Гарри Гринберг: прекрасные нано детали нашего Мира

В 3D микроскоп, зерна песка выглядят как разноцветные леденцы, а тычинка в цветке – как фантастические шпили в парке аттракционов. Гарри Гринберг раскрывает перед нами захватывающие детали микромира. (Видео с TEDxMaui.)

Итак, я хочу поговорить немного о том,
что значит смотреть на мир

с совершенно иной точки зрения,

и начнём мы с микромира.

После многих лет исследований,

я обнаружил поистине волшебный мир, скрывающийся за видимой реальностью,

когда смотришь на неё через микроскоп.

Сегодня я вам это покажу.

Начнём с того, что рассмотрим
что-нибудь не такое маленькое,

что-нибудь, что можно увидеть
невооружённым взглядом, например, пчелу.

Сейчас, когда мы смотрим на эту пчелу,

согласно нашей шкале, её размер
составляет примерно сантиметр.

Но чтобы рассмотреть пчелу более подробно

и в полной мере проникнуться увиденным,
необходимо приблизить точку обзора.

Это всего лишь глаз пчелы, увеличенный под микроскопом,

и теперь видно, что у пчелы глаз состоит

из тысяч отдельных глазков, называемых оматидии.

Ко всему прочему на глазах у пчелы
расположены сенсорные волоски,

посредством которых пчела определяет
насколько близко она к тому или иному объекту;

ведь стереоскопическим зрением
пчела не обладает.

Возьмём что-нибудь поменьше,
например, человеческий волос.

Это, пожалуй, самая маленькая вещь,
которую человек может увидеть
невооружённым взглядом.

Длина волоска примерно одна десятая миллиметра.

А если увеличить ещё в десять раз,

то можно увидеть уже клетку.

Получается диаметр человеческого волоска

это десять человеческих клеток.

Поэтому по-настоящему углубляться
в биологию и физику начинаешь именно тогда,

когда рассматриваешь

живые клетки под микроскопом.

Когда я впервые увидел живые клетки под микроскопом,

я был просто поражён их внешним видом.

Рассматривая клетки иммунной системы,

можно заметить, что они постоянно двигаются.

Эта клетка выслеживает инородные тела,

бактерии, которые может найти поблизости,

а когда она находит что-то,

что распознает как чужеродное,

то просто поглощает и съедает это.

Здесь можно увидеть, как клетка находит
маленькую бактерию,

поглощает и съедает её.

Возьмите сердечные клетки животного

и положите на тарелку. Клетки будут биться,

потому что это их работа; у каждой клетки
есть своё назначение.

Работа этих клеток —

создавать ток крови в организме.

Далее нервные клетки.

Примечательно, что как раз в тот момент,
когда мы смотрим на экран,

в нашем мозге и с нашими нервными клетками
происходит именно то, что мы сейчас наблюдаем.

Клетки не статичны; они постоянно
двигаются, создавая новые связи.

Тоже самое происходит в нашем мозгу,
когда мы учимся.

Далее на шкале

у нас располагается микрон или микрометр,

а ещё дальше нанометр и ангстрем.

Ангстрем равен длине диаметра

атома водорода.

Меньше не придумаешь.

С помощью современных микроскопов
мы можем наблюдать отдельные атомы.

Вы видите их на экране.

Каждый изгиб — это отдельный атом.

В данном случае это кольцо атомов кобальта.

Поэтому весь этот мир называется наномир.

Можно сказать, что микромир,
который мы видим,

это тот же наномир, помещённый

в оболочку микромира.

Это мир молекул и атомов.

Но я хочу подробнее остановиться
на мире побольше,

а именно на микромире.

Представьте, что вы крохотный жучок,
живущий в цветке...

Каким бы тогда выглядел этот цветок,
будь он для вас таких вот размеров?

Ничего общего с тем, что мы
привыкли видеть, глядя на цветок.

Так что если вы крохотный жучок
и смотрите на цветок,

находясь при этом на его поверхности,

последняя будет выглядеть именно так.

