Везучие открытия. События, произошедшие в науке в 2008 году

[Мифическая личность]

Источник Лента.ру Ирина Якутенко

В 2008 году в науке произошло немало событий. И хотя ни одно из них нельзя назвать революционным (революции вообще нечасто случаются в научном мире), многие открытия года войдут в учебники, позволят создавать новые методы исследования и приборы и немного изменят представления людей об окружающем мире. Попробуем систематизировать итоги года.

Астрономия

Немалый процент всех значимых научных событий 2008 года приходится на астрономию. В этом году было запущено сразу несколько амбициозных космических миссий. Самой популярной стала миссия космического зонда "Феникс" на Марс. За пять месяцев работы аппарат сумел собрать огромное количество данных о нашем ближайшем космическом соседе: "Феникс" проанализировал несколько образцов марсианского грунта, нашел в почве Марса лед, изучил погоду, сделал немыслимое количество фотографий. Кроме того, "Феникс" увеличил шансы Марса на обитаемость, впервые получив из марсианского грунта воду, и уменьшил их, найдя там же перхлораты - вещества, ядовитые для земных организмов.

Помимо Марса, в 2008 году интенсивному изучению подвергся еще один всем знакомый космический объект - Луна. Обращающийся вокруг естественного спутника Земли китайский зонд "Чанъэ-1" (Chang'e-1) составил самую подробную из существующих карту лунной поверхности. Начавшая активно осваивать космос Индия также сделала ставку на Луну - "Чандраян-1" (Chandrayaan-1), первый индийский космический аппарат, вышедший за пределы околоземного пространства, устремился именно туда. Спускаемая капсула "Чандраяна-1" провела видеосъемку лунной поверхности, а сам зонд в ближайшие два года займется химическим, минералогическим и географическим картированием земного спутника.

Автопортрет "Феникса", сложенный из сотен сделанных им фотографий. Изображение NASA/JPL/Caltech/University Arizona/Texas A&M University

Японский лабораторный комплекс "Кибо" позволит проводить в космосе куда более сложные эксперименты. В марте астронавты присоединили к МКС первый модуль комплекса, в июне второй, а весной 2009 года к космической станции присоединят последнюю часть самого большого из ее модулей.

В 2008 году ученые наконец решили определить, где же кончается наш космический "дом" и начинается "улица". Границу Солнечной системы будет изучать запущенный в октябре аппарат IBEX. Обеспечить космонавтам, путешествующим внутри и за пределами Солнечной системы, бесперебойный доступ в Сеть должен протокол межпланетного интернета, испытания которого завершились в 2008 году. Список стран, граждане которых уже начали осваивать новый вид путешествий, пополнил Китай. Тайконавт Чжай Чжиган (Zhai Zhigang) провел в открытом космосе почти 15 минут. Это событие было связано с небольшим скандалом, которого мы еще коснемся.

Начиная с 2006 года, в Солнечной системе осталось всего восемь планет. С 2008 года Плутон из карликовой планеты разжаловали (или повысили) в новый класс космических объектов - плутоид. Фото с сайта chandra.harvard.edu

В 2008 году ученые продвинулись в изучении экзопланет - планет, обращающихся вокруг других звезд. Астрономы нашли самую маленькую экзопланету, самую молодую экзопланету, экзопланету, на которой есть вода, а также сразу три планеты земного типа. Правда, они все же крупнее нашей, и поэтому носят название Суперземель. Но так как до последнего времени большинство найденных планет можно было назвать скорее "Супер-Юпитерами", наметившаяся тенденция все равно обнадеживает. Более того, исследователи смогли впервые сфотографировать экзопланеты и усовершенствовали методы определения их размеров, а также научились искать спутники планет, находящихся вне Солнечной системы. Кроме того, ученые решили окончательно отказаться от одной из планет внутри Солнечной системы: отныне Плутон надлежит считать плутоидом.

За 12 месяцев астрономы успели придумать способ определения массы черных дыр и взвесить дыру в центре нашей Галактики, найти загадочный звездный родильный дом и разгадать его загадку, в очередной раз уличить Млечный Путь в каннибализме, увидеть эволюцию квазара и найти органические молекулы, имеющие внеземное происхождение.

Как и в 2007 году, астрономы продолжали искать темную материю. Некоторым удавалось не только найти загадочную субстанцию, но даже положить ее на музыку. Поиски других ученых оказались безрезультатными, но при этом они смогли уточнить свойства частиц темной материи. Нескольким астрономам удалось вывести формулу галактик, но темная материя в нее не вошла.

Физика

Одно из первых изображений, полученных на детекторе CMS Большого адронного коллайдера. Синее гало с расходящимися лучами - следы разлетающихся частиц после того, как луч протонов "врезался" в вольфрамовую преграду. Изображение CERN

Еще одной точной наукой, принесшей немало открытий в 2008 году, стала физика. Главным медийным физическим событием, безусловно, следует признать запуск Большого адронного коллайдера (БАК). Многочисленным сценариям конца света, который должен случиться после запуска БАК, не суждено было реализоваться, так как через девять дней после начала работы коллайдер сломался. Самый большой на планете ускоритель элементарных частиц вновь заработает не раньше конца лета 2009 года. Другой ускоритель, не такой большой, но зато работающий американский Тэватрон, заставил ученых говорить о возможном перевороте в физике. Полученные на нем данные не укладываются в Стандартную Модель - самую популярную теорию, объясняющую, как работает окружающий мир. Правда, физикам-теоретикам, со своей стороны, удалось подтвердить правомерность Стандартной Модели. Не стоит удивляться, наличие подобных противоречий является нормой для процесса научного познания. Например, швейцарские ученые показали, что распространение информации противоречит теории относительности Эйнштейна, а исследователи из лаборатории Ферми доказали, что она правомерна. В дополнение к доказательству и опровержению различных теорий физики изобрели технологию переработки текилы в алмазы и создали материалы, из которых можно делать плащи и шапки-невидимки.

В 2008 году было сделано много интересных открытий, касающихся ужасно модных явлений с приставкой "нано". Ученые определили, что наночастицы золота представляют собой тетраэдры, признали стабильные наночастицы суператомами, синтезировали пористую наноплатину, приспособили ДНК для выращивания нанокристаллов и даже сняли нанокино. Нанотрубки пригодились для удешевления солнечных батарей, повышения гибкости проводников, очистки океанов от нефтяных пятен, создания мускулов для зарядки айфонов и даже соревнования с гекконами по прилипанию. Победу на выборах президента США Барака Обамы ученые, интересующиеся политикой, отметили созданием его портретов из 150 миллионов нанотрубок каждый (а другие исследователи, неравнодушные к искусству, создали при помощи белков микроскопическую копию шедевра голландского живописца).

Биология

Несмотря на успехи в астрономии и физике в 2008 году, лауреатами Нобелевской премии в двух из трех естественнонаучных номинаций признали биологов. В области физиологии и медицины награда была присуждена за изучение ВИЧ и папилломавируса, вызывающего рак шейки матки. Лауреатами по химии стали исследователи, выделившие, изучившие и усовершенствовавшие зеленый флуоресцентный белок, который позволил разработать огромное число молекулярно-биологических методов. Из достижений этого года (Нобелевку вручают за работы, выполненные несколько лет назад) одними из самых значимых можно назвать клонирование грызуна, пробывшего в заморозке 16 лет, создание целого бактериального генома в лаборатории, увеличение продолжительности жизни червя в 10 раз и воспроизведение процесса эволюции в пробирке. Кроме того, биологи обнаружили в разных частях планеты сотни неизвестных видов живых существ. И некоторые из них были найдены в водах озера Байкал, который в 2008 году исследовали два глубоководных аппарата "Мир-1" и "Мир-2".

Британский парламент, между тем, разрешил ученым создавать новые организмы прямо у себя в лаборатории. Поправки к Акту об оплодотворении и эмбриологическом развитии человека, позволяющие получать определенный вид гибридных эмбрионов человека, были одобрены двумя палатами Парламента и получили санкцию Ее Величества.

За 12 месяцев заметно вырос список организмов, геномы которых были полностью расшифрованы. С 2008 года человечество знает всю правду о кукурузе, производителе "главного" антибиотика, сое и даже мамонте. О неандертальце ученым удалось выяснить половину правды. Исследователи немало поработали и над изучением геномов современных людей - в открытых базах данных появились последовательности ДНК женщины, китайца и африканца. И в этом месте можно плавно перейти к тенденциям, которые наметились или продолжились в 2008 году и в соответствии с которыми, вероятно, будет развиваться наука в ближайшем будущем.

Тенденции

Именно в таком виде прибор, определяющий последовательность ДНК - секвенатор - выдает результат. Сейчас цена такой бумажки составляет несколько десятков тысяч долларов. В обозримом будущем эти разноцветные полосы должны сильно подешеветь. Изображение с сайта coastal.er.usgs.gov

Продолжает прогрессировать направление индивидуальной геномики - то есть, геномики, ориентированной на конкретного человека. До 2008 года единственными людьми на Земле, последовательность ДНК которых была полностью определена, являлись Крейг Вентер и Джеймс Уотсон. Они оба имеют самое непосредственное отношение к проекту "Геном человека" (а Уотсон является одним из ученых, определивших структуру молекулы ДНК), и суммарная стоимость их геномов составила сотни миллионов долларов. В 2008 году ученые получили целых три индивидуальных генома, и работы обошлись в несколько сотен тысяч долларов. Одна из биотехнологических компаний пообещала, что сможет снизить стоимость расшифровки до пяти тысяч долларов.

