Китай построил опытную электромагнитную катапульту

Китай построил опытную электромагнитную катапульту

Китай построил наземный испытательный комплекс, оборудованный опытной электромагнитной катапультой. В интернете появились фотографии нового комплекса, строительство которого, по некоторым данным, было начато в 2002 году. Электромагнитная катапульта может быть в перспективе установлена на китайские атомные авианосцы.

По приблизительным измерениям, сделанным на основе спутниковой фотографии комплекса, длина катапульты составляет около 120–150 метров при длине электромагнитных направляющих ─ около ста метров. Технические подробности о новом устройстве неизвестны. Сообщается только, что лабораторный прототип китайской электромагнитной катапульты был построен в масштабе 1 к 1 в 2008 году. Где именно расположен комплекс, не уточняется.

Ранее Китай не заявлял о планах строительства в ближайшей перспективе атомных авианесущих кораблей. На верфи в Даляне в провинции Ляонин планируется построить три новых авианосца. Эти корабли не будут атомными, будут лишены катапульты, но получат трамплин и аэрофинишеры. В перспективе на основе этих авианосцев будут сформированы авианосные группы.

Для работы электромагнитной катапульты нужны специальные конденсаторы и энергия, которую не способны обеспечить обычные паротурбинные установки.

В конце февраля 2013 года правительство Китая официально утвердило программу создания надводных кораблей с атомной энергетической установкой, в первую очередь, авианосца. Разработка корабельного реактора ведется в рамках проекта под шифром «863».

Предположительно, первые атомные авианосцы водоизмещением более 65 тысяч тонн каждый появятся на вооружении Китая после 2020 года. Власти Китая пока планируют в отдаленной перспективе иметь на вооружении два корабля такого класса.

Между тем, Китай может стать второй в мире страной, использующей электромагнитные катапульты на авианесущих кораблях. В настоящее время разработку такого устройства ведут США, им планируется оснастить авианосцы типа «Джеральд Форд», первый из которых будет принят на вооружение в 2016 году.

В самой короткой научной публикации нет ни слова, но она великолепна

В самой короткой научной публикации нет ни слова, но она великолепна

Некоторые ученые  известны своей склонностью заунывно вещать на известные лишь узкому кругу посвященных темы, используя при этом свой малопонятный жаргон. Но время от времени они удивляют нас своей краткостью. Возьмем три очень выразительных примера, которые были опубликованы в авторитетных научных журналах.

Самая короткая статья

Выступая на страницах номера Evolutionary Anthropology за ноябрь/декабрь 2013 года, почтенный биолог-антрополог Иэн Тэттерсолл (Ian Tattersall), работающий почетным куратором в Американском музее естественной истории, решил обойтись без лишнего многословия. Слов в статье у него было всего два: «Хватит уже».

Своим заявлением Тэттерсолл положил конец длившемуся целый год спору с одним из своих коллег, антропологом Бостонского университета Мэттом Картмиллом (Matt Cartmill). Спор начался с работы Картмилла «Primate origins, human origins, and the end of higher taxa» («Происхождение приматов, происхождение человека и конец высших видов») и продолжился работой Тэттерсолла «Higher taxa: An alternate perspective» («Высшие виды: иной взгляд»). В ответ на нее Картмилл разразился статьей «The end of higher taxa: a reply to Tattersall» («Конец высших видов: ответ Тэттерсоллу»), а Тэттерсолл, наконец, заявил: «Хватит уже».

Рис. 1. Ответ Иэна Тэттерсолла на страницах Evolutionary Anthropology: «Хватит уже».

Дуэль Картмилла и Тэттерсолла стала лишь очередной полемической перепалкой в длинной истории пререканий ученых, которая началась еще в 1980-е годы. Будучи близкими друзьями, Картмилл и Тэттерсолл не могут сойтись в своих научных мнениях по систематике, как называют науку о разнообразии живых форм, а также в том, как эту науку использовать. Исследуя взаимоотношения между видами, мы можем проследить, как трансформировалась жизнь на протяжении миллиардов лет, как из одноклеточных организмов появились киты, пауки и даже люди. По сути дела, Картмилл подвергает сомнению лишь то, почему зачастую крошечные различия разделяют одних животных на разные виды и семьи, а других нет. Тэттерсолл считает его взгляды нападками на саму систематику, заявляя, что крайне важно фиксировать любое крошечное изменение и классифицировать виды соответственно.

Самая короткая аннотация

В 2011 году физики элементарных частиц были изумлены, когда обнаружили, что нейтрино очевидно могут перемещаться быстрее скорости света, преодолевая универсальный предел скорости, предложенный Эйнштейном. Позднее оказалось, что результат их исследований ошибочен.

Но прежде чем ошибка обнаружилась, физики отчаянно пытались как-то объяснить столь поразительный результат. Группа ученых из физической лаборатории им. Уиллса в Бристоле и Индийского технологического института задала вопрос:

«Можно ли возможную сверхсветовую скорость нейтрино объяснить недостатками квантовых измерений?»