Так будет выглядеть лепесток,

так что муравью придётся
карабкаться по этим объектам.

Если рассмотреть поближе пестик и тычинку;

это пестик как раз того самого цветка,

можно заметить эти желеобразные объекты,

называемые шпорец или нектарник.

Так что этот муравей, который ползёт здесь,

можно сказать находится
в волшебной стране Вилли Вонки.

Для него это Диснейлэнд в миниатюре.
Для нас же всё это выглядит совершенно иначе.

Здесь можно видеть крупицы пыльцы.

Вот эта крошечная жёлтая точка

— крупица пыльцы,

но если смотреть на неё через микроскоп,

видно, что она состоит из тысячи
ещё более маленьких крупиц пыльцы.

Например, когда пчелы собирают пыльцу

с этих крошечных растений,

они складывают крупицы пыльцы
в специальные углубления на лапках,

а потом несут в улей.

Из пыльцы получается воск,
из которого пчелы и строят улей,

а из нектара получается мёд,

который мы едим.

Вот увеличенное изображение, т.е. обычное изображение водного гиацинта.

Но если у вас действительно очень хорошее зрение,

то вы сможете рассмотреть тычинку и пестик.

Но взгляните, как выглядят

тычинка и пестик под микроскопом.

Вот тычинка, тысячи гранул пыльцы, а это пестик.

А вот эти маленькие объекты называются трихомы.

Именно они вырабатывают цветочный аромат,

при помощи которого
цветы

и общаются между собой.

Поговорим о чем-нибудь на самом деле
простом:

об обычном песке.

Я начал интересоваться песком где-то лет десять назад,

когда впервые увидел песок с острова Мауи.

На картинке всего лишь щепотка этого песка.

Размеры песчинок где-то одна десятая миллиметра.

Каждая песчинка имеет размер
в одну десятую миллиметра.

Но если присмотреться, вы только взгляните,

это поистине изумительно. Тут и ракушки,

и кусочки кораллов,

и осколки других раковин, и кристаллы хризолита,

и даже кусочки вулканической породы.

Вот здесь немного вулканических образований
и два окаменелых червя.

Просто удивительно, сколько необычного
можно обнаружить в песке!

И причиной всему то,
что в таких местах как этот остров,

песок состоит из останков органических материалов.

Рифы — это дом для различных
макро- и микроорганизмов,

и когда они умирают,

их панцири, зубы и кости

разрушаются и становятся крупицами песка,

формируют коралловые рифы и т.п.

На фотографии песок с берегов Лахайны, Мауи.

Таким образом,

когда мы идём по пляжу,
под ногами у нас находятся

миллионы лет
биологической и геологической истории.

И хоть мы этого и не осознаем, песок —

это своего рода документ, в котором
записана вся экологическая история.

Что мы тут видим: игла губки,

два осколка кораллов

и позвоночник морского ежа. Удивительные вещички, не правда ли?

Я когда впервые это увидел, подумал:

«Боже правый! Да это просто сокровищница!»

Я глазам своим не поверил
и стал всё это разбирать

на маленькие частички
и фотографировать каждую в отдельности.

Вот так выглядит большая часть
песка в мире, на нашей планете.

Это кристаллы кварца и шпата.

То есть большая часть песка на материке

состоит из кристаллов кварца и шпата,
которые образуются вследствие
эрозии гранитных скал.

Их размывает вода и дождь,

разрушает лёд и т.п.

и их частички становятся песком.

Но есть песок куда более колоритный,

например, песок с Великих Озёр.

В этом песке уже есть примеси розового граната,

зелёного эпитода и агата, и много чего ещё.

Так что в любом уголке планеты,

на каждом пляже, где бы вы ни обнаружили песок, он всегда будет разным.

Этот песок из Биг-Сюр, Калифорния,
выглядит как бриллианты.

Есть в Африке места,
где добывают драгоценные камни

из речного и океанического песка;

и это всё равно что в буквальном смысле

разглядывать крохотные
драгоценные камешки в микроскоп.

