Мимас - мемес!
Знакомьтесь, это Мимас, спутник Сатурна, также известный как звезда смерти.
Однажды он выстрелит в Землю межгалактическим лазером и мы все умрем.🐤
Власть чубакам!
Подписывайтесь в телеграме!
https://t.me/pond_of_Slime
Знакомьтесь, это Мимас, спутник Сатурна, также известный как звезда смерти.
Однажды он выстрелит в Землю межгалактическим лазером и мы все умрем.🐤
Власть чубакам!
Подписывайтесь в телеграме!
https://t.me/pond_of_Slime
Источники в описании под видео.
Цифровые глаза, как у насекомых
Исследователи из Гонконгского университета науки и технологии создали уникальную систему зрения для роботов, которая имитирует сложные глаза насекомых. Эта система, называемая составным глазом с пинхолом (PHCE), состоит из трёхмерной напечатанной сферической структуры с отверстиями и полусферического фоточувствительного детектора на основе перовскитных нанопроводов.
Принцип работы PHCE основан на просвечивании светом через отверстия-пинхолы в сферическом корпусе на расположенный внутри массив нанопроводных фотодетекторов. Каждый нанопровод выступает в роли омматидия (светочувствительного элемента) сложного глаза. Сигналы от отдельных нанопроводов объединяются в общее изображение.
Перовскитные нанопровода демонстрируют широкий спектральный диапазон фоточувствительности от видимого до ближнего инфракрасного диапазона. Они обладают высокой чувствительностью до 2,9 А/Вт при низкой освещённости 2,3 мкВт/см2 и стабильной работой в течение 10 месяцев.
Благодаря специально разработанному расположению отверстий-пинхолов, система PHCE обеспечивает ультраширокое поле зрения около 140 градусов. Используя две такие системы под углом 60 градусов, поле зрения расширяется до 220 градусов, позволяя определять положение объектов в трёхмерном пространстве.
Исследователи продемонстрировали работоспособность PHCE, интегрировав её с беспилотным летательным аппаратом для отслеживания движения наземного робота-квадропода. PHCE определяла положение робота по световому сигналу и передавала данные на дрон для корректировки траектории полёта.
Учёные считают, что их уникальная оптически-просветная конструкция PHCE в сочетании с высокоплотными массивами перовскитных фотодетекторов открывает возможности для создания компактных, энергоэффективных и недорогих систем машинного зрения с широким полем обзора для роботов и транспортных средств.
Робот-киборг для семян
Исследователи из Итальянского технологического института и Университета Фрайбурга разработали биогибридного робота под названием HybriBot. Он состоит из капсулы из муки, изготовленной с использованием технологий трёхмерной микрообработки, и двух естественных придатков плодов овса, способных двигаться (раскручиваться) в зависимости от влажности воздуха.
Придатки овса представляют собой мёртвые ткани плодов, реагирующие на присутствие влаги. Основа придатка закручивается, а хвост изгибается, что на этапе развития приводит к накоплению упругой энергии. При высвобождении энергии биогибридный робот начинает перемещаться без использования батарей или дополнительных источников питания.
Искусственная капсула весит около 60 мг и изготовлена по образцу натуральной капсулы с помощью литья по формам, изготовленным методом 3D-печати. Она покрыта этилцеллюлозой для водонепроницаемости и волосками овса для снижения трения при движении. После формовки капсулу можно наполнить семенами и удобрениями.
Разработчики провели биомеханическую характеризацию натуральных и искусственных капсул и придатков, измерив силы трения, контактные силы и вращательные моменты. Они также создали математическую модель динамики придатков с учётом их гибкости и контактов.
Биогибридные роботы успешно проходили испытания на различных типах почв, в том числе глине и песке, демонстрируя способность к автономному перемещению и самозакапыванию, аналогичному поведению плодов дикого овса. Исследователи также функционализировали роботов, внедряя в капсулы семена томатов, цикория и растения иван-чай, чтобы способствовать их распространению и прорастанию.
Разработанные биогибридные машины представляют собой экологически безопасные и биоразлагаемые устройства, В перспективе возможны применения в лесовосстановлении и точном земледелии в качестве переносчиков семян и агрохимикатов.