В своей аннотации они ответили на этот вопрос сжато и прямо: «Наверное, нет».

Рис. 2. Обзор физиков Бристольской лаборатории Уиллса и Индийского технологического института.

Самая короткая научная работа

В 1974 году психолог-клиницист Деннис Аппер (Dennis Upper) столкнулся с кризисом творчества. Ручка и бумага у него были, а вот слова на бумагу никак не ложились. Он попробовал решить свою проблему проведением научного эксперимента. Но как часто бывает в науке, эксперимент не дал желаемого результата, и это мягко сказано. Несмотря на неудачу, работа Аппера «Безуспешное самолечение творческого застоя» была опубликована в престижном издании Journal of Applied Behavioral Analysis. Ниже мы приводим ее полностью:

Journal of Applied Behavioral Analysis

Номер 3 (осень 1974 г.)

БЕЗУСПЕШНОЕ САМОЛЕЧЕНИЕ ТВОРЧЕСКОГО ЗАСТОЯ

Рис. 3. Работа Денниса Аппера «Безуспешное самолечение творческого застоя».

Несмотря на кричащую краткость работы, рецензент Аппера назвал ее блестящей:

«Я тщательно исследовал рукопись с помощью сока лимона и рентгеновских лучей, но не заметил ни одного изъяна ни по форме, ни по стилю изложения. Предлагаю опубликовать работу без редактуры. Очевидно, что это самая краткая рукопись из тех, что я когда-либо видел, однако в ней содержится достаточно деталей, позволяющих другим исследователям повторить неудачу доктора Аппера. По сравнению с другими получаемыми мною рукописями, в которых содержится множество сложных подробностей, изучать эту было одно удовольствие. Безусловно, мы сможем найти место для этой работы в нашем журнале — возможно, на кромке чистой страницы».

Вся мощь графического редактора в реальном времени

Вся мощь графического редактора в реальном времени

Использование цифровой ретуши и графических редакторов в рекламе, для изменения внешности моделей, актрис и телеведущих стало стандартной практикой в медиабизнесе. Однако музыкальное видео на песню Nouveau Parfum от исполнительницы Boggie, которое вы сможете посмотреть ниже, предлагает взглянуть на внутренний процесс ретуширования, который в конечном итоге позволяет нам наслаждаться идеальной картинкой.

Сам музыкальный трек Nouveau Parfum было выпущен почти год назад, однако относительно недавно для него был снят музыкальный клип, в котором в реальном времени показывается процесс цифровой правки, а также инструменты и эффекты, которые для этого используются. Здесь же следует сразу указать, что показанное в клипе программное обеспечение не существует, однако ясно и четко дает понять, как на самом деле происходит этот процесс. Обычно в таких случаях рекламные компании, журналы и другие медиаисточники используют программы вроде Adobe After Effects или Nuke.

Создатель этого клипа, компания Design Boom, объясняет:

«Клип начинается с того, что в нем показана молодая певица без какого-либо макияжа. В течение видео ее начинают преображать за счет специальной программы, изменяя тон ее кожи, а также цвета и формы глаз, изменяя симметрию лица и тела, накладывая тени и румяна, убирая родимые пятна с ее лба, изменяя форму носа, цвет и стиль прически. В конце вы видите не самого человека, а «публичное лицо» — лишь визуализацию красоты, которая навязчиво воспринимается обществом как эталон эстетической красоты и привлекательности».

Прекрасный клип смотрите ниже.

Из Цереры валит пар

Из Цереры валит пар

Словно в подтверждение недавней работы, показавшей возможность образования воды в любой точке Солнечной системы, на карликовой Церере, что в Главном поясе астероидов, замечены фонтаны пара, с которыми планета теряет по 6 килограммов воды в секунду.

Церера — крупнейший объект пояса астероидов, на который приходится треть его массы; в среднем планета удалена от нас на 263 млн км; её диаметр примерно равен 950 км. Поверхность этого карлика давно считают смесью водного льда, различных карбонатов и глины, а внутренности — комбинацией каменного ядра и ледяной мантии толщиной в 100 км. По расчётам, пресной воды там 200 миллионов кубических километров, то есть больше, чем на Земле. Раздавались голоса и о том, что в её недрах, согреваемых внутренним теплом, могут быть океаны жидкой воды.

Церера (на переднем плане), удалённая от Солнца на 2,8 а. е., расположена между орбитами Марса (слева) и отсутствующего на изображении Юпитера (сзади). (Здесь и ниже иллюстрации ESA.)

Но лишь теперь наблюдения космического телескопа «Гершель» начинают подводить под эти теоретические построения достоверную наблюдательную базу. Дело в том, что периодически по тем или иным причинам поверхность Цереры нагревается — и солнечным излучением и, возможно, внутренними процессами. Тогда лёд на ней плавится, а поскольку заметного атмосферного давления на планете нет, он сразу начинает испаряться и, минуя жидкую фазу, «утекает» в космос (благо тамошняя гравитация в 30 раз слабее земной).