Если падение цен "на ДНК" продолжится, то в обозримом будущем критическая отметка в тысячу долларов за геном может быть преодолена. А это означает, что каждый житель развитых стран сможет иметь в своей медицинской карте самые надежные сведения о себе, исходя из которых врачи смогут предотвратить или наилучшим образом вылечить заболевание. (Надо отметить, что в конце 2007 года многие аналитики давали аналогичные прогнозы).

Второй тенденцией можно назвать постепенный переезд генетических и прочих молекулярно-биологических данных в "общий" интернет (специализированные базы существуют давно - например, Всемирная белковая база данных в 2008 году приняла 50-тысячную структуру). В Википедии появился подраздел, в котором собраны данные о генах человека. Ученые, работающие с теми или иными генами, смогут добавлять или править представленную информацию. Конечной целью проекта является создание базы, содержащей сведения обо всех известных на сегодня генах. Для неспециалистов, желающих получить индивидуальный генетический "паспорт" и обменяться этой информацией со знакомыми, была создана новая социальная сеть "23andMe".

Третья тенденция также связана с биологией. Точнее, с тем, как биология проникает в другие области науки и техники. Судите сами: белки почти приспособили для записи информации, компьютер из бактерий справился с задачей о блинах, культуру нейронов превратили в логическую схему, компания IBM решила скрестить микросхемы с ДНК, а американские ученые создали робота с крысиными мозгами. Действия ученых вполне оправданы: природа создала прекрасно приспособленные к окружающей среде организмы, и было бы неразумно не использовать эти наработки в технике.

Еще один тренд 2008 года, о котором хочется упомянуть - это космический туризм и развитие частного "космического извоза". В конце июля было завершено создание самолета-носителя WhiteKnight ("Белый рыцарь") для коммерческого космического корабля SpaceShipTwo, а в декабре начались его тренировочные полеты. Если тестирование "Рыцаря", а затем и самого корабля будет успешным, то летать на орбиту "частники" могут начинать практически сразу - все бюрократические формальности по регистрации частного космодрома уже пройдены.

Скандалы

В 2008 году произошло необычно много событий, которые можно отнести к научной светской хронике. Нобелевский лауреат дезавуировала свою статью в авторитетном журнале Nature. Коллеги одного из создателей овечки Долли потребовали лишить его рыцарского звания, причем в ходе слушаний ученый фактически признал, что не создавал ее. Изобретатель "холодного термояда" рыцарем не был ни в прямом, ни в переносном смысле, так что его пришлось лишить звания профессора. На Большой адронный коллайдер подали в суд, но он сумел выиграть дело. Пользователи интернета сочли видеозапись первого выхода тайконавта в космос подделкой. Глава американского космического агентства Майкл Гриффин устроил настоящую войну за космическую программу, а защитники прав животных развернули масштабные боевые действия против ученых, которые в 2008 году проявили обычно несвойственную им политическую активность и массово поддержали на президентских выборах Барака Обаму. В этом им помог даже журнал Nature.

* * *

Если попытаться охарактеризовать 2008-й научный год одним словом, то самым подходящим, пожалуй, будет слово "везучий". Необыкновенно большое количество миссий и проектов успело стартовать (или завершиться) до того, как грянул финансовый кризис. В 2009 году такого изобилия не предвидится, и будущее многих начинаний является весьма туманным. Так что девизом нового года можно назвать всем надоевшую, но не потерявшую от этого своей актуальности фразу: Never Give Up.

Ирина Якутенко

@темы: Физики изобретают, Открытия физиков, Физики в звездной вселенной, Кавайдер БАКа, Физики и химики

---

Радиолампа - своими руками

[В рассвете дня]

Если бы не увидел своими глазами - не поверил бы. Человек сам изготавливает радиолампы от начала до конца - от анодов-катодов до стеклянной колбы, из каких-то проволочек, жестянок и стеклянных трубок получаются не только вполне элегантные и товарного вида, но и очень даже работоспособные радиолампы, что доказывают и действующие схемы, и лабораторные эксперименты и диаграммы.
Но лично меня поражает именно сам факт и технологичность изготовления такого сложного электро-технического прибора чуть ли не на коленках, в условиях, далеких от сложного промышленного производства. Смотрите сами и тоже восхищайтесь. Ролик не очень короткий, но и скорость хорошая, и сюжет не скучный - разнообразие технологий, которыми владеет мастер (французский радиоинженер и изобретатель Claude Paillard ) не дает оторваться от экрана.


Взято отсюда - www.lobzik.pri.ee/modules/news/article.php?stor...

З.Ы. ОСТОРОЖНО - 54,4 МБ
З.Ы. Вроде у вас такого небыло...

@темы: Физики в электричестве

---

все, что можно узнать - не бесконечно

[Der_Ketzer]

Эта идея является продуктом эпохи когда кибернетика перешла из академической и военной среды в область культуры и мировоззрений. Это было время зарождения хакеров и киберпанка. Наверное, точно так книжная атмосфера вдохновила Хорхе Луиса Борхеса на создание его Вавилонской Библиотеки, и книге, содержащей все возможные и невозможные книги. Книге, с бесконечным числом страниц, а значит на этих страницах найдётся место всему, что может быть напечатано или изображено. Книга эта, конечно фантастична, но информационные технологии дают другую возможность.

Много раньше философы Древней Греции представляли своё знание ограниченным и ничтожным по сравнению с незнанием, которое было бесконечно и безмерно. Что бы они сказали увидев такую книгу? Конечно, они бы сделали вывод, что всё возможное знание и незнание бесконечны, как и без этой книги, но измеримы. Книга была мерой этого знания. Все страницы в книге пронумерованы, и хоть их и бесконечное число, но их можно сосчитать. Это значительный прогресс в определении меры знания. Теперь можно сказать точно, что можно овладеть всем возможным знанием, но для этого потребуется бесконечное время.

Книга, несомненно, сыграла значительную роль в сохранении и распространении информации, но теперь есть и другие технологии.

Тот же самый текст, равно как и иллюстрация, график, схема, формула,– могут быть изображены не на листе бумаги, а на экране компьютера. В качестве первого приближения можно взять экран размером 800 на 600 элементарных единиц изображения – пикселей, каждый из которых может быть какого-либо цвета. Цвет также представляется тридцатидвухразрядным числом, в результате имеется более шестнадцати миллионов цветов. Такого размера площади и такого количества цветов достаточно, что бы изобразить любой текст, и любую иллюстрацию. Конечно, изображенная на экране картина Веласкеса производит не то впечатление, что и настоящая. Но, тем не менее, этого достаточно, что бы отличить картинку Уотерхауса от Босха. Такой экран с успехом передаёт текст на любом языке, как поэзию, так и прозу. Таким образом, можно предположить, что любой текст может быть представлен в виде комбинации цветов пикселей экрана размером 800 на 600. Так же можно сказать, что любое изображение может быть преобразовано к такому формату, который бы позволял отобразить его на этой же плоскости. Остаётся сделать простой вывод: если это возможно значит осуществимо. Что бы это осуществить, запустим на компьютере, к которому подключён упомянутый монитор, специальную программу, которая будет последовательно менять значение всех пикселей. Начальным состоянием работы этой программы будет состояние, в котором все пиксели экрана чёрные (значение цвета в котором все разряды равны 0), во втором состоянии верхний левый пиксель будет чуть-чуть светлее (его значение будет только на единицу больше начального). Дальше можно использовать разные алгоритмы, например, на следующем шаге следующий за левым верхним пиксель будет иметь значение цвета на единицу больше начального или значение левого верхнего пикселя будет больше начального значение на два. Можно использовать комбинированные варианты.

Но главное, что таким образом программа перечислит все возможные состояния экрана. Каждое из этих состояний отличается от предыдущего и последующего значением всего одного пикселя и это невозможно заметить глазом, но последовательно перед глазами наблюдателя экран примет все возможные состояния. Поскольку, как было замечено выше, любой текст или изображение может быть отображено на экране, значит, в результате работы этой программы оно будет отражено! И глазам наблюдателя предстанут все написанные когда-либо тексты, нарисованные картины, начерчены схемы, написаны ноты. Более того, он увидит также тексты, которые никогда не были написаны, картины, которые ещё только ждут художников, который нарисует их! Его глазам предстанут формулы законов природы, до которых ещё не додумались учёные! Он увидит, как слова из современного языка перевести на язык атлантов и на язык Еноха, увидит тайные схемы алхимиков и рецепты бессмертия. Интересно, что он увидит так же и себя, читающего эти тексты! Число возможных состояний экрана конечно, и когда-нибудь программа завершит работу. А это значит, что мера знания не бесконечна, а может быть выражена натуральным числом. Пусть даже это число очень большое.

