Что такое ячейки бенара
Биологическая память меда
Мед – уникальный продукт, который издавна применяется в народной медицине для лечения заболеваний. Про пчелиный нектар сложено много легенд и одна из них гласит: натуральный мед обладает памятью. Рассмотрим, правда это или миф, а также узнаем, как самим проверить эту теорию.
Существует ли генетическая память меда
Мед известен человеку несколько тысячелетий и за это время он оброс, как старое дерево мхом, многочисленными мифами. Мед упоминается в античных летописях, Библии и Коране, а сегодня самые интересные истории о пчелином нектаре можно услышать разве что от продавцов на медовых ярмарках.
Одна из таких легенд гласит, что существует генетическая память меда. В качестве доказательства гипотезы, ее приверженцы часто демонстрируют эксперимент с водой, с помощью которого якобы можно отличить натуральный мед от фальсификата. Но насколько этот эксперимент корректный и не пытаются ли пчеловоды нас обмануть? Давайте разбираться.
Если опираться на научную терминологию, то генетическая память – это совокупность наследственных реакций, передаваемых через поколения посредством генов. Иногда ее также называют наследственной или биологической памятью. Термин используется в психологии и нейробиологии по отношению к живым существам. Например, у человека генетическая память проявляется в виде инстинктов, рефлексов и пр.
Современные ученые доказали, что носителем такой памяти являются РНК – рибонуклеиновые кислоты, а хранится и накапливается вся информация в генах. Более того, памятью могут быть наделены субъекты, наделенные сознанием — например, памятью предков могут быть наделены младенцы.
Суммируя всю информацию, можно с уверенностью сказать, что биологическая память меда – это миф. Так данный продукт не содержит ДНК и РНК, а также не наделен сознанием. Однако, несмотря на все доказательства современной науки, существуют скептики, которые убеждены, что память у меда существует.
Как проверялось, что у меда есть память
На крупных пасеках или медовых ярмарках можно встретить продавцов, которые доказывают натуральность своего продукта при помощи эксперимента с водой. Суть метода заключается в том, что на дно глубокой миски кладут небольшое количество меда, заливают его холодной водой и вращают емкость несколько секунд. В результате на дне тарелки образуется бледно-желтое пятно и рисунок сот, напоминающий соты из улья.
Таким образом продавцы пытаются доказать, что их мед живой, натуральный и не содержит никаких примесей. А образующиеся шестигранники в виде сот – это и есть биологическая память продукта и если бы в меде содержались примеси, такого эффекта добиться было бы невозможно.
Подобные эксперименты оказывают сильное впечатление на людей, особенно на тех, кто приезжает на пасеку на экскурсию или не разбираются в качестве продукта. Однако, реальность такова, что этот эксперимент просто маркетинговый ход, нацеленный на увеличение продаж. Как принято сегодня говорить – это обыкновенный развод покупателей и биология меда здесь ни причем, скорее нужно обращаться к физике.
Ячейки Бенара
Первым из ученых образование ячеек наблюдал французский физик Анри Бенар еще в 1900 году. А почему образуются именно шестигранные фигуры практический правильной формы, объяснил уже английский ученый Лорд Релей в 1916 г. Эффект получил название Ячейки Бенара или Релея – Бенара.
Ячейки Бенара – это появление упорядоченности в виде конвективных ячеек с правильной шестигранной формы в слое вязкой жидкости с вертикальной разностью температур, т.е. когда жидкость подогревают снизу. С помощью этого эффекта можно объяснить происхождение таких памятников природы как Девилс-Тауэр в США, который еще называют Башня дьявола, или Мостовая гигантов, находящаяся в Северной Ирландии.
В чем причина явления
Объяснить это физическое явление можно следующим образом. Когда нагревается нижний слой жидкости, тепло переносится от теплого дна вверх к более холодному воздуху за счет двух механизмов:
В процессе конвекции более горячая жидкость, благодаря изменению температуры и плотности, начинает двигаться вверх, а остывая — опускаться вниз. Этот механизм хорошо известен человеку и используется, например, в системах отопления.
