Excitation of Faraday-like Body Waves in Vibrated Living Earthworms

Иконка: Аннотация Ivan S. Maksymov, Andrey Pototsky

The experiments were conducted by using the following protocol. The laser beam was focused on the body of the worm and the vibration amplitude of the Teflon plate was gradually increased until the point when the onset of Faraday instability was observed with the oscilloscope. The position of the worm was continually monitored with a digital camera to make sure that the same part of the worm is illuminated. Large vibration amplitudes leading to a horizontal displacement of the worm or jumps of the entire body were avoided to help keep the worm in the focus of the laser vibrometry setup. Large vibrations were also avoided because they additionally lead to ejection of a sticky fluid from the worm, which could serve as a medium for surface Faraday waves not wanted in our measurements. Typically, the total duration of measurements using the same worm was under five minutes to avoid desiccation. After the experiment, the worms were rehydrated and released into a worm farm.

Figure 2(a,b) show, respectively, the vibration spectrum of the Teflon plate without the worm and the vibration spectrum of a Lumbricus terrestris earthworm placed horizontally on top of the Teflon plate. In both cases the Teflon plate is subjected to vertical vibration at f=40
Картинка: Возбуждение фарадеевских телесных волн

Vibration spectra of the (a) Teflon plate without the worm, (b) Lumbricus terrestris earthworm, (c) Eisenia fetida earthworm and (d) earthworm-mimicking phantom. The vertical vibration frequency is f = 40 Hz. All spectra are normalised to their respective maxima. Note the presence of subharmonic (f/2, 3f/2 and so on) frequency peaks in the spectrum of the earthworms and the phantom, which are not present in the spectrum of the unloaded Teflon plate. The peaks in the spectrum of the earthworms are wider than in the case of the Teflon plate (as shown in the inset on the right), which is a result of the amplitude modulation and appearance of frequency sidebands leading to the broadening of the peak38. Also note that the spectra of the worms and the worm-mimicking phantom are qualitatively similar.

The vibration spectrum of the unloaded Teflon plate is dominated by the peak at the frequency f=40

Hz and its higher-order harmonic frequencies 80, 120 and 160 Hz. The intensity of the second (third) harmonic is approximately 50 (80) times smaller than that of the fundamental signal and these signals are consistent with the intrinsic nonlinear distortion of the source of vertical vibrations used in our setup. We also calculated47 that the fundamental natural vibration frequency of the Teflon plate is 43.7 Hz. The natural frequencies of the two higher order modes – 137.9 Hz and 294.9 Hz – are well above the vibration frequencies used in this work. This means that the vibration regime of the plate is far from the nearest anti-resonance and that its frequency response is uniform in the frequency range of interest.

In the vibration spectrum of the earthworm, we observe that the harmonic waves lose their stability via a period-doubling bifurcation38 as evidenced by the appearance of the peaks at f=20,60,140

and 180 Hz not present in the vibration spectrum of the Teflon plate. Significantly, the harmonic frequency peaks in the spectrum of the worm are wider as compared with the respective peaks in the spectrum of the Teflon plate (see the right inset in Fig. 2). This is because the onset of subharmonic oscillations also results in the amplitude modulation and appearance of sidebands, which in turn leads to broadening of the spectral peaks previously reported for liquid films20,21 and liquid drops subjected to vibration38. Qualitatively the same behaviour is observed in the vibration spectrum of the other tested earthworm species, including the Eisenia fetida worms [Fig. 2(c)]. We also note that the observed broadening effect cannot be attributed to the response of the Teflon plate. In general, broadening of spectral peaks of vibrated solid bodies can only be observed in the regime of extremely large vibration amplitudes not reached in our experiments.

Experimental idealisation of a worm as an elongated liquid drop covered by a thin elastic skin is feasible because their water-filled body cavity is surrounded by a flexible skin and it acts as a hydrostatic (i.e. supported by fluid pressure) skeleton48. The muscles of the worm are made of a viscoelastic material, but their volume is small as compared with that of the water-like liquid inside the body of the worm. Yet, when the worm is anaesthetised, its nervous system does not produce nerve impulses and therefore the muscles of its body are fully relaxed14. Consequently, the viscoelastic properties of the muscles can be neglected in the analysis of anaesthetised worms. Furthemore, whereas in non-anaesthetised worms high internal pressure helps to maintain a cylindrical shape49, the pressure in anaesthetised worms is close to ambient50. We verified this by establishing that a puncture of the skin of an anaesthetised worm does not lead to a dramatic ejection of internal fluids typically seen in non-anaesthetised worms. (Here, we draw an analogy between the worm and a pressurised balloon).