Может показаться, что разрешения 800 на 600 и шестнадцати с половиной миллионов цветов недостаточно, что бы представить все знания. И критики скажут, что для того, что бы представить все знания надо иметь экран с бесконечно малым пикселем, а значит знание бесконечно. На самом деле взятого разрешения хватит. Например, если взять экран 1024 на 768, но что это улучшит? Проверьте и убедитесь сами, что этот текст вполне читабельный при разрешении 800 на 600 и даже меньшем! А поскольку ранее мы установили, что любой текст может быть отображен – значит он будет отображен. Кроме того, этот же самый текст можно отобразить шрифтами разного размера. Попробуйте изменить значение размера шрифта средствами программы, в которой вы это читаете. Если вы увеличили размер шрифта, какая-то часть текста не поместилась на экране, но большая часть осталась. До изменения было одно состояние экрана из последовательности всех возможных, после изменения стало другое. Но оба этих состояния содержат некую общую часть текста, значит, на самом деле информация избыточна. Кроме того, этот же самый текст можно написать на разных языках, и он будет занимать какое-то из состояний этой последовательности экранов. Таким образом, мера знания ещё меньше. Увеличения разрешения позволит лучше представить некоторые изображения. Но добавит ли это новое знание. Каждое изображение можно разложить на ряд фрагментов, таких что, если их увеличить они могут поместиться на экран 800 на 600 пикселей без искажений и потери цвета. А эти состояний уже входят в непрерывную последовательность состояний экрана, значит единственное, что мы теряем в этом случае, это то, что не увидим такую картину целиком, но сможем её составить из полученных фрагментов. Эту же операцию можно повторить для любого другого возможного разрешения экрана.

Таким образом, имеем фундаментальную теорему, согласно которой всё возможное знание конечно, и боле того существует реализуемый механизм его получения.

P.S. Идея такого компьютера, который бы последовательным перебором пикселей на экране представил нашим глазам всю возможную информацию, принадлежит моему другу Максу. Я же офрмил это как доказательство того, что знание ограничено. Ещё раз коротко повторю доказательство:

Благодаря Максу и его компьютеру мы получили последовательность М всех состояний экрана. Ни одно возможное изображение не пропущено, всё что может быть отображено таким способом записано и пронумеровано. Это множество не только счётное, но и конечное. Теперь представим, что у нас есть текст из N страниц, этим страницам мы нашли соответствия в множестве полученных состояний экрана. теперь мы взяли да и написали N+1 страницу! Как бы следует, что надо добавить новый элемент в множество состояний экрана. Но в то же время эту новую страницу можно отобразить на экране монитора — значит её изображение уже где-то есть среди множества М! Изображение страницы уже есть, причём оно было получено раньше, чем была написана сама страница! Осталось только наёти её.

Из этого следует глубокий смысл “буддийского способа” просмотра телевизора. Пока экран не включен - он содержит всё, что только может отобразить! Всю мудрость, как и всю глупость мира прошлого, настоящего и будущего! А когда телевизор включают, всё это пропадает, и остаётся только жалкая капля ложного взгляда.

взято из de-oz.blogspot.com/2008/11/blog-post.html#mera_...

@музыка: мерцбоу

@настроение: пойдет

@темы: Физики пытаютцо думать

---

Высшая мера

[Мифическая личность]

Практика измерений почти так же стара, как человеческая история. Экономика, основанная на общественном разделении труда и торговле, без измерений существовать не может. Уже первые великие цивилизации Месопотамии, Египта, Индостана и Китая нуждались в создании общепринятых и надежных способов определения расстояний, земельных площадей, веса (или объема) зерна и металлов. Замечательно полная (для своего времени) система мер была создана в Древнем Вавилоне, откуда при посредстве финикийских купцов и мореплавателей распространилась по всему Средиземноморью.



Эталон килограмма почти 120 лет хранится во Франции. За это время его масса уменьшилась на немалую величину (до 0,1 мг). Это цилиндр из платиново-иридиевого сплава 3,9 см высотой и столько же в диаметре. Для ученых плавающая единица измерения — большая помеха, которая отражается на результатах точных работ. Многие эталоны (в частности, метр) со временем были усовершенствованы. Один из претендентов на роль нового эталона килограмма — шар из кристалла изотопа кремния-28, созданный немецкими учеными из Института выращивания кристаллов. Такой эталон включал бы атомы одного типа и имел фиксированную массу.

Всё можно измерить
Для измерений необходимы опорные метки — меры. Чтобы стать общепринятыми, они должны быть простыми, понятными и общедоступными. Поэтому сначала появились «естественные» меры, которые можно было воспроизвести в любом месте и в любое время. Исторически эти единицы прежде всего связывались с какими-то свойствами растений, животных и людей. Так, в древности во многих местах существовала мера земельной площади, которую называли «бычий рев». Она соответствовала размерам участка, в пределах которого этот звук отчетливо слышен. Знаменитый и всё еще употребляемый английский дюйм первоначально определялся как длина трех пшеничных зерен, взятых из середины колоса. Были меры и посложнее: например, тысячи лет назад в Китае единицей длины служила полая бамбуковая палочка, которая при свистке издавала определенный тон.

С развитием ремесел и торговли появились и специально изготовленные единицы — линейки, мерные емкости, гири. Их введение обычно сопровождалось соглашениями, а то и приказами. Скажем, французский туаз — это изначально «шесть королевских шагов». Потом изготовлялись стабильные прототипы мер, которые могли отличаться друг от друга (французский туаз примерно на 15 см длиннее швейцарского). Естественно, в итоге получался сильный разнобой. В конце XVIII века в странах Европы использовали 391 весовую единицу, называемую фунтом, и 282 единицы длины, проходившие как фут. В одном только Баденском герцогстве насчитывалось 112 разных версий другой единицы длины — локтя.

Уже в XVII веке, когда в Европе зародились точные науки, многие ученые понимали, что огромное разнообразие мер тормозит экономический и технический прогресс. Тогда же стали предлагать конкретные способы ликвидации этого хаоса. Однако никто не мог предвидеть, сколько усилий и времени понадобится для решения этой задачи. Первым практическим шагом на пути к желанной цели стало создание метрической системы.


Парижские революционеры
Основы десятичного счета были заложены в древности — это вполне естественно, ведь у человека на руках десять пальцев. Однако официальным рождением десятичной шкалы измерений длины принято считать 1670 год — ее предложил французский математик и астроном Габриэль Мутон. Пятью годами позже работавший в Польше итальянский архитектор и оптик Тито Ливио Бураттини предложил принять за всеобщую единицу линейных измерений длину маятника, отсчитывающего 3600 колебаний в час. Под колебанием он понимал движение груза от одной крайней точки до другой; в современной терминологии это означает длину маятника с секундным полупериодом. Он назвал ее Всеобщим метром (Metro Cattolico). Если воспользоваться школьной формулой для периода идеального маятника и подставить туда величину ускорения свободного падения, скажем, на широте Москвы, то получится, что эталон Бураттини расходится в длине с сегодняшним метром лишь примерно на полсантиметра (на практике этот способ непригоден: в разных местах земного шара маятник качается по-разному). Со сходными идеями в 1660 году выступило Лондонское Королевское общество, а в 1668-м — французский астроном Жан Пикар. Бураттини первым осознал, что универсальную единицу длины надо определять не путем простого соглашения, а на основе естественного и надежно воспроизводимого эталона.

Идея оказалась хороша, и ее очень рано попытались реализовать в России. В 1736 году, в царствование Анны Иоанновны, сенатским указом была создана комиссия по мерам и весам, которую возглавил директор Монетного двора граф Михаил Головкин. В ее работе участвовали многие члены Российской Академии наук, включая Леонарда Эйлера. Члены комиссии обсуждали использование естественных единиц (сажень предлагалось определить как известную долю меридиана, а фунт — как вес заданного количества воды), а также кратных и дольных единиц на десятичной основе. Однако для реализации этих предложений у комиссии не было ни денег, ни оборудования. После воцарения Елизаветы комиссию распустили, а дослужившегося до должности вице-канцлера Головкина сослали в Якутию.

В конечном счете, метрическая система стала детищем Французской революции. Новая парижская власть осознала необходимость навести порядок в средневековых единицах измерений (число которых достигало четверти миллиона!) и принять единую общенациональную систему мер и весов. 9 марта 1790 года Шарль Морис Талейран, впоследствии знаменитый дипломат, а тогда епископ Отенский, предложил Национальному собранию план ее создания, который и был принят депутатами.


Рождение метра и килограмма

Название «метр» (от греческого metron — мера) в 1790 году придумал парижский преподаватель математики Леблон. 19 марта 1791 года академическая Комиссия мер и весов в составе звезд французской науки Лагранжа, Лапласа, Борда, Монжа и Кондорсе избрала основной единицей длины одну десятимиллионную долю квадранта парижского меридиана и рекомендовала измерить длину дуги меридиана от Дюнкерка до Барселоны на долготе Парижа. Геодезические промеры меридиана начались в 1792 году, но в связи с непростой политической и военной обстановкой затянулись до 1798 года. Поэтому в 1793-м пришлось ввести временный метр, вычисленный на основе прежних геодезических измерений. Тогда же бывший королевский ювелир Этьен Ленуар изготовил из меди первый эталон.

По предложению Лапласа для обработки данных Академия пригласила ученых из Италии, Испании, Нидерландов, Дании и Швейцарии (что стало первой в истории международной научной конференцией), и весной 1799 года появился официальный эталон длины. Но из-за небольшой ошибки в промерах и сложной формы земного шара метр оказался приблизительно на 0,2 мм короче своей планируемой величины (временный метр 1793 года был точнее!). Изготовление эталонов из платиновых брусков сечением 25,3 × 4 мм опять поручили Ленуару. 22 июня 1799 года самый лучший из них (ошибка не превышала 0,001%) в торжественной обстановке сдали на хранение в Республиканский архив.