Опреснитель воды на тепле
Пресная вода становится дефицитным ресурсом во многих регионах мира. Опреснение морской воды может помочь решить эту проблему, но традиционные методы, такие как обратный осмос и термическое разделение, энергозатратны и могут наносить вред окружающей среде. Исследователи из Австралийского национального университета предложили новый метод - термодиффузионное опреснение (ТДО). Суть ТДО в том, что солёная вода протекает через узкий канал с перепадом температур между верхней и нижней стенками. Из-за термодиффузии - миграции ионов под действием градиента температуры - концентрация солей становится ниже в верхней, более тёплой части канала. На выходе верхний и нижний потоки воды разделяются, причём верхний поток обеднён солями по сравнению с исходной водой. В эксперименте использовался канал длиной 0,5 м, высотой 1 мм, с перепадом температур до 37°С. Для бинарного раствора NaCl за один проход удалось снизить концентрацию на 450 ч/млн от исходной морской воды (30000 ч/млн). Многократная рециркуляция верхнего потока через канал увеличивала степень обессоливания до 2000 ч/млн.
Молекулярно-динамическое моделирование показало, что в многокомпонентном растворе, имитирующем морскую воду, термодиффузия идёт эффективнее. Расчётный коэффициент термодиффузии для ионов морской воды оказался в 1,8 раза выше, чем для обычного солевого раствора.
Для масштабирования предложена каскадная система с многими параллельными ячейками-каналами. Моделирование показало, что в 490-ячеечном каскаде из морской воды можно получить питьевую (менее 1000 ч/млн) при степени извлечения 10%. Расчётные энергозатраты на прокачку составляют всего 1% от минимально возможных для мембранных методов опреснения.
Ключевые преимущества ТДО - полное отсутствие фазовых переходов и функциональных материалов, низкие энергозатраты и экологическая чистота процесса. Метод перспективен как самостоятельная технология опреснения или в гибридной схеме с предварительным ТДО-обессоливанием.
Да, для многих стран, в том числе и России, где пресной воды, как подземной, так и наземной в избытке, это может быть и не нужно вовсе. Но для стран Африки, Южной Америки, Австралии и т.д., где с пресной водой, а порой и с электричеством напряжёнка, такая технология, не побоюсь этого выражения, как пить дать, пригодится.
Отражатели сигнала для навигации
Беспроводная связь играет важную роль в современных коммуникационных технологиях. Одним из перспективных направлений является технология реконфигурируемых интеллектуальных поверхностей (РИП). РИП представляют собой плоские поверхности с программируемыми элементами, способными манипулировать электромагнитными волнами, такими как высокочастотные сигналы беспроводной связи.
Учёные из Университета Глазго и их коллеги провели исследование по применению РИП для повышения точности определения местоположения объектов внутри помещений. Данная технология может быть интегрирована в существующие и будущие сети связи 5G и 6G.
В ходе эксперимента создали РИП площадью 1,3 квадратных метра с 4096 элементами. РИП подключили к двум устройствам: одно выступало в роли передатчика беспроводных сигналов, другое - в роли приёмника. Далее осуществлялась передача тестовых сигналов между девятью различными позициями. Затем использовались алгоритмы машинного обучения для анализа «отпечатков» беспроводных сигналов в целях определения местоположения приёмника.
Один из алгоритмов продемонстрировал точность определения местоположения в 82,4% случаев. Это показывает перспективность применения РИП для повышения качества локализации внутри помещений в сетях следующего поколения. РИП позволяет формировать и направлять беспроводные сигналы, преодолевая нежелательные эффекты распространения волн.
Исследователи надеются внести вклад в развитие технологий локализации внутри помещений, открывая новые возможности в таких областях, как обеспечение безопасности, навигация для слабовидящих людей, отслеживание запасов на складах и др. В будущем планируется дальнейшая интеграция РИП в архитектуры сетей связи нового поколения.
Что ж, принцип технологии вроде бы прост и понятен, отражение сигнала с разных участков, что даёт возможность сказать точку привязки и выполняет роль навигации. Но со всем своим воображением, я не могу представить, где, а точнее, как это может не то что применяться, а дать какое-то преимущество или даже не преимущество, а смысл этого. Отслеживать перемещение работников в здании? Не знаю.