Когда Бенар ставил свои эксперименты, он понимал, что процесс образования фигур – это результат конвекции, но он не смог дать этому научное обоснование. Но уже в 1916 году английский ученый Лорд Релей предположил, что конвекция может происходить не только из-за разницы температур, но и из-за разницы поверхностного натяжения веществ и даже построил целую математическую модель этого явления.
В случае эксперимента с медом, чтобы не вдаваться в математические уравнения, происходит все следующим образом. Когда пчелиный нектар заливают водой, он начинается растекаться, т.е. меняется поверхностное натяжение его верхнего слоя. Плюс разная температура воды – на дне вода будет теплее, чем на поверхности, т.к. при испарении вода забирает часть тепла.
В результате и запускается процесс конвекции, заставляющий нижние слои меда подниматься вверх, а верхние слои — опускаться вниз. Это и приводит к образованию шестигранников, так как это одна из самых правильных фигур в природе, у которой все стороны и углы равны.
Как самому проверить теорию
Проверить эту гипотезу можно и в домашних условиях, проведя простой эксперимент. Для этого следует взять:
Поместите на дно тарелки небольшое количество сиропа или меда – 1 ст. л. Аккуратно залейте холодную воду – 50 мл. Несколько секунд вращайте емкость в любом направлении и вы увидите характерный сетчатый рисунок.
Для наглядности можно использовать другой способ. Для этого в миску следует добавить смесь из силиконового масла ПМС-10 и алюминиевой пудры и поставить тару на водяную баню. В этом случае можно увидеть весь процесс движения частиц. Этот способ часто используют в школах.
Чем больше будет смеси в миске, тем крупнее в диаметре будут получаться ячейки.
Подводя итог всему сказанному, можно сделать следующие выводы. Первое – проверить натуральность меда с помощью этого эксперимента невозможно, так как такого же эффекта можно добиться с другими густыми жидкостями. Второе – образование сот – это не биологическая или генетическая память пчелиного продукта, а простая физика.
Генетическая память мёда (Проверка. Исследование ячейки Бенара)
Мед — целебный продукт, который помогает бороться со многими заболевания, но только при условии, что он натуральный. Среди сторонников меда бытует мнение, что один из показателей качества нектара является его генетическая память. Так действительно ли мед наделен генетической памятью или это просто легенда для привлечения клиентов.
Генетическая память меда – правда или вымысел
Суть эксперимента на проверку генетической памяти заключается в том, что мед разбалтывают водой и на поверхности образуются ячейки, которые напоминают пчелиные соты. Такая проверка водой и стало поводом для мнения, что мед «запоминает», как он находился в улье.
С научной точки зрения носителями генетической памяти являются РНК и ДНК, именно они отвечают за хранение, кодировку, прочтения и передачу генов. Особенно такое биологическое явление активно проявляется при подавленном психологическом состоянии, например, у младенцев.
Также у человека генетическая память проявляется в виде инстинктов, рефлексов и других генетических программ. И так как у меда нет сознания, нет никаких инстинктов, а значит и никаких генов памяти в нем не может быть. Тогда все же остается главной вопрос – откуда появляется узор.
Проверка меда на генетическую память — в чем смысл
Многие пчеловоды утверждают, что только проверка водой позволит отличить натуральный мед от поделки. В воде пчелиный продукт принимает особенную форму, а именно ту, в которой мед находился до его распечатывания и изъятия из ячеек сот.
Так зачем вообще подделывать мед и устраивать такие проверки? Все дело в том, что пчелам для выработки меда нужна пыльца и нектар медоносов. И для того, чтобы получить 1 кг пчелиного продукта потребуется 1,5 мл капелек нектара, собранные с десятки миллионов медоносных растений. Поэтому пасечникам намного выгоднее кормить своих пчел сахаром. Мед также будет созревать в ульях, но такой продукт уже нельзя назвать натуральным, ведь он лишен душистого аромата и тех целительных свойств, которыми и славится мед.