В качестве единицы массы химик Антуан Лавуазье и кристаллограф Рене Жюст Айи предложили в 1793 году французской Комиссии мер и весов использовать грамм — массу одного кубического сантиметра чистой воды при температуре плавления льда. Для удобства практического использования уже упоминавшийся Ленуар изготовил эталонную медную гирю массой в 1000 г. С 1795 года новую единицу массы стали называть килограммом. Через четыре года было принято предложение физика Луи Лефевра-Гиньо взвешивать воду при температуре ее максимальной плотности (4°С). Новый эталон килограмма был изготовлен из платины и помещен на хранение в Архив Республики. Были также сделаны несколько его копий для использования в качестве образцов при изготовлении гирь. Однако произведенные в XIX веке измерения показали, что масса 1 дм3 воды на 0,028 г меньше массы архивного эталона. Чтобы не допустить в будущем никаких разночтений, Международная комиссия по эталонам метрической системы в 1872 году решила принять в качестве единицы массы массу прототипа — Архивного килограмма.


XIX век
Больше 80 лет архивный метр был единственным в мире эталоном метра, а после 20 мая 1875 года представители 17 стран (в том числе и России) подписали в Париже Метрическую конвенцию и учредили несколько межгосударственных метрологических организаций. В 1877 году лондонская фирма Johnson, Matthey and Co. изготовила несколько платиново-иридиевых линеек Х-образного сечения, одна из которых оказалась лишь на 6 мкм короче архивного метра (ее использовали как временный эталон), а в 1882-м было сделано еще 30 линеек, среди которых нашлась практически точная копия архивного метра. В 1889 году Первая Генеральная конференция по мерам и весам постановила считать длину этой линейки при температуре 0°С метрической единицей длины.

В 1880 году увидел свет международный эталон килограмма из сплава, состоящего из 90% платины и 10% иридия, тогда же были изготовлены и четыре из шести ныне существующих официальных копий этого эталона. Все они сейчас хранятся под двумя герметичными стеклянными колпаками в сейфе, расположенном в подвале Международного бюро мер и весов (Bureau International des Poids et Mesures — BIPM) в Севре неподалеку от Парижа. В 1889 году 1-я Генконференция по мерам и весам приняла определение килограмма как равного массе международного эталона. Это определение действительно и в наше время.

Абсолютные единицы
На первом этапе метрической системе пришлось преодолеть сопротивление консерваторов, за которыми стояли сила традиций и привычки. «Нет ничего более противного устройству человеческого ума, памяти и воображения... Новая система мер и весов станет помехой и источником трудностей для нескольких поколений», — говорил о ней Наполеон Бонапарт.

Становлению метрической системы очень помогли немецкий математик Карл Фридрих Гаусс и его коллега по Гёттингенскому университету физик Вильгельм Вебер. В 1832 году Гаусс, который тогда занимался исследованием земного магнетизма, заметил, что магнитным измерениям недостает надежной основы. Все проводимые Гауссом эксперименты опирались на эффекты механического воздействия магнитного поля (скажем, поворот магнитной стрелки), и он предложил ввести новую систему единиц (назвав ее абсолютной), в которой метрические единицы длины и массы вместе с секундой были взяты в качестве основных, а все другие, в том числе и магнитного поля, определялись через них как производные на основе известных физических законов. Гаусс рекомендовал ввести десятичные шкалы для всех физических единиц (кроме секунды, которая с XIII века определялась как 1/86400-я часть средних солнечных суток).

Идеи Гаусса и Вебера подхватили британские физики Джеймс Максвелл и Уильям Томсон, будущий лорд Кельвин. В 1860-е годы они предложили разработать всеобъемлющую систему единиц для физических измерений на базе гауссовской триады. Так возникла система CGS (сантиметр, грамм, секунда), вместе с которой вошли в обращение приставки от «микро» до «мега». В 1874 году ее утвердила Британская ассоциация в поддержку науки. Еще через несколько лет это общество договорилось с 1-м Международным конгрессом электриков о введении так называемых практических единиц, которые образовывались путем умножения электромагнитных единиц CGS на целые степени десяти и становились более удобными для электротехнических измерений. В их число вошли единицы сопротивления (ом), напряжения (вольт) и силы тока (ампер).

Электрические единицы
Определение основной электрической единицы — ампера — остается неизменным с 1948 года. Это сила постоянного тока, который при прохождении по двум расположенным в вакууме и удаленным на метр друг от друга параллельным прямолинейным проводникам бесконечной длины и пренебрежимо малой площади сечения заставлял бы их притягиваться друг к другу с силой в две десятимиллионные доли ньютона в расчете на метр длины. Разумеется, изготовить эталон на базе этого определения невозможно, но, к счастью, и не нужно. Ампер можно реализовать посредством измерения силового взаимодействия между токами любой конфигурации, если только правильно рассчитать геометрию прибора. В СССР был принят Государственный первичный эталон ампера, который был реализован с помощью токовых весов, воспроизводящих ампер с точностью до 10^–5. Такой же прибор был установлен в британской Национальной физической лаборатории в Теддингтоне (сейчас — Национальная лаборатория измерений). В США ампер сначала был воспроизведен через эталонный вольт (очень стабильные электрические батареи) и эталонный Ом (прецизионные проволочные резисторы), изготовленные и откалиброванные в Национальном бюро стандартов (современный NIST). Отношение вольта и Ома дало эталонный ампер с точностью 10^–7. В настоящее время как в США, так и в других странах вольт реализуют с помощью квантового низкотемпературного эффекта Джозефсона, а ом — с помощью квантового эффекта Холла (такой стандарт с 1990 года принят по всему миру). Это позволяет воспроизводить ампер с отклонением, не превышающим 10^–9. Однако не исключено, что в будущем определение ампера пересмотрят, выразив его через элементарный заряд электрона.

Рождение SI
Некоторое время практические единицы существовали в стороне от метрических. Но в 1901 году итальянский инженер Джованни Джорджи показал, что любую из них можно добавить к метру, килограмму и секунде и получить новую систему, имеющую безупречную логическую структуру и приспособленную для нужд техники. Центральное положение в новой системе, по мысли Джорджи, должны занимать практические энергетические единицы — ватт и джоуль (последний был определен 2-м Международным конгрессом электриков в 1889 году как механический эквивалент электрической и тепловой энергии).

Идеи Джорджи обсуждались без малого полвека и были окончательно приняты Международным комитетом мер и весов лишь в 1946 году. В качестве четвертой опоры (основной единицы) новой системы была выбрана практическая единица силы тока, ампер, определенная резолюцией 9-й Генконференции по мерам и весам (1948). В соответствии с традицией эту систему назвали MKSA (метр, килограмм, секунда, ампер).

Чуть позднее в MKSA решили добавить единицы температуры и силы света. В принципе для этого достаточно энергетических единиц (физики с равным успехом выражают энергию частиц и в электронвольтах, и в градусах), но для метрологии нужны реализуемые на практике эталоны. В 1954 году 10-я Генеральная конференция по мерам и весам утвердила в этом качестве кельвин и канделу. Эта пара плюс еще четыре основные единицы MKSA и стали фундаментом системы Systeme International d'Unites (SI или СИ), наследницы Метрической конвенции 1875 года, официально утвержденной в 1960 году на 11-й Генконференции по мерам и весам в Париже. В 1971 году к этой шестерке добавили еще и единицу количества вещества — моль. Кроме того, в SI вошли дополнительные безразмерные единицы для измерения плоских и телесных углов — радиан и стерадиан.

Пространство и время
Система SI существует чуть больше 50 лет, однако за это время некоторые единицы измерения пришлось переопределить. В частности, метровая линейка уже около полувека не является эталоном длины. В 1948 году 9-я Генеральная конференция по мерам и весам рекомендовала ввести эталон, базирующийся на оптических измерениях, и в 1960-м за метр приняли 1 650 763,73 длины волны излучения криптона-86, генерируемого при переходе оболочечных электронов с уровня 2p¹⁰ на уровень 5d⁵. Но и это определение продержалось недолго. Через два десятка лет после его введения метрологи пришли к выводу, что длину метра следует определить на основе эталона времени, поскольку атомные часы тогда обеспечивали большую точность, нежели интерференционные линейки. В итоге в 1983 году метр определили как расстояние, которое свет проходит в вакууме за 1/299 792 458 долю секунды. Таким образом, основой метрологического эталона стал постулат специальной теории относительности, который утверждает, что скорость света в вакууме является фундаментальной мировой константой.


В стронциевых оптических часах ионы стронция помещены в оптическую ловушку на перекрестье шести лазерных лучей. Под воздействием электромагнитных волн лазеров ионы прочно «сидят» в энергетических ямах, слабо взаимодействуя друг с другом и излучая голубой свет с частотой около 429 терагерц. Стронциевые часы в тысячу раз точнее цезиевых, используемых сегодня как эталон времени и частоты. Возможно, вскоре эталон будет заменен.