Робот для подбора прочных форм
Исследователи из Бостонского университета создали робота, который самостоятельно проектирует, печатает на 3D-принтере и испытывает различные мелкие пластиковые конструкции. Цель - найти форму, которая наиболее эффективно поглощает энергию при сжатии или ударе.
Робот непрерывно печатает новые варианты конструкций, немного отличающиеся друг от друга формой и размерами. Затем он сжимает их и измеряет, сколько энергии они смогли поглотить, не разрушившись. Данные анализируются, и на их основе робот "обучается" - подбирает следующие формы для печати и испытаний.
После многих тысяч экспериментов робот открыл новую рекордно эффективную конструкцию, поглощающую 75,2% энергии от максимально возможного. Это лучше, чем у приведённого для сравнения в публикации натурального материала - древесины бальзы.
Данная структура оказалась довольно сложной - с четырьмя лепестками и спиральной изогнутой формой. Именно такая геометрия позволяет конструкции эффективно деформироваться и поглощать энергию.
Полученные данные также позволили выявить некоторые общие закономерности для создания эффективных энергопоглощающих конструкций из разных материалов. Разработчики данного устройства считают, что это исследование показывает возможности роботизированных систем для ускоренной разработки новых материалов и форм с улучшенными свойствами.
Со своей стороны хотелось бы отметить, что принцип работы выглядит топорно. Приводя аналогию, по факту робот играет в поле чудес и тупо перебирает азбуку, не зная ни слов, ни их смыслов. Да, эта техника работает безотказно и надёжно, как швейцарские часы, но мне кажется, что это не научный подход.
Грибная кожа
В поисках альтернатив коже исследователи разработали новый метод выращивания заменителей из мицелия грибов на питательной среде пастообразной консистенции. Цель исследования - повысить доступность питательных веществ для мицелия, обеспечить масштабируемость и оптимизировать процессы культивирования.
В течение 21 дня использовалась цветочная питательная среда, устраняющая необходимость трудоёмкого сбора урожая. Тестировались два быстроколонизирующих и выносливых вида грибов: рейши и розовая вешенка. Изучалось влияние сшивающих агентов (глицерина, дубителя, лимонной кислоты, сернокислого магния) на прочность и растяжение. Проводился анализ с помощью сканирующей электронной и стереомикроскопии.
Данные продукты коммерческих методов приобретают эстетику, сравнимую с натуральной и искусственной кожей, благодаря гибридизации существующих методов окрашивания природными и синтетическими красителями, что демонстрируется на изученных матах.
Обычно кожа из мицелия производится путём выращивания гриба на жидкой или твёрдой среде либо в виде грибной биомассы. Твердофазная ферментация обеспечивает отличные условия роста, а жидкофазная - более высокие урожаи, но требует дополнительных манипуляций.
Разработанная питательная паста с высоким содержанием мелких питательных частиц позволяет быстрее выращивать более толстые маты по сравнению с агаром или жидкой средой. Также наблюдались преимущества при сборе урожая - достаточно прочные маты можно было снимать без разрезания.
В ходе тестов гриб рейши лучше рос на пастообразной среде, чем его собрат. Также результаты показали, что прочность на растяжение образцов всё ещё находится ниже, чем у искусственной и натуральной кожи. Для решения данного вопроса предлагаются армирование текстильными слоями, ламинирование для улучшения прочности, а также рассматриваются применения данного материала в различных строительных конструкциях, мебели, облицовке и пр.
Честно говоря, даже не знал, что из грибов в принципе делают кожзам, думаю плюсом такого материала будет его проницаемость воздуха и влаги, как у натуральной кожи, хотя если добавят ламинирование, то вряд ли.
Робот-дублёр микрохирургии
Sony продемонстрировала новую систему хирургического робота, предназначенную для микрохирургических операций. Отличительной особенностью этой разработки является возможность автоматического переключения между различными инструментами, что упрощает работу хирурга. Эффективность робота была успешно протестирована на животных.
