующий день. В частности, исследования показывают, что на каждое 30-минутное увеличение времени периода начала сна выше среднего значения индивидуума приходилось на одну минуту уменьшение продолжительности упражнений на следующий день. Также была обнаружена взаимосвязь между длительностью сна и упражнениями на следующий день, для более коротко-спящих пациентов.

Однако другие исследования обнаружили, что только аэробные упражнения умеренной интенсивности, а не напряженные аэробные упражнения или тренировки с отягощениями улучшали показатели сна в группе взрослых среднего возраста с бессонницей. Существует гораздо больше исследований воздействия интенсивных физических упражнений на здоровые группы населения без бессонницы. Результаты лабораторных исследований интенсивных физических упражнений у здоровых участников показали, что интенсивные физические нагрузки улучшали показатели сна, в том числе уменьшали время начала сна. Это говорит о том, что понимание влияния таких переменных, как возраст, наличие диагноза бессонницы и тип упражнений, важно для понимания воздействия упражнений на сон. Например, среди исследований, проведенных на здоровых группах населения, возраст был связан с большим эффектом физических упражнений на показатели сна.

В исследовании люди с более короткой длительностью сна были более восприимчивы к улучшению качества сна после тренировок. Этот вывод интересен, учитывая, что в выборке были все пациенты с бессонницей и короткой длительностью сна (менее 6,5 ч). Исследования показали, что недостаток сна влияет на толерантность к физической нагрузке, мотивацию и настроение. Лабораторные исследования, проведенные на молодых здоровых людях, показали, что лишение сна увеличивает воспринимаемую нагрузку и время до утомления при тестировании с физической нагрузкой.

Кроме того, сочетание физических упражнений и недостатка сна может еще больше повлиять на настроение и мотивацию. В лабораторном исследовании, в котором физические упражнения сочетались с недосыпанием по сравнению с одним недосыпанием, наблюдалось большее снижение энергии, а также большее увеличение депрессии и усталости.

Хотя лишение сна в течение 30 часов отличается от бессонницы, это предполагает, что сочетание потери сна и физических упражнений может иметь дополнительные эффекты. На сегодняшний день нет исследований, оценивающих, приведет ли уменьшение бессонницы или увеличение продолжительности сна среди здоровых людей к увеличению физических упражнений.

Увеличение времени, проведенного в постели для баскетболистов из колледжей, улучшило время спринта и точность штрафных бросков, а также снизило утомляемость и увеличило энергию.

Есть несколько вероятных механизмов, которые могут связать лучший сон с увеличением физических нагрузок, улучшение обмена веществ, большее сохранение энергии. Одно исследование показало, что воспалительная реакция на физические упражнения была сильнее после частичного лишения сна.

Лишение сна также было связано с усилением боли. В исследовании с ежедневным анкетированием сон ночью был фактором оценки боли на следующий день. Таким образом, нарушенный сон может привести к снижению желания заниматься спортом и усилению боли, что снижает нагрузку на следующий день.

Было обнаружено, что участники с более высокой самооценкой сонливости имели более короткую среднюю продолжительность своих тренировок. Это говорит о том, что чувство сонливости может мешать участию в тренировках. Кроме того, в условиях бессонницы эффект потери сна может усиливать мотивацию к физическим упражнениям.

Кроме того, эти результаты могут быть неприменимы к более молодым возрастным группам, взрослым без бессонницы или мужчинам. Также важно отметить, что время, частота и продолжительность упражнений были предписаны протоколом для проведения не менее 30 минут во второй половине дня, 3-4 раза в неделю. Это важный момент, поскольку эффекты упражнений могут сильно различаться в зависимости от времени суток, и величина усилий может быть больше у участников, соблюдение которых не отслеживалось.

Кроме того, в этом исследовании оценивалась только продолжительность упражнений, и могут быть другие эффекты интенсивности и типа упражнений. Сильные стороны этого исследования заключаются в использовании ежедневных данных, которые непрерывно отслеживались в течение 16 недель, что включало более 100 наблюдений на каждого участника.

Заключение

В заключение, результаты показывают, что, несмотря на ожидания многих пациентов, что физические упражнения немедленно улучшат сон, было обнаружено, что сон влияет на участие в физических упражнениях. Данные показывают, что аэробные упражнения являются эффективным вмешательством, которое объективно и по самооценке улучшает сон у пожилых женщин с бессонницей. Однако продолжительность упражнений не была связана со сном в течение соответствующей ночи.

Пациентов с бессонницей следует поощрять к регулярным физическим упражнениям и мониторингу улучшения сна в течение более длительных периодов времени, а не к ежедневным улучшениям. Понимание ежедневной взаимосвязи между физическими упражнениями и сном может помочь в разработке поведенческих вмешательств при бессоннице и выявлении лиц, подверженных риску плохой приверженности к физическим упражнениям.

Что было бы, если бы Земля была Плоской?

Это один из многих детских мифов, в которые мы верили, что все древние цивилизации думали, что Земля плоская.

Некоторые действительно знали что Земля имеет форму подобную шару, но доказали это астрономы и мореплаватели из Древней Греции и Индии. Вообще догадаться можно просто: подойдя к берегу моря или океана и смотреть, как корпус корабля исчезает в воде на горизонте. Таким образом, мы более или менее знали, какая форма Земли, задолго до того, как Фернан Магеллан совершил кругосветное плавание.

Хотя мы знали, что она сферическая, мы не знали, как наша планета выглядит из космоса, пока астронавты не сфотографировали ее во время миссии «Аполлон-15» (в полный кадр и в цвете).

Снимок Земли, сделанный экипажем «Аполлона-15» 26 июля 1971
Источник

Если у нас так много информации под рукой, тогда почему некоторые люди все еще думают, что Земля плоская?

Плоскоземельцы не являются монолитной группой. Существуют противоречивые мнения о том, как выглядит плоская Земля.

• Некоторые считают, что карта Глисона — это то, как устроен мир с окружающими его ледяными стенами.
• Некоторые верят в квадратную и неподвижную землю.

карта Глисона

По мере того, как мы углубляемся "в кроличью нору", теории становятся более… скажем так, интересными.

И чтобы мысленно поиграть с теорией плоской Земли, мы предположим, что карта Глисона — это то, как устроена Земля.

В плоском мире гравитация работала бы по-другому. Люди в центре чувствовали бы ее как мы с вами, однако по мере продвижения к краям, сила тянула бы к центру, и ходьба к краю начнет ощущаться как восхождение на крутой холм. И первый человек, который бы достиг края Земли, увидел бы, то что находится под ней.

Плоская Земля также будет означать, что вся вода в мире начнет двигаться к центру, а края нашей планеты станут значительно суше. Спутники перестанут вращаться вокруг Земли, потому что, гравитация будет работать по-другому. Это означает, что больше не будет GPS или точных прогнозов погоды.

На плоской Земле магнитное поле, окружающее нашу планету, исчезло бы. Без нашего ядра из расплавленного железа у нас не было бы нашего магнитного щита, защищающего нас от смертоносных солнечных лучей. Мы также должны были бы попрощаться с красивым северным сиянием.

Сложно сказать, почему люди верят в плоскую Землю. В большинстве случаев практически невозможно сказать, серьезны плоскоземельщики или нет, поэтому в этой ситуации действует закон По.

Невозможно создать пародию на экстремизм или фундаментализм без явного указания, что это пародия, чтобы не нашёлся человек, который принял бы всё за правду

Проще говоря, однажды кто-то высказал глупую идею и понеслось.