На главную
От редакции

Редакция ТЧК продолжает публикацию статей лауреатов Шнобелевской премии. После публикации статьи о левитации лягушек завязалась оживленная переписка с соавтором сэра Гейма - сэром Берри. Мы постарались объяснить сэру Берри, что значит для нас высокая оценка ТЧК, сделанная сэром Геймом. В ответ сэр Берри предложил нам сделать репринт его статьи в Annals of Improbable Research 2010 vol. 16 no. 4. Редакция с благодарностью принимает предложение сэра Берри и предлагает вниманию читателей его статью "Лошадиный расчет".

УДК 599:723.2

Аннотация
M.V. Berry. HORSE CALCULUS

X - продольная, Y - поперечная, Z - вертикальная оси и их соответствующие проекции
The three orthogonal axes, X - продольная, Y - поперечная, Z - вертикальная оси и их соответствующие проекции

The applications of mathematics can be bizarre. Soon after I arrived in Bristol in the 1960s, a senior colleague called me, saying that someone in the veterinary school needed help with mathematics - or was it physics? - and I seemed just the person to help. Cursing inwardly, I agreed to see the fellow. He was Peter Darke, a graduate student near the end of a Ph.D. studying horses’ hearts.

He showed me a paper by Gabor (Dennis Gabor, who invented holography) and Nelson [1] and asked me to explain it. It took a while to understand. The idea is that a heart is like a little battery, pushing weak electric currents in a three-dimensional pattern round the body. The battery has a strength and a direction: it acts as a current dipole, represented as a little arrow - the heart vector. During each heartbeat, the vector (tip of the arrow) draws a loop - the heart loop - whose shape is a powerful diagnostic of health. Therefore it is useful to measure this loop, in a way that doesn’t involve killing the horse. Gabor’s paper gave the theory of a way to do that, inferring the heart vector by measurements of the electric potential on the surface of the horse. It is an ingenious application of Gauss’s theorem.

Peter had spent three years preparing to implement this idea. He enveloped his horse in a coat he had made, of several hundred potentiometers, with electronics to measure the potential at each of them, fifteen times during each heartbeat, and he had arrived at the point where he had a huge file of all these measurements. But there was a difficulty: he knew only the most elementary high-school mathematics and so had no way to understand the formulas in Gabor’s paper. His specific question was: does the theory apply to a real horse, or only to an ideal cylindrical horse? Unlike the physicists’ mythical ‘spherical cow,’ this was real.

I learned that the formulas work for a horse of any shape, but they do assume uniform conductivity - a better approximation, apparently, for horses than for people. (Actually, it doesn’t have to be accurate: who cares whether the loop describes the real dipole inside the real horse? To be useful for diagnosis, it is necessary only that the loop be reproducible.)

The formulas involved integration, and Peter didn’t know what an integral was, so it was hard to explain how to add up all those measurements. A complication was that what had to be inferred was a vector, so he needed to know, at each point on the horse, the components of the perpendicular to the surface of the horse with respect to the three symmetry directions of the horse. After some discussion, we made a ‘cos-theta-meter,’ and I left him to it, and never saw him again.

But a year later, I received two papers from him [2], reporting the outcome of all that arithmetic. To my surprise, he had indeed calculated fifteen vectors for each heartbeat, and thereby deduced the heart loops for several horses in different states of health. At the end of the paper were the usual acknowlegements to colleagues and funding agencies. For technical help, he thanked me; and for financial support, he thanked the Horserace Betting Levy Board (financed by racecourse gamblers).

The moral of this is that applications of mathematical knowledge can be unexpected; you may find yourself taking a surface integral over a horse.

X - продольная, Y - поперечная, Z - вертикальная оси и их соответствующие проекции
Left side of horse (Case C) illustrating positioning of electrodes. The values refer to the potentials at the sites in the terms of mm, of deflection (mV/10) at 30 msec, after the peak of the R wave in the reference lead. The arrow depicts the vector axis constructed between the points of maximum positive and negative potential. All potentials in "positivepotential area" in this figure and Fig. 2 are + similarly all potentials in the "negative potential s area" are -. Sites given a sign but no value (e.g. "-") represent values definitely negative but < 0.1 mm (mV/10).
References

1. “Determination of the Resultant Dipole of the Heart from Measurements on the Heart Surface,” D. Gabor and C.V. Nelson, Journal of Applied Physics, vol. 25, 1954, pp. 413-6.

2. “Studies on the Equine Cardiac Electric Field. I. Body Surface Potentials, II. The Integration of Body Surface Potentials to Derive Resultant Cardiac Dipole Moments,” P.G.G. Darke and J.R. Holmes, Journal of Electrocardiology vol. 2, 1969, pp. 222-234 and 235-244.

Приглашение к обсуждению прочитанного

Из Андрея Козака

Новости национальных академий наук

Абхазские ученые обнаружили гормон, отвечающий за форму ушей у сусликов. Но вот результаты опытов по оплошности положили в ящик с апельсинами, который, увы, исчез в неизвестном направлении…

 

Американские ученые научили пчел в штате Невада собирать уран. Всего за день покойные насобирали нужную для создания бомбы критическую массу.

 

Вчера на заседании Академии Наук Украины доцент Опупенко продемонстрировал работу прибора, парализующего речевую функцию человека. Возмущенные академики заявили, что прибор им очень понравился.

 

Египетские ученые опровергли свою же информацию об обнаружении переходного звена от русалки к человеку. Найденное ими в Ниле тело оказалось утопленником, в ногу которому вцепился крокодил.

 

Монгольские ученые пришли к выводу, что динозавры вымерли в силу преклонного возраста. Ведь самому молодому из них сегодня было бы миллион лет.

 

Российские ученые открыли вакцину бессмертия. Первые образцы лекарства уже помещены в яйцо и отправлены для испытаний на необитаемый остров в море.

 

Чукотскими учеными доказана слабая эффективность стиральных машин по сравнению с оленями. Например, за сутки исследований академик ЧАН Ы.Ы. Однакоу сумел преодолеть на такой машине чуть больше ста метров, а в то же время на оленях его ассистент доехал аж до Тихого океана.

 

Шведские ученые решили скрестить слона с конем с целью посмотреть, что получится. И что бы вы думали? Либеральные, казалось бы, шведские загсы отказались регистрировать этот странный союз.