Робот создан для оказания помощи в области супермикрохирургии - высокоспециализированном направлении, где хирурги оперируют на мельчайших кровеносных сосудах и нервах диаметром менее 1 мм. Подобные операции требуют невероятной точности движений и стабильности рук, поэтому микрохирургам приходится работать через микроскоп.
Применение хирургических роботов позволяет устранить необходимость в абсолютном физическом совершенстве хирурга. Робот выступает в роли телеоперационного инструмента, увеличивая изображение и уменьшая амплитуду движений рук оператора, что расширяет круг специалистов, способных выполнять подобные операции.
Прототип Sony представляет собой устройство дистанционного управления с низкой задержкой. Хирург использует пару чувствительных контроллеров в форме ручек и наблюдает за процессом через стереоскопическую 4K 3D-камеру, изображение которой передаётся на OLED-экраны. Уникальная особенность робота - способность автоматически менять инструменты за 10 секунд, что минимизирует перерывы в работе.
По отзывам врачей, протестировавших робота, его движения полностью соответствуют командам оператора, создавая ощущение единства с системой. Неспециализированный медицинский персонал смог успешно выполнить операции по соединению сосудов диаметром 0,6 мм, на которые опытным хирургам требуются месяцы и годы тренировок.
Первая генная терапия глухоты
Исследователи провели успешную генную терапию для лечения врождённой глухоты. Опал Сэнди из Великобритании, родившаяся с редким генетическим заболеванием, нарушающим передачу нервных импульсов от внутреннего уха к мозгу, стала первым ребёнком в мире, получившим это экспериментальное лечение.
В возрасте 11 месяцев Опал ввели генную терапию в правое ухо в больнице Адденбрука. Через 4 недели она начала реагировать на звуки даже при отключённом кохлеарном имплантате в левом ухе. Спустя 24 недели врачи подтвердили, что Опал приблизилась к нормальному уровню слышимости тихих звуков и речи в обработанном ухе.
Слуховая нейропатия возникает из-за мутаций в гене OTOF, кодирующем белок отоферлин, необходимый для связи волосковых клеток уха со слуховым нервом. Примерно 20 000 человек в некоторых европейских странах страдают от этого заболевания.
В ходе терапии безвредный вирус доставляет в улитку рабочую копию гена OTOF. Это позволяет восстановить передачу сигналов от уха к мозгу.
Исследование CHORD, начатое в 2023 году, направлено на оценку эффективности и безопасности данного метода лечения слуховой нейропатии у детей. Главный исследователь профессор Манохар Бэнс отметил впечатляющие результаты, превзошедшие ожидания.
Родители Опал подтвердили значительные улучшения в её восприятии звуков и речи после лечения. Теперь 18-месячная девочка может реагировать на голоса родителей и произносить простые слова.
Исследование CHORD проходит в три этапа с нарастающими дозами генной терапии. Всего планируется вовлечь 18 детей из США, Великобритании и Испании с последующим 5-летним наблюдением.
Криоконсервация мозга
Китайские учёные из Фуданьского университета разработали революционный метод криоконсервации тканей головного мозга под названием MEDY, позволяющий сохранять структуру и функции нейронов после замораживания и размораживания. Этот прорыв преодолевает одно из главных препятствий в изучении мозга человека - трудность поддержания жизнеспособности нервной ткани при долгосрочном хранении.
Метод MEDY основан на криоконсервирующем растворе, точный состав которого был тщательно подобран исследователями. Он включает метилцеллюлозу, этиленгликоль, диметилсульфоксид (ДМСО) и ингибитор рока-киназы под кодовым названием Y 27 632. Эта уникальная комбинация, по-видимому, обладает синергетическим эффектом, обеспечивая защиту клеток от повреждений, вызванных образованием кристаллов льда.
Эффективность MEDY была продемонстрирована на органоидах мозга - трёхмерных структурах, выращенных из стволовых клеток и имитирующих реальную мозговую ткань. После криоконсервации по этой методике и последующего размораживания органоиды сохраняли поразительную жизнеспособность - они демонстрировали нормальный рост, развитие различных типов клеток, поддержание функциональной активности и сохранение сложной структуры коры головного мозга. Более того, эти свойства сохранялись даже после 18 месяцев хранения в жидком азоте.