Сахарный мед, как и натуральный, в воде также принимает необычную форму. И чтобы понять, откуда появляется такой узор, достаточно узнать, что такое феномен ячеек Бенара.
Что такое ячейки Бенара
Рисунок, который образует мед в воде, называют ячейками Бенара. Это физическое явление обнаружил французский физик, не имеющий никакого отношения к пчеловодству.
Исследовать провел опыт и доказал, что вязкая субстанция при равномерном подогреве формирует точные шестиугольные фигуры. Это происходит за счет того, что холодные слои опускаются вниз, а нагретые поднимаются вверх и тем сам формируют орнамент, напоминающие ячейки пчелиных сот.
К тому же такие соты образует в воде не только мед, но и растительное масло, бензин и любое другое текучее вязкое вещество. Поэтому если давать пчелам обычный сахарный сироп, то они, как и цветочный нектар, будут перерабатывать его в мед и запечатывать в соты. По внешнему виду сахарный мед трудно отличить от натурального, а при взбалтывании его водой он также будет формировать ячейки Бенара.
Еще одна легенда, о которой говорят пасечники – это кристаллическая решетка на меде. И здесь достаточно вспомнить, что вещество может быть жидким, твердым и газообразным. При этом характеристики свойственные одному веществу не могут преобладать у веществ в других состояниях. И кристаллическая решетка может быть только у твердого вещества, а значит, у меда ее нет.
Правда есть исключения и это засахарившийся мед. Под воздействием внешних факторов или из-за сорта мед может изменить свое состояние. Такой процесс называется кристаллизация, когда в составе меда много глюкозы, которая и оседает на дно. Очень быстро кристаллизируется гречишный мед, а вот акациевый или клеверный загустевают медленно, поэтому такие сорта пчелиного продукта считаются жидкими.
Подводя итоги, стоит сказать, что никакой генетической памятью мед не обладает, все это хитрые уловки недобросовестных продавцов. Поэтому пчелиный продукт лучше покупать у проверенных пасечников, при покупке обращать внимание на цвет, вкус и консистенцию. При этом чистый мед в холодной воде не должно мгновенно раствориться, а некоторое время находится в ней без изменений.
Ячейки бенара
Ячейки Бенара или Рэлея — Бенара — возникновение упорядоченности в виде конвективных ячеек в форме цилиндрических валов или правильных шестигранных структур в слое вязкой жидкости с вертикальным градиентом температуры, то есть равномерно подогреваемой снизу.
В качестве жидкости используется, как правило, силиконовое масло.
Ячейки Рэлея — Бенара являются одним из трёх стандартных примеров самоорганизации, наряду с лазером и реакцией Белоусова — Жаботинского.
Управляющим параметром самоорганизации служит градиент температуры. Вследствие подогрева в первоначально однородном слое жидкости начинается диффузия. При преодолении некоторого критического значения градиента, диффузия не успевает привести к однородному распределению температуры по объёму. Возникают цилиндрические валы, вращающиеся навстречу друг другу (как сцепленные шестеренки). При определенных граничных условиях и вязкости жидкости образуются ячейки правильной гексагональной формы, внутри которых жидкость поднимается по центру и опускается по граням ячейки. При увеличении градиента температуры возникает второй критический переход. Для ускорения диффузии каждый вал распадается на два вала меньшего размера. При дальнейшем увеличении управляющего параметра валы дробятся и в пределе возникает турбулентный хаос, что отчетливо видно на бифуркационной диаграмме или дереве Фейгенбаума.