Сама секунда тоже с 1967 года не является 1/86400 частью суток, а определяется как 9 192 631 770 периодов излучения, соответствующего переходу между двумя уровнями сверхтонкой структуры изотопа цезия с атомным весом 133. В 1997 году Международное бюро мер и весов уточнило, что в этом определении фигурирует атом цезия, который покоится при нулевой абсолютной температуре. В новейших моделях цезиевых часов (их называют фонтанными) это требование почти идеально реализуется с помощью лазерного охлаждения атомов. Эталонные цезиевые часы американского Национального института стандартов и технологии (NIST) сейчас обеспечивают относительную точность воспроизведения единицы времени — секунды на уровне ~ 3,3 × 10^–16. «Это самые точные часы в мире, — говорит Виталий Пальчиков, начальник отделения метрологии времени и пространства ФГУП «ВНИИФТРИ» (Всероссийский НИИ физико-технических и радиотехнических измерений). — Наши эталонные часы уступают им почти в 100 раз: российский государственный стандарт времени и частоты — цезиевые часы «без охлаждения» — имеет относительную точность 3 × 10^–14. Но в ближайшее время мы намерены ликвидировать отставание, построив фонтанный цезиевый эталон. А вообще, наилучшую перспективу на ближайшее будущее имеют оптические стандарты частоты, основанные на переходах в однократных ионах ртути, иттербия или стронция или в нейтральных атомах стронция или ртути — они чрезвычайно стабильны во времени. Уже сейчас точность отдельных экспериментальных образцов достигает 2 × 10^–15 секунды и даже выше, а теоретически они способны обеспечить точность воспроизведения единиц времени и частоты на уровне 10^–17–10^–18».

Возвращение к естественным единицам

«Такова основная тенденция в метрологии в настоящее время, — пояснил «Популярной механике» Барри Тейлор, много лет возглавлявший Центр фундаментальных констант Физической лаборатории NIST, а сейчас представляющий свой институт в расположенном в Париже международном Консультативном комитете по единицам измерений (ComitО Consultatif des UnitОs). — Сейчас метрологи для реализации эталонов основных единиц стараются полагаться на фундаментальные физические константы. Это, во-первых, обеспечивает максимальную точность измерений, а во-вторых, позволяет с равной надежностью воспроизводить эталонные единицы в любой лаборатории, располагающей нужным оборудованием». Новая стратегия была официально утверждена в октябре 2005 года на 94-й сессии Международного комитета мер и весов, который рекомендовал переопределить таким образом эталоны килограмма, ампера, кельвина и моля. Любопытно, что ее можно рассматривать как возвращение (на более высоком уровне, конечно) к древнему методу использования естественных единиц. Воистину, познание развивается по спирали!

Последний оплот механики
Единственный оставшийся «механический» эталон — это килограмм. Но даже масса главного международного эталона со временем меняется — к настоящему времени считается, что он «похудел» на 50 мкг за счет микропереноса вещества на поверхность подставки во время хранения, а также на поверхность захватов, которыми его перемещают при сверке с национальными эталонами.

Всё это может искажать результаты сверхточных научных расчетов, поэтому ученые задумываются о необходимости дать новое определение килограмму. В 1975 году доктор Брайан Киббл из Национальной физической лаборатории (NPL) Великобритании предложил идею так называемых ватт-весов. Это устройство позволяет связать между собой единицы электрической и механической мощности. «Эта связь — основа метрологии, — объясняет «Популярной механике» ведущий научный сотрудник Всероссийского НИИ метрологии им. Д. И. Менделеева Эдмунд Француз. — Весы состоят из двух катушек, взаимодействующих между собой при протекании электрического тока. В отличие от токовых весов, здесь используется дополнительная калибровка при движении катушки с известной скоростью в эталонном магнитном поле. За счет этого удается существенно уменьшить ошибку измерения силы взаимодействия, обусловленную геометрией катушки. Таким образом можно выразить килограмм через электрические единицы, измеренные на основе квантовых эффектов, то есть через фундаментальные константы, — это позволит избавиться от «механического» эталона. Пока что работающие ватт-весы реализованы в США в NIST и в NPL, но на данный момент наименьшая погрешность их измерений составляет 3,6 × 10^–8, что минимум в два раза хуже, чем необходимо для эталона».

Другой способ переопределить килограмм предложила группа ученых из Германии, Австралии, Италии и Японии под руководством исследователей из Физико-технического института Германии. Они намерены использовать «метод Авогадро», то есть определить килограмм как энное число атомов. «Основные трудности этого метода в том, что нужно построить идеальную кристаллическую решетку, — говорит Эдмунд Француз, — без единого дефекта, и притом из одного изотопа — кремния-28. Относительная погрешность этого метода пока еще слишком велика — 3,1 × 10^–7. Кстати, было еще одно направление, которое разрабатывалось у нас во ВНИИМ и в Японии, — метод левитирующей сверхпроводниковой массы, который обеспечивал точность порядка 4 × 10^–6. Но по различным причинам исследования не были завершены ни в одной из стран».

Так что килограмм пока остается последним чисто механическим эталоном.

elementy.ru
Алексей Левин, Дмитрий Мамонтов
«Популярная механика» №7, 2008

@темы: Физики в электричестве, Физики пытаютцо думать, Открытия физиков, Ученые-физики

---

Ученые представили живого радиоуправляемого жука

[Hell Writer]

В Университете Калифорнии в Беркли успешно проведен эксперимент по управлению живым жуком-носорогом с помощью беспроводной связи. Ученые университета управляли движениями крыльев жука и других частей его тела при помощи радио-сигналов, посылаемых на 6 электродов, расположенных в его мозге и мышцах. Они снабдили жука модулем, включающим проводники, передающие сигналы электродам, приемник радио-сигналов, микроконтроллер и элемент питания.

В эксперименте использовались жуки-носороги, которые способны удерживать на себе вес до 3 грамм. Поэтому они легко могут летать с грузом около 1,3 грамма на спине. В будущем университет планирует установить на жука специальные сенсоры, включая камеру. С ними жук-носорог сможет работать как робот-наблюдатель среди людей. Поскольку они способны переносить на своем теле 3 грамма дополнительного веса, имеется возможность добавить 1,7-граммовый сенсор к имеющемуся модулю.

Однако конечная цель этого исследования лежит много дальше простого внедрения сенсоров. Жуки уже снабжены сенсорами, а именно, у них уже есть собственные глаза. Кроме того, у насекомых имеется система получения энергии из продуктов питания. Поэтому Университет стремится использовать в большинстве таких насекомых их собственные сенсоры, которые получают питание из своей пищеварительной системы.

Опуская вопросы морали использования живого организма подобным образом, ученые подчеркивают, что производственный эффект от создания такого киборга принесет пользу человечеству. Комментируя это, Университет заявил, что может начать производство таких киборгов в короткие сроки, поскольку расположение электродов не требует высокой точности.

Какое же значение могут иметь результаты этого эксперимента? Учитывая тот факт, что Управление министерства обороны США по перспективным исследованиям и разработкам (Defense Advanced Research Projects Agency, DARPA) финансирует эти исследования, то легко предположить, что эти изыскания будут применены в военной сфере. Однако ученые добавляют, что эти наработки могут быть применены и в мирных целях. Например, чтобы исследовать труднодоступные или опасные для человека места.
3dnews.ru

@темы: Физики изобретают

---

Энергичная ходьба: заряжаемся на ходу.

[Саксофонист]

Садятся аккумуляторы на мобильнике? Похоже, самое время пройтись и подзарядиться: достаточно достать карманный генератор nPower, вырабатывающий энергию из ходьбы.

Новый генератор nPower работает на том же принципе, что и некоторые карманные фонарики, которые надо как следует хорошенько потрясти, чтобы зарядить перед работой. Такие устройства заряжаются за счет явления электромагнитной индукции, открытой еще Фарадеем: если поместить проводник в изменяющееся магнитное поле, в нем возникает электродвижущая сила. Соответственно, в генераторе nPower (как и в «вечных» фонариках, которые по уже понятной нам причине называют иногда «фонариками Фарадея») тряска заставляет катушку с проводником некоторое время «скакать» между неподвижными магнитами – и заряд готов!

Продолжение

Несмотря на простоту, универсальность и даже «древность» этого явления, в зарядных устройствах оно используется, судя по всему, впервые, так что nPower, разработанное фирмой Tremont Electric, стала одной из интересных премьер последнего салона CES. Устройство похоже на трубку около 23 см в длину и весит 250 г. Не самое легкое устройство, но вес его косвенно влияет на уровень выработки энергии, так что производитель постарался найти некоторую золотую середину между тяжестью и эффективностью.

Использовать его совсем легко: достаточно подключить к нужному разъему мобильного телефона, как-нибудь закрепить nPower вертикально – в сумке или в рюкзаке, или прямо на ремне – и отправляться на прогулку.

Тряска от ходьбы (или бега) позволяет заряжать телефон не хуже, чем от электросети. Эффективная механика, спрятанная внутри генератора, позволяет добиться 80-процентной зарядки большинства аккумуляторов за час увлекательной прогулки. В комплект, конечно, входят адаптеры, позволяющие работать практически с любыми мобильными телефонами и другими портативными устройствами, включая плееры, фотоаппараты и GPS-навигаторы.

Ожидается, что nPower появится в продаже уже в ближайшее время. По крайней мере, на официальном сайте принимаются предварительные заказы по цене около 150 долларов США.

Впрочем, и это еще «цветочки» в сравнении с проектируемыми генераторами, способными вырабатывать ток из естественных вибраций и даже городского шума.