Помимо органоидов, учёные применили MEDY к реальной ткани мозга, полученной от пациента с эпилепсией. И в этом случае метод проявил выдающуюся эффективность - патологические особенности, характерные для заболевания, были надёжно сохранены после цикла замораживания-размораживания. Это, в свою очередь, открывает возможности для изучения нейродегенеративных заболеваний на аутентичных образцах человеческой ткани.
Это весьма полезная, и я бы даже сказал, реально прорывная технология. Минимум её возможностей уже был озвучен. Если учёным удастся её масштабировать, чтобы замораживать более крупные участки или даже цельный мозг, это будет что-то невероятное. Человечество сможет сохранять знания всех людей, когда-либо живущих после этого момента. Понятно, что это будет дорогое удовольствие, но мозг каких-то значимых учёных или просто личностей можно будет хранить до того момента, пока не найдут способ оцифровки. Но это пока звучит как фантастика, и будет звучать ещё минимум лет 10-20, а то и больше.
Супер-ноги для скафандра
Предстоящая миссия НАСА "Артемида" планирует отправить астронавтов обратно на Луну впервые более чем за 50 лет. Однако условия низкой гравитации и ограниченная подвижность в скафандрах создают риск падений, что может снизить продуктивность астронавтов.
Исследователи из MIT разработали инновационное решение - пару роботизированных так называемых "суперконечностей" (SuperLimbs). Эти конечности выдвигаются из рюкзака скафандра и предназначены для физической поддержки астронавта в случае падения, помогая ему быстро вернуться в вертикальное положение.
Система основана на предварительном изучении траекторий движений человека при попытке встать после падения в стеснённых условиях. Анализ показал общую последовательность переходов из одной "контрольной точки" в другую, характерную примерно для 80% людей.
Управляющий контроллер SuperLimbs запрограммирован следовать этой оптимальной траектории. В ходе экспериментов с прототипом добровольцы в ограничивающих движения костюмах могли вставать с существенно меньшими усилиями при помощи роботизированных конечностей по сравнению с самостоятельными попытками.
"Ощущается, словно дополнительная сила помогает подняться, - делится впечатлениями один из участников теста Эрик Бальестерос. - Представьте, что на вас рюкзак, а кто-то хватает вас сверху и подтягивает. Со временем это становится естественным".
Следующим шагом станет интеграция усовершенствованной версии SuperLimbs с костюмами астронавтов и тестирование в условиях пониженной гравитации. Ожидается, что роботизированные конечности не только помогут восстанавливаться после падений, но и сократят физические нагрузки, позволяя астронавтам работать более продуктивно, расходуя меньше кислорода.
Starlink на обычных смартфонах
SpaceX впервые продемонстрировала возможность совершать видеозвонки между обычными смартфонами через спутниковую систему Starlink. В видео, опубликованном в соцсети X (бывший Twitter), показан видеозвонок между двумя сотрудниками компании, находящимися неподалеку от штаб-квартиры в Редмонде.
Ключевой особенностью является то, что для видеосвязи использовались немодифицированные смартфоны на базе Android, напрямую подключенные к спутникам Starlink с технологией прямой сотовой связи (Direct to Cell). При этом качество видео было приемлемым, несмотря на передачу сигнала через спутники на орбите.
По словам старшего директора по проектированию спутников Бена Лонгмайера, такая демонстрация стала возможной благодаря увеличению группировки спутников Starlink с поддержкой сотовой связи с 6 до 38 аппаратов. Это позволило повысить скорость передачи данных для смартфонов до 17 Мбит/с.
Технология Direct to Cell позволит клиентам мобильного оператора T-Mobile использовать смартфоны для звонков, обмена сообщениями и доступа в интернет в удаленных районах вне зоны покрытия обычных сотовых вышек. SpaceX планирует запустить соответствующий коммерческий сервис в США до конца 2023 года после получения разрешения от Федеральной комиссии по связи (FCC).