To verify that an anaesthetised worm can be experimentally idealised as a water drop at ambient pressure enclosed by a thin elastic skin, we tested an earthworm-mimicking phantom made of a finger of an approximately 0.1-mm-thick latex glove filled with water. The thickness of the phantom wall is of the same order of magnitude as the body wall of an earthworm51, but mechanical properties of latex films of sub-millimeter thickness52 are similar to those of living worms53. The vibration spectrum of the phantom is shown in Fig. 2(d) and it is in good qualitative agreement with the vibration spectra of the real earthworms.

Furthermore, in the following we assume that the body wall of the worm is an elastic cylindrical shell undergoing flexural vibrations. (A relevant model was used in ref. 12, but later on in this paper we show that flexural vibrations should be responsible for the subharmonic response of the worms). Direct mapping of flexural vibration modes with our laser vibrometry setup is currently unavailable. Thus, to demonstrate that the entire body of worm undergoes vibrations resulting in the appearance of subharmonic frequencies in the vibration spectrum, we use a time-domain approach. We first film worms vibrated at 40 Hz frequency with a digital camera capturing 120
frames per second and then we process the resulting videos in Octave software, where we binarise each frame and use the bwboundaries command to find the contours of the worm (see the inset in Fig. 3). Then, we calculate the area of the contour for every frame and we finally Fourier-transform the resulting area-versus-time dependence to obtain the vibration spectrum of the body of the worm.
Картинка: Возбуждение фарадеевских телесных волн

Vibration spectrum of the body of the earthworm subjected to vertical vibration at the frequency f = 40 Hz obtained by processing a video of the vibrated worm as explained in the main text. The subharmonic peak at f/2 = 20 Hz can be clearly seen. The inset shows an example of the contour of the worm obtained from a single frame extracted from the video.

As shown in Fig. 3, in agreement with the results obtained with the laser vibrometry setup (Fig. 2), the body of the worm oscillates at the vibration frequency [Math Processing Error] Hz and the subharmonic frequency f/[Math Processing Error] Hz. However, whereas the spectra in Fig. 2 were obtained by focusing the laser beam on a part of the worm’s body, the spectrum in Fig. 3 originates from the vibrations of the entire body of the worm. The higher frequencies peaks present in Fig. 2 are not reproduced in Fig. 3, because the finite resolution and sample rate of the digital camera limit the resolving ability of the image processing based approach at higher frequencies.
Иконка: К содержанию

Ivan S. Maksymov, Andrey Pototsky. Excitation of Faraday-like Body Waves in Vibrated Living Earthworms. Page 1     2     3     4     5