«Впервые в истории наблюдений нам удалось зарегистрировать на Церере (да и на любом другом объекте пояса астероидов) водяной пар, и это доказательство того, что, во-первых, поверхность этой карликовой планеты состоит изо льда, а во-вторых, тут есть атмосфера», — говорит Михаэль Кюпперс (Michael Küppers) из Европейской южной обсерватории (Испания), ведущий автор работы. Откуда там атмосфера? Да, это хороший вопрос, ведь средняя температура на Церере не превышает −106 °C и даже в перигелии не поднимается выше −33 °C, то есть там вряд ли так уж много водяного пара. По расчётам, зарегистрированные извержения выдают лишь 6 кг водяного пара в секунду, но...



А дело вот в чём. Если карликовая планета покрыта водным льдом, то под действием солнечного ультрафиолета часть молекул извергаемого водяного пара или даже самого льда будет распадаться на кислород и водород. И если последний очень быстро покинет поверхность тела за счёт малой массы, то кислород может до некоторой степени подзадержаться. Хотя, разумеется, плотность такой атмосферы крайне мала даже в сравнении с марсианской.

Поскольку «Гершель» и другие телескопы регистрировали водяной пар не всегда, а только в моменты, когда Церера была в перигелии (близко к Солнцу), ясно, что этот процесс носит периодический характер. Более того, ряд данных — включая варьирование следов пара в ходе тамошних девятичасовых суток — указывает на то, что вода испаряется только в двух точках — паре тёмных пятен на поверхности Цереры, найденных «Хабблом». В принципе, это логично: тёмные участки поверхности должны лучше поглощать солнечный свет, а потому — быстрее нагреваться, превращая водный лёд в пар. Альтернативным объяснением извержений воды именно в этих районах стоит считать криовулканизм, когда сейсмическая активность внутри карликовой планеты приводит к росту температуры льда; в этом случае, правда, не вполне понятно, почему нет извержений при удалении от Солнца.

В то же время результат неожиданный. Если на кометах образование водного льда никого не удивляет, то тела Главного пояса астероидов до сих пор в столь экстравагантном поведении замечены не были. Открытие до некоторой степени стирает чёткую разделительную линию между кометами и астероидами: теперь ясно, что, поменяй внезапно Церера свою орбиту на более близкую к Солнцу, мы обязательно увидели бы за ней неплохой «кометный» хвост.

По широте и времени суток всплески регистрации водяного пара приходятся на районы над образованиями «Пьяцци» и «Регион А», тёмными пятнами, выделяющимися на поверхности Цереры.

И вообще, сезон открытий для Цереры скорее начинается, чем заканчивается: в феврале 2015-го к ней приблизится космический зонд Dawn, уже порадовавший земных астрономов несколькими неожиданными сведениями о Весте, другом крупном теле пояса астероидов. Есть ли у Цереры атмосфера и насколько она «слаба», как много в ней кислорода и сколько водяного пара — обо всём этом мы узнаем в следующем году.

Кстати, Кэрол Рэймонд (Carol Raymond), заместитель ведущего исследователя миссии Dawn, полна оптимизма: «Сейчас Церера выглядит как одно их лучших мест Солнечной системы с точки зрения астробиологического потенциала». А вот г-н Кюпперс более сдержан, так как считает, что источником воды скорее является солнечный нагрев, размеры мини-планеты недостаточны для постоянной геологической активности, а подлёдный океан — это пока и вовсе лишь предположение. Кто из них ближе к истине — покажет время.

Отчёт об исследовании опубликован в журнале Nature.

Подготовлено по материалам Европейского космического агентства.

Александр Березин

Ветер из тёмной материи, похоже, всё-таки дует на Землю

Ветер из тёмной материи, похоже, всё-таки дует на Землю

Тёмная материя по-прежнему остаётся главным претендентом на решение проблем астрофизики и космологии — и по-прежнему в экспериментах нет достоверных свидетельств обнаружения её частиц. Или мы слишком требовательны?

Как нет, воскликнут иные, ведь DAMA аж с 2000 года заявляет: вимпы (частицы тёмной материи) есть, и свидетельства их существования «тянут» сегодня на 9σ (девять сигм), что куда убедительнее открытия бозона Хиггса. Увы, данные более «свежих» детекторов никаких 9σ не показывают, отчего господа физики за пределами коллаборации DAMA привычно ссылаются на некие невидимые миру источники погрешностей, которые пока не учтены «дамовцами». Что интересно, при этом эксперимент демонстрирует сезонные колебания числа и энергии в следах вимпов, а другие эксперименты ничего такого не показывают. К тому же за всё время дискуссии никто из DAMA-оппонентов так и не смог чётко изложить, какой именно физический механизм мог бы обеспечивать ложные срабатывания.

Когда скорость вращения Солнца вокруг центра Галактики складывается со скоростью вращения Земли вокруг него же (220 + 30 км/с), вимп-«ветер» для нас достигает максимума, в начале зимы (220 - 30 км/с) — минимума. (Илл. Christopher Savage et al.)