(с) www.popmech.ru/part/?articleid=5182&rubricid=6

@темы: Физики проектируют

---

[**Kirill]

Однажды Дмитрию Ивановичу Менделееву приснилась таблица выигрышных номеров лотереи. Он встал и записал её. Но получилась какая-то фигня.
Однажды братьям Люмьер приснился плазменный телевизор с плоским экраном в 60 дюймов, с системой высокого разрешения, технологией стабилизации изображения DCI и объёмным звучанием Virtual Dolby.
-А это идея! - воскликнули братья Люмьер и изобрели деревянный ящик с ручкой и простыню.
Однажды изобретатели Черепановы попали на премьеру к братьям Люмьер.
-А это идея! - воскликнули изобретатели Черепановы.
Однажды Джорджу Бушу младшему приснилось решение теоремы Ферма.
-Че? - конкретно не понял Джордж Буш Младший.
-Пардон, ошибочка вышла... - извинилось решение теоремы Ферма и ушло сниться другому.
Однажды Леонардо да Винчи приснился парашют, танк, вертолёт, подводная лодка, пулемёт, спасательный круг, экскаватор, микросхема, локомотив, трактор "Беларусь" и луноход.
-Дааааа...Пора завязывать с экскурсиями на ВДНХ, - сказал ДаВинчи и сделал последнюю затяжку.
Однажды Зигмунду Фрейду приснились стручки, огурцы, кабачки, бананы, которые скрещивались в самых разнообразных позах.
-Хм, какой странный сон, - сказал Фрейд, - пойду расскажу Мичурину.
Однажды Биллу Гейтс приснилось, что он хочет покончить жизнь самоубийством.
-Прощай, жестокий мир! - воскликнул Билл Гейтс и распахнул окно.
-Вы уверены, что хотите покончить жизнь самоубийством? - спросило окно.
Так появилась операционная система Windows.

@темы: Физики шутят

---

Песня из к/ф "День рождения Алисы"

[Саксофонист]

Новый мультфильм, говорят, сняли про Алису Селезневу.
Кусочек из него.

@темы: Физики смотрят, Физики в звездной вселенной

---

кризисное)

[[wintermute]]

(c)

@настроение: эх, мечты-мечты...)

@темы: Физики шутят, Физики компьютерят

---

[Maculinea arion]

@темы: Физики шутят

---

Темное стало явным

[Tsurune]

Российский ученый раскрыл одну из самых загадочных тайн Вселенной

Сотрудник Института космических исследований РАН и Гарвард-Смитсонианского астрофизического центра США, доктор физико-математических наук Алексей Вихлинин получил премию Бруно Росси за исследования свойств "темной энергии". Ранее этой престижной награды Американского астрофизического общества из российских ученых удостаивался лишь академик Рашид Сюняев.

Работа Алексея Вихлинина напрямую связана со знаменитой ошибкой Эйнштейна. Великий ученый попытался применить созданную им общую теорию относительности для описания Вселенной. И столкнулся с неразрешимой проблемой. Ведь согласно многовековым представлениям Вселенная считалась вечной и неизменной, словом, статичной. Но в формулах Эйнштейна она вдруг ожила, задвигалась.

Как вернуть ей покой? Ученый ввел в свои уравнения новый элемент, так называемую космологическую константу. И все встало на свои места. Покой воцарился. Однако ненадолго. В 1929 году американский астроном Хаббл открыл, что Вселенная расширяется и в ней константа Эйнштейна просто лишняя. Она сошла со сцены. Казалось, навсегда. Прошли многие годы, и вот в конце XX века она вернулась почти из небытия.

Дело в том, что астрономы открыли всемирное антитяготение. Для науки это был настоящий шок. Еще недавно картина мира представлялась ясной и стройной. Большой взрыв породил Вселенную с множеством галактик. Получив мощный первоначальный импульс, они разбегаются, но из-за взаимного притяжения это происходит с замедлением. А теперь оказалось, что все ровно наоборот. Галактики разбегаются, даже еще с ускорением! И гонит их описанный той самой константой Эйнштейна космический вакуум. (Вакуум Эйнштейна - вовсе не пустота, которую мы обычно представляем, а особая форма космической энергии. Именно из этого вакуума когда-то и родилась Вселенная. Другое его название - "темная энергия".)

- Самое удивительное, что в первые 7-8 миллиардов лет Вселенная действительно расширялась с замедлением, но вот уже более 7 миллиардов лет оно сменилось ускорением, - объясняет Алексей Вихлинин. - Лишь когда Вселенная достаточно расширилась, разгоняющий ее вакуум стал набирать силу. Сегодня на его долю приходится около 67 процентов всей энергии мира, в то время как на так называемое "темное" или невидимое вещество - 30 процентов, а на обычное видимое, а это все звезды и планеты, - всего 3 процента.

Разгоняющаяся Вселенная настолько поражает воображение, что некоторые ученые до сих пор не могут в него поверить. Кстати, этот феномен открыт при наблюдении за далекими вспышками сверхновых звезд. Интернациональная группа ученых из пяти стран под руководством 38-летнего Алексея Вихлинина пошла другим путем. Ученые решили посмотреть, как удивительная "темная энергия" расталкивает галактики.

- Она должна противодействовать силам притяжения, мешая галактикам объединяться и набирать вес, - объясняет ученый. - С помощью мощных оптических и рентгеновских телескопов по всему миру, а также американской космической обсерватории "Чандра" мы несколько лет изучали наиболее массивные скопления из тысяч галактик, подобных нашей, с массой 1014 массы Солнца. Выяснилось, что эффект наблюдается. Если в период молодости Вселенной галактики активно прибавляли в массе, то примерно пять миллиардов лет назад "сели на диету". И придерживаются ее до сих пор, ведь массы галактических скоплений практически больше не растут.

И, конечно, всех интригует вопрос: а что же такое эта самая "темная энергия"? Пока почти все здесь покрыто мраком, не случайно называется "темной". Но группа Вихлинина сумела внести некоторую ясность. Ученые описали ее свойства одним числом, физический смысл которого схож с жесткостью пружины. Это именно та сила, с которой "темная энергия" расталкивает галактики. Причем она с высокой точностью совпадает с космической константой, введенной Эйнштейном в уравнение общей теории относительности.

- От величины этой "жесткости" зависит будущее Вселенной, - говорит Вихлинин. - Если она такая, как мы сегодня наблюдаем, то есть близка к минус единице, то "темная энергия" не сможет растащить находящиеся по соседству галактики, например наш Млечный Путь и туманность Андромеды. Под действием сил тяготения они в конце концов сольются, что сейчас уже наблюдается. Но на больших расстояниях "темная энергия" возьмет свое, и галактики в конце концов уплывут за горизонт нашего мира. Значит, в будущем останется один огромный потомок Млечного Пути и туманности Андромеды, а вокруг - ничего.

Куда более тяжелое будущее ждет Вселенную, если "жесткость" окажется намного меньше минус единицы. Тогда расширение будет править балом, и дело может кончиться Большим разрывом: вначале галактик, потом Солнечной системы, планет и т.д. Сейчас готовятся новые эксперименты, которые должны более точно определить величину столь важной для нашего мира "жесткости". А может даже прояснить, что же такое "темная энергия".

rg.ru/2009/01/14/taina.html

@темы: Физики в звездной вселенной

---

О времени

[MadMazoku]

Всемирное время (время по Гринвичу) регулярно корректируется за счет секунды, которую ученые вводят для компенсации расхождений между атомными и астрономическими часами. Так происходит, поскольку скорость вращения Земли уменьшается и этот факт необходимо учитывать. Известно, что с 1958 г. было добавлено 34 секунды. Вопросами, связанными с корректировочными секундами, ведает такая организация, как Earth Orientation Centre, а точнее ее подразделение International Earth Rotation and Reference System Service, оно-то через службы Network Time Protocol (интернет-протокол, используемый для синхронизации часов в вычислительных системах) и передало первую за три прошедших года секунду 00:59:60 в ночь с 30 на 31 декабря.

@темы: Физики в звездной вселенной

---

развитие информационных систем в будущем

[что-то космическое]

добрая сказка, на которую мне захотелось помолиться. в числе всего прочего создатели ролика утверждают, что авторское право будет объявлено вне закона. их бы устами да мед пить. но утопия такая утопия.

 

 

@темы: Физики проектируют, Физики в быту

---

[.Natalie]

Бинарный калькулятор.
Гениально, правда?)

@темы: Физики проектируют, Физики смотрят, Физики в быту, Физики компьютерят

---

Видео

[Tagra]

Наткнулась тут на видео с неньютоновской жидкостью.



Поискала по сообществу, вроде такого не было, а ведь очень интересно.Поэтому делюсь)

@темы: Физики смотрят

---

Ответ

[ZWerling]

Возможно вас заинтересуют Ответы на любые вопросы =)))

@темы: Физики пытаютцо думать, Физики спрашивают, Библиотека сцылок физиков

---

Гены управляют поведением, а поведение — генами

[Мифическая личность]

Журнал Science опубликовал серию обзорных и теоретических статей, посвященных взаимосвязи генов и поведения. Последние данные генетики и нейробиологии указывают на сложность и неоднозначность этой взаимосвязи. Гены влияют даже на такие сложные аспекты человеческого поведения, как семейные и общественные взаимоотношения и политическая деятельность. Однако существует и обратное влияние поведения на работу генов и их эволюцию.