Арсен Мартиросян. За что убили Сталина

Окончание К началу
   В связи с вышеуказанными обстоятельствами покупательская способность рубля стала выше его официального курса.
   Всего украденное указанным выше образом золото составляет более 610 тонн. Так что яростное нежелание отдавать сворованное золото, тем более в таких количествах — более чем серьезный мотив для убийства Сталина. Особенно, когда стало известно о том, что он начал проводить операции Крест и Могила.
Сталинский общий рынок
   А чем не мотив для убийства Сталина, который обнаружил один из исследователей сталинской эпохи Алексей Чичкин, опубликовавший свое открытие в труде Забытая идея без срока давности. По его данным, в апреле 1952 в Москве состоялось международное экономическое совещание, на котором СССР, страны Восточной Европы и Китай предложили создать зону торговли, альтернативную долларовой. Причем громадный интерес к этому плану проявили также и другие страны: Иран, Эфиопия, Аргентина, Мексика, Уругвай, Австрия, Швеция Финляндия, Ирландия, Исландия.
   На совещании Сталин предложил создать свой общий рынок. Более того. На совещании была озвучена также и идея введения межгосударственной расчетной валюты. Учитывая же, что инициатором замысла создания альтернативного долларовой зоне торговли фактически трансконтинентального общего рынка был Советский Союз, то и межгосударственной расчетной валютой в таком «общем рынке» все шансы имел стать именно советский рубль, определение курса которого за два года до этого было переведено на золотую основу.
   Чтобы современному читателю было понятней, позволю себе напомнить, как США реагируют всего лишь на гипотетическую мысль о возможности создания газового аналога ОПЕК во главе с Россией. При одной только тени намека на эту идею янки уже впадают в ярость и недвусмысленно грозят весьма суровыми санкциями, не стесняясь намекать даже и на применение силы.
   Можете себе представить, как психанули янки, когда известие об этом совещании и тех идеях, которые на нем прозвучали, докатилось до Вашингтона?! Вот то-то и оно… Ведь тогда ситуация была во многом более благоприятная для Советского Союза, чем ныне для современной России. Одно только имя Сталина враз остужало самые горячие на Западе головы — с генералиссимусом шутки и фокусы не проходили. Более того, могли закончиться очень даже плачевно для тех, кто посмел бы пошутить с Советским Союзом во главе со Сталиным!
   Посмотрите на хронологию событий. В апреле 1952 было проведено международное экономическое совещание, озвученные идеи на котором вызвали широкий отклик фактически на всех континентах мира. Не прошло и года, как Сталин был убит…
   Наконец, четвертый мотив. Никто в мире не ожидал, что после такой крайне разрушительной войны Советский Союз восстановит свою экономику в кратчайшие сроки. Фактически к началу 1948 восстановительный этап был завершен, что, кстати говоря, позволило не только осуществить денежную реформу, но и одновременно с ней произвести отмену карточной системы.
   Для сравнения. Великобритания, которая пострадала в войне несоизмеримо меньше, еще в начале 1950-х не могла себе позволить отказаться от карточной системы распределения продуктов питания.
   Вообще надо отметить, что первая же послевоенная пятилетка, несмотря на все трудности этого периода, побила буквально все рекорды. Сравните! Если в самой первой советской пятилетке новое предприятие входило в строй каждые двадцать девять часов, во второй — каждые десять часов, а в третьей, не завершенной из-за начала войны — каждые семь часов, то в послевоенной — каждые шесть часов!
   Бурные темпы роста советской экономики не остались незамеченными на Западе. Уже в начале 1950-х Запад стал сходить с ума по этому поводу. И если англичане, например, в основном ограничивались тревожной констатацией факта — Россия переживает чрезвычайно бурный экономический рост, то янки с присущей им прямолинейностью делали вывод: Советский экономический вызов реален и опасен.
   В том же 1953 американский журнал Нейшнл бизнес в статье Русские догоняют нас… отмечал, что по темпам роста экономической мощи СССР опережает любую страну. Более того, темп роста в СССР в два-три раза выше, чем в США. Еще более того. Кандидат в президенты США Стивенсон во всеуслышание заявил, что если темпы роста производства в сталинской России сохранятся, то к 1970 объем русского производства в три-четыре раза превзойдет американский. И если это произойдет, то последствия для западных стран, прежде всего для США, будут более чем катастрофичными.
Угроза Западу
   В этой связи хотелось бы напомнить об одной из наиглавнейших причин прихода Гитлера к власти и развязыванию II Мировой войны. Дело в том, что привод Гитлера к власти был обусловлен не только, а возможно, даже и не столько геополитическими, политическими и идеологическими причинами, сколько имевшими колоссальнейшее значение экономическими.
   До 1932 включительно в мире было четыре крупных промышленных района: Пенсильвания в США, Бирмингем в Великобритании, Рур в Германии и Донецкий в Советском Союзе. В конце первой пятилетки к ним добавились Днепровский и Урало-Кузнецкий.
   Сколько бы не ругали за всякие перегибы первую пятилетку, но именно она стала причиной тектонического сдвига в расстановке глобальных экономических сил. А, следовательно, обозначила и такой же по своей сути тектонический сдвиг в расстановке мировых геополитических сил. Ведь в мире стало не просто шесть промышленных районов. Просто шесть Запад бы как-нибудь да перенес. Ему стало невыносимо тяжело по иной причине. До 1932 три четверти промышленных районов мирового значения дислоцировались на Западе. С конца 1932-го ровно половина индустриальных районов мирового уровня уже находилась на территории СССР!