Типичная, словом, для ТМ-историй степень запутанности: то ли «дамовцы» чего-то не учли, то ли оппоненты любят всё списывать на ошибки, источник которых сами даже примерно представить не могут.

Теперь эта эпопея может пополниться некоей дозой оживляжа: проводимый в США эксперимент CoGeNT тоже наблюдает сезонные изменения в количестве регистрируемых его детекторами событий.



Идея DAMA в основе проста: изолированный детектор считает, как изменяется количество всех событий, им регистрируемых. Поскольку Солнечная система движется относительно предположительно существующего гало из тёмной материи, окружающего Млечный Путь, а Земля ещё и круги вокруг Солнца нарезает, то соответствующие скорости (220 км/с и 30 км/с) северным летом складываются, достигая максимума в районе 2 июня (или конца мая, по другой серии расчётов). Северной же зимой они, напротив, падают до минимума. Всё это не имело бы особого значения, когда б ТМ-гало вращалось вместе с остальной Галактикой, вот только теория предсказывает, что оно, по идее, вращаться не должно вовсе.

Разумеется, это означает, что скорость, на которой вимпы сталкиваются с земной материей в детекторе, должна-таки колебаться, что отражается на энергиях и частоте регистрации таких столкновений в зависимости от времени года.

Хуан Койяр (Juan Collar) из Чикагского университета (США) и руководимая им коллаборация CoGeNT взялись выяснить, насколько подобные колебания могут быть подтверждены их детектором, работающим не на 250 кг йодида натрия, как DAMA, а на 100 г германия. После ряда наблюдений 2011 года тогда ещё скептически настроенный г-н Койяр заявил, что, к его удивлению, некоторые следы сезонных колебаний в регистрации событий всё же имеются. И инициировал ещё более тщательную проверку.

Кроме прочего, его коллаборация присмотрелась к энергии регистрируемых событий: в теории вимпы должны давать энергию ниже 2 кэВ, а сами события — происходить в толще материала детектора. Оказалось, что регистрируемые CoGeNT столкновения носят именно такой характер, то есть почти идеально подходят на роль вимпов.

Какова статистическая значимость этих выводов? Хуан Койяр скромен: 2,2σ — далеко не пять сигм, после которых дискуссию можно было бы закрыть. То есть вероятность ошибки в подтверждениях данных DAMA всё ещё около 2%, что для физиков много. В то же время, учитывая данные DAMA и эксперимента CRESST, который проводится в Италии, получается, что вероятность сезонных колебаний столкновений с вимпами становится довольно высокой.

Правда, тут есть нюанс: массы вимпов и сила их взаимодействия с обычной материей во всех трёх экспериментах выглядят не так уж и одинаково — а если честно, то и сильно по-разному. Но здесь, полагает г-н Койяр, нужно проявить осторожность. Да, если вимпы движутся внутри галактического гало примерно случайно, то и массы и сила взаимодействия у всех детекторов планеты должны быть сходными.

Однако ряд недавних работ заставляет предполагать, что часть вимпов ведёт себя не так, как другие: в частности, они способны образовывать что-то вроде «потоков», текущих в определённом направлении. В этом случае разные результаты трёх экспериментов становятся вполне объяснимыми, замечает учёный.

Ну а далее идут типичные для данной области реверансы и заклинания об осторожности в интерпретации: это «не свидетельство» ТМ, а лишь «накладывание ограничений» на возможную сущность тёмной материи. Да, с 2,2σ прыгать на одной ноге и кричать «Эврика!» действительно рано, но когда г-н Койяр опять заявляет, что сезонные колебания в зарегистрированных его группой сигналах могут объясняться неким «пока неизвестным источником систематических ошибок», так и хочется спросить, что же это за ошибки такие, которые работают и с германием, и с йодидом натрия, — а главное, никем из физиков, людей, прямо скажем, не лишённых воображения, пока даже примерно не выявлены.

Вдогонку напомним: CDMS, который нашёл-таки «свои» следы тёмной материи в Судане на кремниевых детекторах, никаких следов ежегодных колебаний на германиевых не показал. Неужели регистрация германиевыми дисками вимпов — или пресловутая «неизвестная систематическая ошибка» — может как-то зависеть ещё и от географического расположения подобных детекторов?

Детектор CoGeNT скромен размерами, но, по идее, более чувствителен к маломассивным вимпам. (Фото Pacific Northwest National Laboratory.)

Как будто нарочно, пара ксеноновых экспериментов, имеющих аналогичные цели, не видит вообще никаких вимпов, отчего их ныне калибруют и готовят к сезону-2014. Впрочем, Хуан Койяр и Ко не дремлют и строят пусть и маленький, зато собственный ксеноновый детектор, надеясь получить от него результаты уже через несколько недель, — то есть ждать осталось недолго.