Каждая песчинка уникальная в своём роде, каждый песчаный берег не похож на другой.

В мире не найти двух одинаковых песчинок.

У каждой где-то есть начало

и конец.

Они словно скриншоты во времени

Но песок есть не только на Земле.

Его можно встретить в любом уголке Вселенной.

Космическое пространство
фактически заполнено песком,

из которого в сущности и состоят
планеты и наша Луна.

И доказательством тому — микрометеориты.

Вот эти — из колодцев с Южного Полюса.

Их раздобыли военные и отдали мне.

И выглядят они поистине удивительно.

Вот так выглядят эти крошечные элементы,

из которых состоят мир, в котором
мы живём, планеты и Луна.

НАСА были нужны профессиональные снимки
лунного песка.

Они отправили мне образцы со всех мест,

где садился Аполлон 40 лет назад.

И я начал фотографировать песок
с помощью моих 3D микроскопов.

Вот самый первый снимок. Что удивительно,

мне показалось, что он
напоминает фотографию Луны.

Вот так работает мой микроскоп...

В обычный микроскоп разглядеть
удаётся не так уж и много,

поэтому постоянно приходится
менять фокусировку,

фотографировать объект под каждым новым углом. Но у меня есть специальная компьютерная программа,

которая собирает все снимки вместе так,

что можно увидеть весь объект целиком.

Это 3D изображение,

поэтому его можно развернуть вправо и влево.

Еще раз: вид справа, вид слева.

Вот кое-что интересное.

Этот песок не похож ни на какой другой
песок с Земли.

А уж песка я повидал достаточно,
можете мне поверить. (Смех)

Взгляните на отверстие в центре.

Это след от микрометеорита попавшего в Луну.

У Луны ведь нет атмосферы, поэтому

микрометеориты постоянно попадают на её поверхность.

Теперь она сплошь покрыта пылью,

т.к. эта микрометеоритная бомбардировка
продолжается вот уже 4 миллиарда лет.

При столкновении с поверхностью
скорость микрометеорита

колеблется от 30 до 100 тысяч км/ч,
поэтому при столкновении
микрометеориты просто испаряются.

Вы можете видеть то,

что осталось от метеорита при испарении:

комочек песка.

Просто очень маленький комочек песка.

Это явление носит название агглютинат.

На Луне почти весь песок выглядит именно так

но на Земле Вам подобного не найти.

Большая часть песка на Луне, особенно...

все знают, что на Луне

есть тёмные и светлые участки.

Так вот тёмные — это лавовые потоки.

И песок с темных участков выглядит вот так.

Очень похоже на песок
с вулкана Халеакала в Мауи.

Другой песок, во время столкновения
микрометеорита с поверхностью Луны,

испаряется в виде таких микроскопических фонтанов,

которые поднимаются прямо...

Хотел сказать «поднимаются прямо
в воздух», но на Луне ведь его нет...

Они поднимаются вверх, мгновенно образуя
такие вот стеклянные бусинки.

К тому времени, когда они упадут

обратно на поверхность Луны,

то будут выглядеть
как разноцветные стеклянные сферы.

Но вам понадобится микроскоп,

чтобы разглядеть их.

Вот песчинка с Луны,

и, как вы можете видеть,

её кристаллическая структура
полностью сохранилась.

Этой песчинке уже около трёх с половиной,

четырёх миллиардов лет,

и она никогда не подвергалась
воздействию эрозии, как песок на Земле:

водой, воздухом, разминанием и так далее.

Всё, что можно найти, так это
небольшой след эрозии вот здесь,

который образовался в результате
воздействия радиации

во время солнечных бурь.

Сегодня я пытаюсь донести вам, что даже

такие обычные вещи как песок,

могут быть поистине необычными,

если смотреть на них вблизи или
с совершенно новой точки обзора.

Я считаю эту мысль лучше всего можно
выразить строками Уильяма Блэйка:

«В одном мгновенье видеть вечность

огромный мир в зерне песка,

В единой горсти бесконечность

и небо в чашечке цветка».

Спасибо! (Аплодисменты)