   Казалось бы, до последней нитки ограбленная и едва ли не до потери пульса ослабленная страна, в течение всего-то пяти лет, преимущественно собственными силами не только свергла абсолютное и также, казалось бы, незыблемое превосходство Запада с пьедестала мирового экономического Олимпа, но и принципиально сравнялась с ним.
   А ведь не являлось секретом, что в ранее неосвоенных регионах Советского Союза в ближайшем же будущем должны были появиться еще несколько крупных промышленных районов мирового уровня. Более чем одна треть самого крупного материка — Евразии — оказалась гигантской площадкой для создания, развития и успешной работы крупного индустриального производства. Ранее практически не тронутые богатства ее центральной части оказались не только доступны к разработке и использованию, но и попросту интенсивно вовлекались в активный хозяйственный оборот.
   Дотоле всего лишь географически, в основном через железнодорожный транспорт, потенциал геополитической силы Советского Союза стал стремительно наполняться небывалой и неведомой Западу экономической мощью, трансформация которой также и во внушительную военную мощь было делом небольшого времени да, как говорится, и техники.
   Подлинные властители Запада превосходно владели базисными принципами экономики. Потому прекрасно поняли, что столь быстро достигнутое фантастическое количество еще более быстрыми темпами трансформируется в фантастическое качество, что Западу и впрямь придется «выносить всех святых» и сдаваться на милость созидающегося социализма. И ведь ни на йоту не ошиблись.
   Вот почему Запад и свернул им же устроенный мировой кризис, прозванный великой депрессией. Дальнейшее его затягивание было уже опасно для самого Запада. И одновременно Гитлера привели к власти на рубеже завершения первой — начала второй пятилетки.
   Именно Гитлер как фактор войны должен был прервать поступательное развитие ненавистной Западу России, пускай и называвшейся тогда Советским Союзом. По тем временам Запад ничего иного выдумать не мог.
   После войны вообще сложилась крайне встревожившая Запад ситуация. Образовалась система стран народной демократии, куда вошел и мировой демографический гигант Китай. То есть в руках выбравших социалистические ориентиры развития стран оказались сосредоточены гигантские ресурсы, которые при содействии Советского Союза могли были быть вовлечены в хозяйственный оборот, что в свою очередь привело бы едва ли не к полному падению экономического, а следовательно, и политического значения Запада.
   Естественно, что на Западе задумались о том, как ликвидировать такую угрозу своему бытию. Проще говоря, агрессивная сущность в очередной раз взяла верх. Однако после войны силовой вариант решения проблемы уже был непригоден. Советский Союз убедительно продемонстрировал все свои преимущества и одержал невиданную в Истории Победу.
   Более того, уже на мирном фронте СССР показал вообще невероятные темпы развития, в результате чего довоенный уровень был достигнут всего-то за два года. Соответственно, вновь прибегнуть к войне, чтобы прервать развитие СССР уже было невозможно. Тем более что в отличие от предвоенной ситуации, у Советского Союза теперь имелись союзники как на Западе, так и на Востоке.
   Конечно, это вовсе не означает перерождение Запада из Савла в Павла. Не та эта публика, чтобы руководствоваться мирными соображениями. Напротив, Запад, особенно США, наплодили тьму-тьмущую всевозможных планов нападения на СССР после войны. Но вот реализовать их попросту не смогли. Вначале потому, что никто в мире и не понял бы Запад, если он посмел бы поднять руку на главного победителя во Второй Мировой войне.
   Сейчас делают вид, что Америка да Англия внесли какой-то вклад в разгром нацизма. А тогда люди всего мира прекрасно знали, что если бы не Красная Армия и не Сталин, то быть бы всем в коричневом рабстве, в том числе и такой сволочи, как англосаксы, которых, в частности англичан, гитлеровцы даже планировали выселить с британских островов.
   А чуть позже Запад не мог сделать этого уже по той простой причине, что СССР овладел секретами атомного оружия, и разговаривать с ним на языке силы было бы просто бесполезно, что наглядно показала война на Корейском полуострове. Со Сталиным такие номера не проходили. Генералиссимус мог так ответить, что Запад перевернулся бы вверх тормашками.
   Некоторые известные деятели телевизионных искусств продолжают утверждать, что Сталина, якобы с испугу, уничтожил Берия. Подлая ложь! Берия, конечно же, тут ни причем. Тут надо искать руку Запада. Потому как при ясном осознании того факта, что языком Марса со Сталиным лучше не разговаривать, тем более после 1949 года, когда СССР стал атомной державой, Запад, по настоящему испугался перспектив реального в скором времени экономического и политического доминирования СССР (тем более во главе целой системы стран народной демократии). Ведь темпы роста в два-три раза превышали американские. В сочетании же с мотивами, которые были указаны выше, именно это и послужило основанием для принятия решения об устранении Сталина самым подлым, самым коварным, но столь характерным для Запада образом: убийством!
   Остается лишь только догадываться, каким образом Западу удалось не столько войти в контакт с такими негодяями как Хрущёв и К°, сколько достичь взаимопонимания и тем более договориться с ними. Впрочем, и тут особой сложности не возникнет, если внимательно и тщательно все проанализировать, но это, к сожалению, выходит далеко за рамки настоящей статьи. Это предмет для отдельного исследования.
Текст публикуется по Конт
Картинка: К началу   Картинка: up