Спекулятивно, учёный также полагает, что если вышеупомянутые «потоки» и течения вимпов всё же существуют и частично проходят через Солнечную систему, то космический телескоп Gaia может заметить их косвенные последствия, поскольку тёмная материя должна увлекать часть звёзд Галактики в том же направлении — то есть к земному наблюдателю. Что же, подождем ещё и регистрации звёздных течений?

Препринт отчёта об исследовании можно полистать здесь.

Подготовлено по материалам Physicsworld.Com
Александр Березин

Натрий-ионные аккумуляторы нового типа пошли в серию

Натрий-ионные аккумуляторы нового типа пошли в серию

Стартап Aquion Energy запустил производство соответствующих батарей, кои считает ключом к повсеместной победе возобновляемой энергетики.

Нет, мы не будем снова объяснять, почему без решения проблемы хранения энергии возобновляемая энергетика не победит тепловую: устали. Вариант «исцеления», предложенный Aquion Energy, которую основали выходцы из научной среды, весьма заинтересовал инвесторов, включая Билла Гейтса (всего на $55 млн) — и вот пожалуйста: компания запустила в Пенсильвании линию по производству своих натрий-ионных аккумуляторов.
При КПД в 85–90% эти аккумуляторы можно полностью зарядить за час–два. Одна секция батареи на 1,5 кВт•ч по габаритам и весу напоминает чемодан, а их стопка, укладывающаяся на стандартный поддон, хранит в себе до 180 кВт•ч. Комплект размером со стандартный контейнер накапливает до 2,9 МВт•ч, так что подобное хранилище действительно может быть интересным даже для энергетиков. Поэтому уже сейчас завод Aquion Energy «настраивают» на производство 200 Мвт•ч накопителей в год — и при повышенном спросе эта цифра может быть «значительно увеличена».

Это всё замечательно, скажете вы, но как быть с малым жизненным циклом таких батарей, что долгое время мешало их внедрению? Разработчики отвечают так: живучести действительно есть куда расти: она всего вдвое лучше автомобильных аккумуляторов на свинце, то есть выше 1 000–1 500 циклов. А на сайте компании говорится и о 5 000 циклов зарядки-разрядки «без существенной потери качества», что фантастично для большинства натриевых аккумуляторов нашего времени. Опять же по стоимости на единицу ёмкости «натрий-ионники» примерно равны свинцово-кислотным батареям (правда, другие представители компании говорят даже о $250 за кВт•ч ёмкости), но при этом примерно впятеро превосходят их в скорости реакции на изменение нагрузки.

Общая схема батареи (здесь и ниже иллюстрации Aquion Energy).

Основатель компании Джей Уитакр (Jay Whitacre) подчёркивает ещё одно различие: свинцовые АКБ токсичны, как и серная кислота в них, в то время как натриевую вы может буквально есть — правда, предупреждает он, вкус отвратительный. Мы же добавим, что оксид марганца, также имеющийся в новых батареях, тоже не назовёшь дико полезным для здоровья.


И всё же несколько экономических преимуществ налицо. Электролитом, по сути, может быть солёная вода, которая натурально не горит и не взрывается, как электролиты литиевых аналогов; нет нужды и в охлаждении. В то же время, поскольку ёмкость новинок на единицу веса и объёма не столь хороша, как у литиевых, то для использования в электромобилях и гибридах, и так страдающих от громоздкости и тяжести батарей, натриевые накопители не годятся. И то же самое, увы, пока относится к портативной электронике.

Но для большой энергетики это не проблема, поскольку её интересует именно цена накопления и хранения энергии, и как раз поэтому GE два года назад запустила идеологически сходное производство натрий-никелевых батарей, нацеленных на тот же сегмент, хотя и чуть отличающихся технологически. Вопросом жизни и смерти для новых технологий Aquion Energy является то, удастся ли ей поддерживать цены на приемлемом уровне, около обещанных $250 за киловатт-час при массовом производстве. В этом случае она вполне может «откусить» довольно большую долю рынка энергонакопительных мощностей, который в ближайшие годы испытает сильнейший бум как Европе, так и в США.

Напомним: почти все страны западного мира не имеют действительно скоординированных крупномасштабных сетей, способных перебросить энергию на несколько тысяч километров без огромных потерь. А ещё им свойственна психологически обусловленная неприязнь к гидроаккумулирующим электростанциям и вообще любым крупным плотинам. С учётом бурного развития солнечной и ветровой энергетики в последние годы всё это делает вышеупомянутый бум неизбежным — правда, какая именно технология победит на этом быстроразвивающемся рынке, станет ясно далеко не сразу.

По мнению разработчиков, натриевые батареи перспективны и для ночного энергообеспечения дома, отрезанного от ЛЭП, и для выравнивания скачков внутри единой энергосистемы.