Отрывок статьи касающийся людей. Полный вариант тут




Нейрохимия личных отношений

Взаимоотношения между людьми еще недавно казались биологам слишком сложными, чтобы всерьез исследовать их на клеточном и молекулярном уровне. Тем более что философы, теологи и гуманитарии всегда были рады поддержать подобные опасения. Да и тысячелетние культурные традиции, испокон веков населявшие эту область всевозможными абсолютами, «высшими смыслами» и прочими призраками, так просто не отбросишь.

Однако успехи, достигнутые в последние десятилетия генетиками, биохимиками и нейрофизиологами, показали, что изучение молекулярных основ нашей социальной жизни — дело вовсе не безнадежное. О первых шагах в этом направлении рассказывает статья нейробиологов из Университета Эмори (Emory University) Зои Дональдсон и Ларри Янга (Zoe R. Donaldson, Larry J. Young).

Одно из самых интересных открытий состоит в том, что некоторые молекулярные механизмы регуляции социального поведения оказались на редкость консервативными — они существуют, почти не меняясь, сотни миллионов лет и работают с одинаковой эффективностью как у людей, так и у других животных. Типичный пример — система регуляции социального поведения и общественных отношений с участием нейропептидов окситоцина и вазопрессина.

Эти нейропептиды могут работать и как нейромедиаторы (то есть передавать сигнал от одного нейрона другому в индивидуальном порядке), и как нейрогормоны (то есть возбуждать сразу множество нейронов, в том числе расположенных далеко от точки выброса нейропептида).

Окситоцин и вазопрессин — короткие пептиды, состоящие из девяти аминокислот, причем отличаются они друг от друга всего двумя аминокислотами. Эти или очень похожие на них (гомологичные, родственные) нейропептиды имеются чуть ли не у всех многоклеточных животных (от гидры до человека включительно), а появились они не менее 700 млн лет назад. У этих крошечных белков есть свои гены, причем у беспозвоночных имеется только один такой ген, и, соответственно, пептид, а у позвоночных — два (результат генной дупликации).

У млекопитающих окситоцин и вазопрессин вырабатываются нейронами гипоталамуса. У беспозвоночных, не имеющих гипоталамуса, соответствующие пептиды вырабатываются в аналогичных (или гомологичных) нейросекреторных отделах нервной системы. Когда крысам пересадили рыбий ген изотоцина (так называется гомолог окситоцина у рыб), пересаженный ген стал работать у крыс не где-нибудь, а в гипоталамусе. Это значит, что не только сами нейропептиды, но и системы регуляции их экспрессии (включая регуляторные области генов нейропептидов) очень консервативны, то есть сходны по своим функциям и свойствам у весьма далеких друг от друга животных.

У всех изученных животных эти пептиды регулируют общественное и половое поведение, однако конкретные механизмы их действия могут сильно различаться у разных видов.

Например, у улиток гомолог вазопрессина и окситоцина (конопрессин) регулирует откладку яиц и эякуляцию. У позвоночных исходный ген удвоился, и пути двух получившихся нейропептидов разошлись: окситоцин влияет больше на самок, а вазопрессин — на самцов, хотя это и не строгое правило (см.: Самцы после спаривания становятся спокойнее и смелее, «Элементы», 16.10.2007). Окситоцин регулирует половое поведение самок, роды, лактацию, привязанность к детям и брачному партнеру. Вазопрессин влияет на эрекцию и эякуляцию у разных видов, включая крыс, людей и кроликов, а также на агрессию, территориальное поведение и отношения с женами.

Если девственной крысе ввести в мозг окситоцин, она начинает заботиться о чужих крысятах, хотя в нормальном состоянии они ей глубоко безразличны. Напротив, если у крысы-матери подавить выработку окситоцина или блокировать окситоциновые рецепторы, она теряет интерес к своим детям.

Если у крыс окситоцин вызывает заботу о детях вообще, в том числе о чужих, то у овец и людей дело обстоит сложнее: тот же самый нейропептид обеспечивает избирательную привязанность матери к собственным детям. Например, у овец под влиянием окситоцина после родов происходят изменения в обонятельном отделе мозга (обонятельной луковице), благодаря которым овца запоминает индивидуальный запах своих ягнят, и только к ним у нее развивается привязанность.

У прерийных полевок, для которых характерна строгая моногамия, самки на всю жизнь привязываются к своему избраннику под действием окситоцина. Скорее всего, в данном случае имевшаяся ранее окситоциновая система формирования привязанности к детям была «кооптирована» для формирования неразрывных брачных уз. У самцов того же вида супружеская верность регулируется вазопрессином, а также нейромедиатором дофамином (см.: Любовь и верность контролируются дофамином, «Элементы», 07.12.2005).

Формирование личных привязанностей (к детям или к мужу), по-видимому, является лишь одним из аспектов (проявлений, реализаций) более общей функции окситоцина — регуляции отношений с сородичами. Например, мыши с отключенным геном окситоцина перестают узнавать сородичей, с которыми ранее встречались. Память и все органы чувств у них при этом работают нормально.

Одни и те же нейропептиды могут совершенно по-разному действовать даже на представителей близкородственных видов, если их социальное поведение сильно различается. Например, введение вазопрессина самцам прерийной полевки быстро превращает их в любящих мужей и заботливых отцов. Однако на самцов близкого вида, для которого не характерно образование прочных семейных пар, вазопрессин такого действия не оказывает. Введение вазотоцина (птичьего гомолога вазопрессина) самцам территориальных птиц делает их более агрессивными и заставляет больше петь, но если тот же нейропептид ввести самцам зебровой амадины, которые живут колониями и не охраняют своих участков, то ничего подобного не происходит. Очевидно, нейропептиды не создают тот или иной тип поведения из ничего, а только регулируют уже имеющиеся (генетически обусловленные) поведенческие стереотипы и предрасположенности.

Этого, однако, нельзя сказать про рецепторы окситоцина и вазопрессина, которые располагаются на мембранах нейронов некоторых отделов мозга. В упомянутой выше заметке «Любовь и верность контролируются дофамином» рассказывалось о том, что ученые пытались, воздействуя на дофаминовые рецепторы, научить самца немоногамной полевки быть верным мужем, и у них ничего не вышло (я тогда заметил по этому поводу, что «нейрохимия семейных отношений продолжает хранить свои тайны»). Спустя три года (то есть уже в нынешнем году) нейробиологи все-таки подобрали к этой тайне ключик, и закоренелых гуляк превратили наконец в верных мужей. Для этого, как выяснилось, достаточно повысить экспрессию вазопрессиновых рецепторов V1a в мозге. Таким образом, регулируя работу генов возопрессиновых рецепторов, можно создать новую манеру поведения, которая в норме не свойственна данному виду животных.

У полевок экспрессия вазопрессиновых рецепторов зависит от некодирующего участка ДНК — микросателлита, расположенного перед геном рецептора V1a. У моногамной полевки этот микросателлит длиннее, чем у немоногамного вида. Индивидуальная вариабельность по длине микросателлита коррелирует с индивидуальными различиями поведения (со степенью супружеской верности и заботы о потомстве).

У человека, конечно, исследовать всё это гораздо труднее — кто же позволит проводить с людьми генно-инженерные эксперименты. Однако многое можно понять и без грубого вмешательства в геном или мозг. Удивительные результаты дало сопоставление индивидуальной изменчивости людей по микросателлитам, расположенным недалеко от гена рецептора V1a, с психологическими и поведенческими различиями. Например, оказалось, что длина микросателлитов коррелирует со временем полового созревания, а также с чертами характера, связанными с общественной жизнью — в том числе с альтруизмом. Хотите стать добрее? Увеличьте в клетках мозга длину микросателлита RS3 возле гена вазопрессинового рецептора.

Этот микросателлит влияет и на семейную жизнь. Исследование, проведенное в 2006 году в Швеции, показало, что у мужчин, гомозиготных по одному из аллельных вариантов микросателлита (этот вариант называется RS3 334), возникновение романтических отношений вдвое реже приводит к браку, чем у всех прочих мужчин. Кроме того, у них вдвое больше шансов оказаться несчастными в семейной жизни. У женщин ничего подобного не обнаружено: женщины, гомозиготные по данному аллелю, счастливы в личной жизни не менее остальных. Однако те женщины, которым достался муж с «неправильным» вариантом микросателлита, обычно недовольны отношениями в семье.

У носителей аллеля RS3 334 обнаружено еще несколько характерных особенностей. Их доля повышена среди людей, страдающих аутизмом (основной симптом аутизма, как известно, это неспособность нормально общаться с другими людьми). Кроме того, оказалось, что при разглядывании чужих лиц (например, в тестах, где нужно по выражению лица определить настроение другого человека) у носителей аллеля RS3 334 сильнее возбуждается миндалина (amygdala) — отдел мозга, обрабатывающий социально-значимую информацию и связанный с такими чувствами, как страх и недоверчивость (см. ниже).

Подобные исследования начали проводить лишь недавно, поэтому многие результаты нуждаются в дополнительной проверке, однако общая картина начинает прорисовываться. Похоже, что по характеру влияния окситоциновой и вазопрессиновой систем на отношения между особями люди не очень отличаются от полевок.

