Ученые придумали формулу для оценки риска заражения COVID-19
Ученые вывели формулу, помогающую оценить риск заражения коронавирусом. Формула оказалась похожа на знаменитое уравнение Дрейка, придуманное 60 лет назад для оценки числа внеземных цивилизаций.
Много лет назад кто-то из ученых назвал это уравнение «прекрасным способом организовать человеческое невежество». В 1961 году американский астроном Фрэнк Дрейк сформулировал уравнение, при помощи которого предлагалось оценить число внеземных цивилизаций в нашей галактике.
Формула Дрейка ставила число разумных цивилизаций в зависимость от семи различных переменных, среди которых число звезд, рождающихся в год в нашей галактике, доля солнцеподобных звезд, обладающих планетами, вероятность возникновения разумных форм жизни на планете, на которой есть жизнь, время жизни такой цивилизации.
С практической точки зрения формула Дрейка оказалась малопригодна. Сделанные в прошлом расчеты давали совершенно разные результаты — от нуля до миллиардов цивилизаций в Млечном пути. Поэтому использовавшиеся в формуле параметры делали ее применимой разве что для умозрительных рассуждений.
Спустя почти 60 лет американские ученые вдохнули новую жизнь в знаменитое уравнение, применив его к реалиям 2020 года. Учтя множество различных параметров и законы физики жидкостей, ученые факультета машиностроения Университета Джонса Хопкинса создали аналог уравнения Дрейка,
позволяющий оценить вероятность заражения коронавирусом для отдельного человека.
«До сих пор есть большая путаница в путях передачи COVID-19. В основном это связано с отсутствием общего «языка», упрощающего понимание факторов риска, — пояснил Раджат Миттал, автор исследования, опубликованного в журнале Physics of Fluids. – Что в действительности должно случиться, чтобы кто-то заболел? Если мы сможем визуализировать этот процесс более ясно и в количественной мере, мы сможем делать более точные предсказания о том, чего делать, а чего избегать».
Новая разработанная модель делит все факторы заражения на три категории – выдыхание частиц вируса зараженным человеком, их распространение по воздуху и вдыхание частиц здоровым человеком.
Всего в уравнение включены 10 факторов, влияющих на вероятность заражения. Среди них – частота дыхания зараженного и здорового человека, количество вирусных частиц в выдыхаемом воздухе, время, в течение которого человек находится в контакте с заболевшим, и другие
Модель, получившая название «Воздушная передача и заражение» (Contagion Airborne Transmission — CAT) позволяет сравнить риск заражения при разных обстоятельствах – когда люди носят маску, или занимаются спортом в одном помещении.
Уравнение Дрейка таким образом трансформировалось в неравенство, в котором произведение параметров сравнивается с минимальной вирусной нагрузкой, способной привести к заражению человека.
Проблема в том, что никто этой минимальной нагрузки пока не знает, а поэтому формула не позволяет количественно оценить риск заражения, а лишь дает возможность сравнить риски при разных обстоятельствах.
К примеру, ученые подсчитали, что при всех прочих равных условиях общение больного и здорового человека в масках N95 снижает риск заражения в 400 раз. Хирургические маски снижают риск в 10 раз, тканевые – в 7 раз.
«Неравенство CAT чрезвычайно полезно, поскольку переводит сложный процесс переноса жидкостей в простые для понимания термины, — уверен Шарль Менево, соавтор исследования.
В случае, если зараженный и здоровый человек рядом друг с другом занимаются активными физическими нагрузками, вероятность заражения растет буквально взрывным образом.
«Представьте себе двух человек на беговой дорожке в спортзале, оба дышат чаще, чем обычно. Зараженный человек выдыхает больше частиц, здоровый – больше вдыхает. В таком ограниченном пространстве риск передачи возрастает в 200 раз», — пояснил Миттал.
Что касается социальной дистанции, то риск заразиться оказался линейно связан с этим параметром.
«Если вы удвоите дистанцию, то в целом удвоите вашу защиту», — добавил он.
Ученые надеются, что выведенная формула подтолкнет их коллег к дальнейшему изучению механизмов переноса и заражения, как в свое время формула Дрейка подстегнула новые поиски внеземных цивилизаций.
Кстати, несмотря на наличие малоизвестных факторов, формула Дрейка спустя полвека все же дает возможность проводить количественные прикидки числа цивилизаций. Так, минувшим летом ученые из Ноттингемского университета (Великобритания) провели новую оценку, предположив, что разным цивилизациям в разных частях галактики требуется примерно одинаковое время для развития, и пришли к выводу, что в нашей галактике Млечный путь их может быть 36.