Тем не менее кто бы это ни был — Aquion Energy, GE или один из их конкурентов, — нам, сторонним наблюдателям очередного технологического прорыва, от этого будет только польза. Да, строго с экономических позиций ГАЭС пока не менее эффективны, чем батареи-накопители, а в некоторых местах даже превосходят их. Но непрерывный рост потребностей в мощных и компактных химических накопителях обязательно выведет на рынок изделия, что по размерам, массе и стоимости запросто могут быть использованы и для аварийного питания серверов, и для ночной подпитки целых домовладений с солнечными батареями на крыше. А судя по истории с Aquion Energy, это уже происходит.

Подготовлено по материалам Technology Review.

Александр Березин

Когда рассуждения о мультивселенной превратились в фэнтези?

Когда рассуждения о мультивселенной превратились в фэнтези?

Американский физик попытался доказать, что диковинные спекулятивные построения имеют смысл и даже необходимы.

Несколько лет назад философ Дэвид Халл написал книгу под названием «Наука как процесс» (Science as a Process), в которой утверждал, что развитие науки вполне описывается теорией эволюции. Учёные, одарённые воображением, производят идеи и выдвигают гипотезы, создавая и поддерживая эквивалент естественной изменчивости биологической популяции. Другие учёные поверяют идеи логикой и практикой. Изменчивость и отбор — двигатели и науки, и эволюции.

Однако эта схема работает должным образом только в том случае, когда в науку приходят люди с самыми разными индивидуальными особенностями и когда в науке существует множество разнообразных специализаций. Развитие науки невозможно, если ею занимаются исключительно фантазёры, умеющие лишь рассуждать на тему «а что если». Точно так же смертельно для науки засилье строгих бесчувственных скептиков, которые верят только самым убедительным доказательствам. Первые генерируют идеи, вторые не позволяют науке превратиться в фэнтези.

Рассуждения о тайнах Вселенной принято иллюстрировать красивыми картинками далёкого космоса, потому что он тоже выглядит нереальным. (Изображение NASA / JPL-Caltech / S. Stolovy, Spitzer Science Center, Caltech.)

«Фэнтези»! Вот то слово, которое произносят многие физики, сталкиваясь с некоторыми идеями, популярными в современной космологии. Как пишет в журнале New Scientist американский физик и популяризатор науки Марк Бьюкенен, «фэнтезийная траектория» начиналась довольно плавно. Просто физик Алан Гут попытался однажды объяснить странности видимой Вселенной (например, чрезвычайно однородное распределение вещества) коротким периодом быстрого расширения (инфляцией): за 10^–30 с Вселенная на заре своего существования якобы увеличилась в 10⁷⁸ раз.

С тех пор эта спекулятивная воронка расширилась настолько, что уже никого не удивляют рассуждения о бесконечности параллельных вселенных и мультивселенной. В этой последней есть всё, что только можно себе вообразить, в том числе бесконечное количество людей, абсолютно идентичных вам, переживающих бесконечное количество вариантов вашей жизни.


Можно ли назвать это наукой? Или же инфляционная космология породила нечто сродни религии? В книге «Наша математическая вселенная» (Our Mathematical Universe) физик Макс Тегмарк из Массачусетского технологического института (США) выступает со страстной проповедью в защиту гипотезы о параллельных вселенных.

Г-н Бьюкенен отмечает, что новая работа — прежде всего превосходный справочник по недавним событиям в мире квантовой космологии и текущим дебатам относительно теорий параллельных вселенных. Автор очень старается структурировать информацию и предлагает своего рода таксономический обзор «зоопарка» параллельных вселенных. Читатель понимает, что термины «параллельная вселенная» и «мультивселенная» в устах разных учёных могут обладать самыми неожиданными значениями, и г-н Тегмарк выбирает те интерпретации, которые, по его мнению, основаны на данных наблюдений и законах физики.

Первый уровень мультивселенных, согласно его классификации, связан с идеей, принятой ныне многими космологами. Быстрая ранняя инфляция, как пишет автор, должна была привести к возникновению таких областей пространства, свет от которых до нас ещё не дошёл. Хотя мы не можем наблюдать эти «вселенные», нельзя отрицать их существование.

Гипотезы о мультивселенных второго уровня опираются на более смелую идею, которую высказал Александр Виленкин. Могут существовать такие области пространства, которые навсегда останутся недоступными для нашего наблюдения, ибо нынешнее расширение Вселенной уносит их от нас с более высокой скоростью, чем к нам летит их излучение.


На этом гипотезы, которые можно назвать космологическими, заканчиваются. Мультивселенные третьего уровня — это просто удобный язык для разговора о математике квантовой теории в её многомировой интерпретации, предложенной в 1950-х Хью Эвереттом. Эта интерпретация описывает все физические процессы как часть продолжающегося, бесконечного перехода Вселенной во многие другие вселенные. Только надо помнить, что есть и другие интерпретации, столь же успешно объясняющие данные наблюдений, но не признающие тезиса о параллельных вселенных.