См. также
Ссылки
Полезное
Смотреть что такое «Ячейки бенара» в других словарях:
Ячейки Бенара — Механика сплошных сред … Википедия
Ячейки Рэлея-Бенара — Ячейки Бенара в гравитационном поле. Ячейки Бенара или Рэлея Бенара возникновение упорядоченности в виде конвективных ячеек в форме цилиндрических валов или правильных шестигранных структур в слое вязкой жидкости с вертикальным градиентом… … Википедия
Ячейка Бенара — Ячейки Бенара в гравитационном поле. Ячейки Бенара или Рэлея Бенара возникновение упорядоченности в виде конвективных ячеек в форме цилиндрических валов или правильных шестигранных структур в слое вязкой жидкости с вертикальным градиентом… … Википедия
самоорганизация — Термин самоорганизация Термин на английском self organization Синонимы самосборка Аббревиатуры Связанные термины биомиметические наноматериалы, капсид Определение самопроизвольное образование упорядоченных пространственных или временных структур… … Энциклопедический словарь нанотехнологий
Тороидальный вихрь — Стиль этой статьи неэнциклопедичен или нарушает нормы русского языка. Статью следует исправить согласно стилистическим правилам Википедии … Википедия
САМООРГАНИЗАЦИЯ — самопроизвольное (не требующее внеш. организующих воздействий) образование упорядоченных пространственных или временных структур в сильно неравновесных открытых системах (физ., хим., биол. и др.). Непрерывные потоки энергии или в ва, поступающие… … Химическая энциклопедия
Аттрактор Лоренца — решение системы при r=0,3 … Википедия
ДИССИПАТИВНЫЕ СТРУКТУРЫ — устойчивые пространственно неоднородные структуры, возникающие в результате развития неустойчиво стей в однородной неравновесной диссипативной среде. Термин предложен И. Пригожиным. Примеры Д. с. ячейки Бенара (чередование восходящих и нисходящих … Естествознание. Энциклопедический словарь
Конвекция — Течение жидкостей и газа Ползучее течение Ламинарное течение Потенциальное течение Отрыв течения Вихрь Неустойчиво … Википедия
Диссипативная система — (или диссипативная структура, от лат. dissipatio «рассеиваю, разрушаю») это открытая система, которая оперирует вдали от термодинамического равновесия. Иными словами, это устойчивое состояние, возникающее в неравновесной среде… … Википедия
Генетическая память меда: миф или реальность, как проверить
Генетическая память меда один из показателей качества нектара, вокруг которого постоянно ходят споры. Поэтому до сих пор нет единого мнения о том, насколько этот способ достоверен. Аргументы приводятся и от сторонников, и от противников метода. Насколько представленное явление правдиво?
Генетическая память меда – что это?
Генетическая, или биологическая, память пчелиного продукта – явление, суть которого заключается в формировании ячеистых сот при добавлении воды к меду. Возвращение к первоначальному виду характерно только для цветочных нектаров высокого качества, по мнению пчеловодов. Этот показатель говорит о том, что только натуральный продукт способен воспроизвести данные, которые были получены на пасеке. Однако не ясно, миф это или реальность.
Сторонники существования биологической памяти предлагают 2 способа как проверить качество и натуральность нектара:
Менее популярный способ – поместить на дно миски малое количество меда, добавить воду 1:1, не размешивать, поставить на медленный огонь. После нагревания нижние слои станут подниматься, и наоборот. Поверхность, в итоге, покрывается шестигранниками, но это не кристаллическая решетка.
Ячейки Бенара
Образующийся медовый рисунок в воде называют ячейками Бенара. Это распространенное физическое явление, когда при равномерном подогреве снизу вязкая субстанция формирует правильные шестиугольные фигуры. Цветочный нектар причисляют к подобным жидкостям. Основоположник явления – Генри Клод Бенар, ученый из Франции, живший в XX веке.
Этот эффект действует не только в отношении пчелиного продукта, но и, к примеру, на растительном масле, бензине. Поэтому ряд людей и ставят метод под сомнение. Все больше приходят к тому, что пасечники стараются обмануть таким способом покупателей для увеличения продаж с собственного хозяйства.