Вводить нейропептиды живым людям в мозг затруднительно, а внутривенное введение дает совсем другой эффект, потому что эти вещества не проходят через гематоэнцефалический барьер. Однако неожиданно оказалось, что можно вводить их перназально, то есть капать в нос, и эффект получается примерно таким же, как у крыс при введении прямо в мозг. Пока непонятно, почему так получается, и подобных исследований пока проведено совсем немного, но результаты, тем не менее, впечатляют.

Когда мужчинам капают в нос вазопрессин, лица других людей начинают им казаться менее дружелюбными. У женщин эффект обратный: чужие лица становятся приятнее, и у самих испытуемых мимика становится более дружелюбной (у мужчин — наоборот).

Опыты с перназальным введением окситоцина проводили пока только на мужчинах (с женщинами это делать опаснее, так как окситоцин сильно влияет на женскую репродуктивную функцию). Оказалось, что у мужчин от окситоцина улучшается способность понимать настроение других людей по выражению лица. Кроме того, мужчины начинают чаще смотреть собеседнику в глаза.

В других экспериментах обнаружился еще один удивительный эффект перназального введения окситоцина — повышение доверчивости. Мужчины, которым ввели окситоцин, оказываются более щедрыми в «игре на доверие» (этот стандартный психологический тест описан в заметке Доверчивость и благодарность — наследственные признаки, «Элементы», 07.03.2008). Они дают больше денег своему партнеру по игре, если партнер — живой человек, однако щедрость не повышается от окситоцина, если партнером является компьютер.

Два независимых исследования показали, что введение окситоцина может приводить и к вредным для человека последствиям, потому что доверчивость может стать чрезмерной. Нормальный человек в «игре на доверие» становится менее щедрым (доверчивым) после того, как его доверие один раз было обмануто партнером. Но у мужчин, которым закапали в нос окситоцин, этого не происходит: они продолжают слепо доверять партнеру даже после того, как партнер их «предал».

Если человеку сообщить неприятное известие, когда он смотрит на чье-то лицо, то это лицо впоследствии будет ему казаться менее привлекательным. Этого не происходит у мужчин, которым закапали в нос окситоцин.

Начинает проясняться и нейрологический механизм действия окситоцина: оказалось, что он подавляет активность миндалины. По-видимому, это и приводит к снижению недоверчивости (люди перестают бояться, что их обманут).

По мнению исследователей, перед обществом вскоре может встать целая серия новых «биоэтических» проблем. Следует ли разрешить торговцам распылять в воздухе вокруг своих товаров окситоцин? Можно ли прописывать окситоциновые капли разругавшимся супругам, которые хотят сохранить семью? Имеет ли право человек перед вступлением в брак выяснить аллельное состояние гена вазопрессинового рецептора у своего партнера?

Пока суд да дело, окситоцин продается в любой аптеке. Правда, только по рецепту врача. Его вводят роженицам внутривенно для усиления маточных сокращений. Как мы помним, он регулирует и роды, и откладку яиц у моллюсков, и многие другие аспекты репродуктивного поведения.
Политологам пора учить биологию

Аристотель, которого считают основоположником научной политологии, называл человека «политическим животным». Однако до самых недавних пор политологи не рассматривали всерьез возможность влияния биологических факторов (таких как генетическая вариабельность) на политические процессы. Политологи разрабатывали свои собственные модели, учитывающие десятки различных социологических показателей, но даже самые сложные из этих моделей могли объяснить не более трети наблюдаемой вариабельности поведения людей во время выборов. Чем объясняются остальные две трети? Похоже, ответ на этот вопрос могут дать генетики и нейробиологи.

Первые научные данные, указывающие на то, что политические взгляды отчасти зависят от генов, были получены в 1980-е годы, но поначалу эти результаты казались сомнительными. Убедительные доказательства наследуемости политических убеждений, а также других важных личностных характеристик, влияющих на политическое и экономическое поведение, удалось получить в последние 3–4 года в ходе изучения близнецов (об одном из таких исследований рассказано в заметке Доверчивость и благодарность — наследственные признаки, «Элементы», 07.03.2008).

Эти исследования показали, что политические пристрастия в значительной мере являются наследственными, но они ничего не сказали о том, какие именно гены влияют на эти пристрастия. В этом направлении пока сделаны только самые первые шаги. Удалось найти ряд корреляций между политическими взглядами и аллельными вариантами генов. Например, вариабельность гена, кодирующего дофаминовый рецептор DRD2, коррелирует с приверженностью той или иной политической партии. Правда, эти результаты являются предварительными и нуждаются в проверке.

«Политическое мышление», по-видимому, является одним из важнейших аспектов социального интеллекта (см.: Найдено ключевое различие между человеческим и обезьяньим интеллектом, «Элементы», 13.09.2007). В повседневной жизни нам (как и другим приматам) постоянно приходится решать задачи «политического» характера: кому можно доверять, а кому нет; как вести себя с разными людьми в зависимости от их положения в общественной иерархии; как повысить свой собственный статус в этой иерархии; с кем заключить альянс и против кого. Нейробиологические исследования показали, что при решении подобных задач возбуждаются те же самые участки мозга, что и при обдумывании глобальных политических проблем, вынесении суждений о том или ином политическом деятеле, партии и т. п.

Однако это наблюдается только у людей, разбирающихся в политике, — например, у убежденных сторонников Демократической или Республиканской партии в США. Демократы и республиканцы используют для генерации политических суждений одни и те же «социально-ориентированные» участки мозга. Если же попросить высказаться о национальной политике людей, которые политикой не интересуются, то у них возбуждаются совсем другие участки мозга — те, которые отвечают за решение абстрактных задач, не связанных с человеческими взаимоотношениями (например, задач по математике). Это вовсе не значит, что у политически наивных людей плохо работает социальный интеллект. Это значит лишь, что они не разбираются в национальной политике, и потому соответствующие задачи в их сознании попадают в разряд «абстрактных», и социально-ориентированные контуры не задействуются. Нарушение работы этих контуров характерно для аутистов, которые могут очень хорошо справляться с абстрактными задачами, но не могут общаться с людьми.

Крупномасштабные политические проблемы впервые встали перед людьми совсем недавно в эволюционном масштабе времени. Судя по всему, для решения мировых проблем мы используем старые, проверенные генетические и нейронные контуры, которые развились в ходе эволюции для регуляции наших взаимоотношений с соплеменниками в небольших коллективах. А если так, то для понимания политического поведения людей совершенно недостаточно учитывать только социологические данные. Политологам пора объединить свои усилия со специалистами по генетике поведения, нейробиологами и эволюционными психологами.

Источники:
1) Gene E. Robinson, Russell D. Fernald, David F. Clayton. Genes and Social Behavior // Science. 2008. V. 322. P. 896–900.
2) Zoe R. Donaldson, Larry J. Young. Oxytocin, Vasopressin, and the Neurogenetics of Sociality // Science. 2008. V. 322. P. 900–904.
3) James H. Fowler, Darren Schreiber. Biology, Politics, and the Emerging Science of Human Nature // Science. 2008. V. 322. P. 912–914.

@темы: Физики пытаютцо думать, Физики смотрят, Физики и химики

---

из области информатики

[MadMazoku]

1. Одна человеческая клетка содержит 75Мб генетической информации
2. Один сперматозоид содержит 37.5Мб.
3. В одном миллилитре содержится около 100 млн сперматозоидов.
4. В среднем, эякуляция длится 5 секунд и составляет 2.25 мл спермы.
5. Таким образом, пропускная способность мужского члена будет равна:
(37.5Мб x 100M x 2.25)/5 = (37 500 000 байт/сперматозоид x 100 000 000 сперматозоид/мл x 2.25 мл) / 5 секунд = 1 687 500 000 000 000 байт/секунду = 1 687.5 Терабайт/с

Получается что женская яйцеклетка выдерживает эту DDoS–атаку на полтора терабайта в секунду, пропуская только один выбранный пакет данных и является самым офигенным в мире хардварным фаерволом...
Но тот один пакет, который она пропускает,
кладет систему на 9 месяцев..

на баше

@темы: Физики компьютерят

---

Гордон Фриман

[paceholder]

@темы: Физики шутят, Кавайдер БАКа

---

[Мифическая личность]

Журнал Science опубликовал список десяти важнейших научных достижений 2008 года. Возглавляют список технологии перепрограммирования дифференцированных клеток в состояние плюрипотентных стволовых клеток (induced pluripotent stem cells, iPSC).



Уходящий год был богат научными достижениями и многообещающими начинаниями. Особенно важный прорыв был сделан в области перепрограммирования клеток: в частности, теперь можно превратить дифференцированные клетки взрослого человека в клетки, сходные с эмбриональными стволовыми, способные давать начало любым типам клеток. К другим важнейшим новостям науки уходящего года относятся первое непосредственное наблюдение планет, находящихся вне солнечной системы; запуск (и вскоре последовавшая поломка) Большого адронного коллайдера; получение первого синтетического генома; успешное (хотя и довольно неспешное) продолжение изучения человеческих геномов; появление в сети «Энциклопедии жизни»; а также финансовый кризис (который неизбежно отразится и на науке) и избрание президентом США на удивление (для национального лидера) компетентного в научных вопросах Барака Обамы, в числе прочего пообещавшего снять действующий в наши дни запрет на исследования эмбриональных стволовых клеток


Читать дальше

@темы: Физики пытаютцо думать, Физики смотрят, Открытия физиков, Кавайдер БАКа, Физики и химики