Мультивселенные четвёртого уровня тоже не имеют никакого отношения к космологии. Г-н Тегмарк утверждает, что реальность не просто описывается математикой (вопреки представлениям физиков), но сама по себе является математической. Более того, он полагает, что математика нашей Вселенной — лишь одна из бесконечного числа математических структур. И если данная математическая структура — вселенная, то все остальные математические структуры тоже должны существовать физически как параллельные вселенные.

Разумеется, это всего лишь слова, но история науки учит, что, если нам что-то кажется невероятным, ещё не факт, что этого действительно нет. Вся история человечества — это история расширения границ известного нам мироздания. Древние племена не имели никакого понятия о других народах, странах, континентах. Почему бы не предположить, что и мы с вами ничего не знаем о других вселенных?

Вопрос в том, есть ли научный смысл у размножения вселенных. Если мультивселенные первого уровня ещё имеют какое-то отношение к физике и наблюдаемым данным, то остальные сугубо спекулятивны. Но г-на Тегмарка радует сам факт того, что инфляция, как он пишет, «позволяет всякий раз предсказывать нечто ещё более радикальное, чем уже предсказанное».

Г-н Бьюкенен замечает, что перед нами типичный пример учёного, для которого творчество важнее производства сугубо научного знания. Для него возможность гипотезы порождать новые идеи служит её достаточной верификацией. Истинны они или нет, это его не интересует.



Однако нельзя забывать и о том, что Макс Тегмарк сделал себе имя прежде всего как строгий эмпирик, разработав методы анализа данных крупномасштабных астрономических проектов по измерению флуктуаций реликтового излучения. Вероятно, заключает г-н Бьюкенен, в лице этого человека соединились два типа учёных, без которых невозможно дальнейшее развития науки.

Подготовлено по материалам NewScientist.

Дмитрий Целиков

Рисунки на бумаге лягут в основу инновационной технологии

Рисунки на бумаге лягут в основу инновационной технологии

Иногда для решения проблемы не требуются высокотехнологичные инструменты — достаточно посмотреть на свой письменный стол.

Три студенты из школы Маккормика Северо-западного университета доказали, что простые карандаши и обычная офисная бумага могут использоваться для создания функциональных устройств, способных измерять напряжение и выявлять опасные химические пары.

Результаты работы опубликованы в издании Scientific Reports. Проект стартовал в 2011 году, во время обсуждения проводимости графена, который можно выделить в обычном карандашном грифеле.

«Когда мы проводим карандашом на бумаге линию, графит оставляет на ней многочисленные листы графена», сообщил доцент материаловедения и инжиниринга Цзяцин Юань. „Студенты поинтересовались, нельзя ли как-то использовать этот графен. Так и было положено начало исследованию того, что можно сделать с карандашными линиями“.

Следы простого карандаша на обычной бумаге сформировали графеновую сетьГруппа студентов, включая ведущих авторов Чен Вей Линя и Жи Бо Жао, начала с измерения проводимости карандашного следа на бумаге, а затем использовала следы для создания элементарного электрода. Исследователи выяснили, что закручивание бумаги в одном направлении повышает проводимость грифельных следов за счет сжатия проводящих частиц графена. Закручивание бумаги в другом направлении ослабляет графеновую сеть и сокращает проводимость.

Студенты обратились к следам, оставляемым гнущимся игрушечным карандашом, чья гибкость обусловлена тем, что в грифель подмешивается не глина, а полимер. И вновь проводимость можно было повышать и уменьшать, манипулируя бумагой, однако студенты установили также влияние наличия летучих химических паров, таких как выделения токсичных промышленных растворителей.

При наличии химиката полимер поглощает пары и расширяется, выталкивая графеновую сеть и сокращая ее проводимость. Особенно сокращение проводимости было заметным в присутствии паров, которые с большей готовностью поглощаются полимером.

Такой тип химического датчика, называемый также хемирезистором, является ключевым элементом «электронного носа», используемого для выявления токсичных химических паров. При создании таких хемирезисторов часто используются более дорогие материалы, такие как сети углеродных нанотрубок или металлических наночастиц, которые необходимо рассеивать в полимерную матрицу для формирования сети.

«Наши студенты показали, что добиться этого можно с простым карандашом и обычной бумагой», отметил Юань. „Это пример того, как любопытство приводит к инновационной работе“.

Другие применения технологии на основе карандаша и бумаги могут оказаться менее традиционными.

«Возможно, с их помощью можно будет создавать умные и интерактивные рисунки, способные реагировать на окружающую среду», заключил Юань.

Google пообещал победить государственную интернет-цензуру

Оригинал взят у petermikh в Google пообещал победить государственную интернет-цензуру

Председатель совета директоров Google Эрик Шмидт заявил о намерении поисковика обойти государственную интернет-цензуру с помощью специального механизма шифрования данных.