Аргумент, против которого трудно что-то возразить – если давать пчелам сахарный сироп, то полученный продукт все равно образует в воде те же самые фигуры. Насекомые перерабатывают сладкую жидкость, запечатывают в соты. Мед при этом выглядит как настоящий, и формирует ячейки Бенара. Поэтому биологическую память не относят к достоверным методам выявления качества или натуральности медовой продукции.
В чем причина образования рисунка сот на поверхности меда – почему так происходит
Важно помнить, что рисунок сот образуется не из-за наличия какой-либо биологической или генетической памяти. Теория вызывает только недоумение у большинства ученых, так как явление уже давно изучено. Ячейки Бенара все же затрагивают каждую вязкую жидкость.
Биологическая память – способ определения натуральности, который еще полностью не подтвержден. Пчеловоды настаивают на достоверности, при этом ученые однозначно утверждают, что явление применяется в отношении каждой вязкой жидкости. Реальность или миф генетическая память меда? Этот вопрос до сих пор остается открытым. Каждый решает самостоятельно, какой метод определения качества выбрать.
Физики определили общие характеристики конвективных течений на поверхности звезды и в масле на сковороде
A. Pandey et al./ Nature Communications, 2018
Физики вычислили характерные размеры и скорости всех типов конвективных вихревых потоков, аналогичных ячейкам Бенара, возникающим, например, при нагревании пленки масла на поверхности сковородки за счет перепада температур. Полученные данные можно будет использовать для описания конвективных потоков в атмосфере или мантии Земли или, например, на поверхности звезд, пишут ученые в Nature Communications.
Образование в пленке вязкой жидкости ячеек Бенара — один самых известных примеров возникновения упорядоченных систем в сильно неравновесных с точки зрения термодинамики системах. Наблюдать его можно, например, если дно сковородки полностью покрыть слоем масла и начать ее нагревать. При определенной температуре в пленке начнут формироваться отделенные друг от друга ячейки, которые в конечном итоге формируют упорядоченную гексагональную структуру. Механизм формирования такой упорядоченной системы связан с возникающим в жидкости большим перепадом температур, который приводит к возбуждению конвекции Рэлея — Бенара. В центре ячеек нагретая жидкость поднимается вверх, а по краям — холодная жидкость опускается вниз. За счет вязкости ячейки оказываются «сцеплены» между собой и образуют упорядоченную решетку.
В зависимости от разницы температур и вязкости жидкости, в подобных системах могут образовываться не только гексагональные конвективные ячейки, но и замкнутые или протяженные структуры другой формы — такие структуры возникают, например, в атмосфере и мантии Земли или на поверхности звезд. Несмотря на то, что изучению ячеек Рэлея — Бенара было посвящено большое количество работ, общего систематического исследования всех возможных типов структур и определения характерных для всех них значений физических параметров не проводилось, а некоторых значения вязкости жидкости не исследовались вовсе. Группа физиков из Германии и США под руководством Йорга Шумахера (Jörg Schumacher) из Технического университета Ильменау провела подобное исследование с помощью прямого численного моделирования турбулентных течений, основанного на численном решении уравнений Навье — Стокса.
Авторы работы в очень широком диапазоне проварьировали два основных параметра, которые определяют течение жидкости при таком явлении: число Прандтля и число Рэлея. Первое из этих чисел, определяющее отношение вязкости жидкости и ее температуропроводности, ученые меняли от 0,005 до 70, а второе, которое как раз свидетельствует о возможности образования устойчивых конвективных потоков в жидкости из-за градиента температуры, поднимали от 10 тысяч до 10 миллионов (при критическом значении порядка тысячи, более же высокие значения соответствуют большим перепадам температуры).
Усредненные поля скоростей (сверху) и температуры (снизу) в системах с конвективными потоками Рэлея — Бенара с различными числами Прандтля и Рэлея
A. Pandey et al./ Nature Communications, 2018
Усредненные поля скоростей (сверху) и температуры (снизу) в системах с конвективными потоками Рэлея — Бенара с различными числами Прандтля и Рэлея
A. Pandey et al./ Nature Communications, 2018