( Read more... )

Prosthesis - экзскелет-робот, приводимый в действие движениями тела человека

Prosthesis - экзскелет-робот, приводимый в действие движениями тела человека

Люди уже достаточно давно мечтают о том, чтобы запаковать свои нежные и хрупкие тела в металлическую оболочку, которая позволит увеличить их выносливость, силу и защитит от различных пагубных внешних воздействий. Эта тема является одной из излюбленных тем многих научно-фантастических произведений, достаточно вспомнить только Эллен Риппли из "Чужих" и Тони Старка из "Железного человека", которые смогли справиться с навалившимися на них неприятностями только благодаря своим механическим экзоскелетам или высокотехнологичным костюмам. В настоящее время уже появляются различные виды экзоскелетов, над их разработкой работают все кому не лень, начиная от компании Sony и заканчивая компаниями, подрядчиками американских вооруженных сил и НАСА. Следует отметить, что почти все разработанные ныне экзоскелеты являются высокотехнологичными устройствами, наполненными приводами, датчиками и компьютерами, но одна группа энтузиастов собирается буквально перевернуть вверх ногами устоявшиеся принципы создания подобных устройств.

Энтузиасты, стоящие позади проекта Prosthesis, видят мир будущего, наполненный не высокоинтеллектуальными роботами, способными совершать самостоятельные действия. С их точки зрения, все управление робототехническими устройствами должно полагаться на интеллектуальную мощь человеческого разума и осуществляться с помощью мышечных усилий человеческого тела.

Свои идеи они реализовывают в виде робота-экзоскелета, высота которого достигает высоты второго этажа, внутри которого находится человек-пилот, управляющий движениями робота при помощи движений собственных рук и ног, одетых в специальные рукавицы и обувь. Упомянутые выше рукавицы и обувь не являются устройствами, наполненными датчиками и другими электронными органами управления. Они представляют собой подвижные конечные органы управления гидравлическо-пневматической системы, приводимой в действие гидравлическим насосом, мощностью 50 кВт. Гидравлическая система служит своего рода усилителем, передающим усиленные движения рук и ног человека к конечностям робота-экзоскелета Prosthesis. Никакой электроники, никаких компьютеров, лишь только старомодная механика и гидравлика.

Можно предположить, что как только создание роботов Prosthesis будет завершено, то эти гигантские мехи начнут патрулировать улицы или отправятся на поле боя, получив в свое распоряжение системы вооружений. Но у участников группы Prosthesis имеется своя точка зрения, они видят будущее своих роботов в организации новых видов робо-спорта, который может стать аналогом гонок NASCAR, бега на короткие дистанции, сумо или боев без правил. Следует заметить, что выступления каждого робота Prosthesis в одном из видов робо-спорта не будут зависеть от мощности его бортового компьютера и от работы программного обеспечения. Все будет зависеть т навыков, умения, опыта, силы и выносливости человека-пилота, что сделает такой робо-спорт приближенным к обычным спортивным состязаниям.

И в заключении стоит отметить, что тот, кто заинтересовался необычными роботам Prosthesis, сможет в самом ближайшем будущем попробовать себя в качестве пилота. Для этого необходимо посетить страницу проекта на сервисе Indiegogo и оставить там заявку. Участие в испытаниях в течение одного дня обойдется в 300 долларов и в сумму стоимости поездки до Ванкувера, Канада, и обратно

Стволовые клетки в костном мозге мужчин и женщин оказались разными

Стволовые клетки в костном мозге мужчин и женщин оказались разными

Американские молекулярные биологи обнаружили, что кроветворные стволовые клетки в костном мозге мужчин и женщин заметно отличаются друг от друга, как в активности генов внутри них, так и в том, как они реагируют на различные гормоны, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature.

Мужчины и женщины отличаются друг от друга не только половыми органами и вторичными половыми признаками, но и работой организма в целом. Различия в наборах гормонов и других сигнальных молекул объясняют существование типично «мужских» и «женских» болезней, а также особенностей психики и устройства тела.

Шон Моррисон из университета Техаса в Далласе (США) и его коллеги открыли интересный пример таких различий, наблюдая за тем, как работают кроветворные стволовые клетки в организмах самцов и самок мыши. Сначала ученые не нашли существенных отличий в работе костного мозга, число клеток которого, их очертания и свойства были одинаковыми для слабого и сильного пола.

Тем не менее, когда они «заглянули» глубже и проанализировали белковый состав клеток и активность генов в них, то обнаружили несколько серьезных различий в их работе.

• Во-первых, женские кроветворные клетки делились заметно активнее, чем их мужские «кузены», и гораздо чаще превращались в «заготовки» эритроцитов.


• Во-вторых, они совершенно по-разному реагировали на некоторые сигнальные молекулы, в том числе эстроген, «женский» гормон. Увеличение концентрации этого соединения в окрестностях женских стволовых клеток заставляло их делиться быстрее и быстрее превращаться в эритроциты и другие клетки крови. Этого не происходило при инъекциях эстрогена в костный мозг самцов.

Как полагают авторы статьи, эти особенности в работе кроветворных клеток помогают женщинам снабжать кислородом себя и организм ребенка в утробе. Хорошим аргументом в пользу этого предположения выступает то, что во время беременности уровень эстрогенов в крови женщин достигает пика.