Однако некоторые конкуренты, такие как Omnispace, выражают обеспокоенность по поводу потенциальных радиопомех от системы Starlink и призывают FCC приостановить тестирование SpaceX. Тем не менее, успешная демонстрация видеосвязи может помочь убедить регулирующие органы в безопасности развертывания сотовой связи через Starlink.
Сталь + Медь против бактерий
Исследователи из Технологического института Джорджии предложили новый подход для создания противомикробных поверхностей на основе нержавеющей стали без использования антибиотиков. Это может помочь бороться с распространением бактериальных инфекций и снизить риск развития устойчивости к лекарственным препаратам.
В разработанной технологии применяется электрохимическое травление для формирования на стальной поверхности игольчатых наноструктур. Они способны прокалывать клеточные мембраны бактерий. Затем, посредством второго электрохимического процесса, на поверхность наносится тонкий слой ионов меди, обладающей природными антибактериальными свойствами.
Совместное действие наноигл и ионов меди позволяет эффективно уничтожать как грамположительные (например, стафилококк), так и грамотрицательные (кишечная палочка) бактерии. В экспериментах наблюдалось сокращение количества первых и вторых на 97 и 99% соответственно.
Ключевым преимуществом разработанного материала является его низкая стоимость по сравнению с массивным применением меди. При этом обеспечивается высокая антибактериальная активность за счет синергии наноструктурированной поверхности и тонкого медного покрытия.
Потенциальные области применения модифицированной нержавеющей стали - изготовление медицинского инструментария, дверных ручек, перил и других поверхностей в местах массового скопления людей, а также в пищевой промышленности. Это позволит снизить необходимость использования антибиотиков и химических обеззараживающих средств, к которым бактерии постепенно вырабатывают устойчивость.
В дальнейшем ученые планируют изучить возможность применения разработанного материала для медицинских имплантатов с целью профилактики инфекционных осложнений.
Честно говоря, мне кажется, что метод будет иметь относительно небольшой период действия, так как подразумевается физический контакт, и во-первых, тончайший слой меди улетит как наждачкой спиленный, так и наноигольчатая структура заполируется до бугорков и уже не будет иметь антибактериального эффекта.
Спутниковый 5G в России
Российская компания "Бюро 1440" произвела запуск трех новых спутников связи миссии "Рассвет-2" на низкую околоземную орбиту. Это первые отечественные космические аппараты, использующие перспективный стандарт 5G NTN для организации связи с абонентами.
Разработка спутников заняла рекордно короткий срок - 14 месяцев. Они вдвое превосходят размеры и массу аппаратов предыдущей миссии "Рассвет-1" благодаря расширенной комплектации оборудованием, что позволит существенно повысить скорость и качество передачи данных.
В ходе первой миссии максимальная скорость составляла 48 Мбит/с при задержке всего 42 мс. Это обеспечивало возможность видеозвонков высокого качества и просмотра видео 4K в реальном времени - уровень, ранее недостижимый для российских спутниковых систем связи.
Целью проекта "Бюро 1440" является создание отечественной группировки для широкополосного спутникового интернета по всей России. Запуск коммерческого сервиса запланирован на 2027 год.
В Минцифры РФ отмечают большое значение проекта для развития цифровой инфраструктуры страны и называют его одной из ключевых инициатив по обеспечению быстрого и недорогого доступа в интернет. Министр Максут Шадаев высоко оценил энтузиазм и профессионализм команды "Бюро 1440".
Тестирование новых спутников продлится несколько месяцев для сбора данных, необходимых для развертывания планируемой группировки.
Скорость в 48 Мбит/с это конечно круто, тут в черте города миллионника не везде такие скорости есть, да и для сравнения Старлинк в позапрошлой новости выдаёт более чем в 2 раза меньше. Очень интересно, надеюсь, что с 27 годом не врут и мы реально сможем им пользоваться, хотя я сомневаюсь, что эта связь будет общедоступной.
Я кстати вытался устроиться туда работать, но моё образование (железнодорожное) им не понравилось XD
Высокотемпературная память
Исследователи из Пенсильванского университета разработали новый тип энергонезависимой памяти, способной работать при экстремально высоких температурах до 600°С. Это открывает возможности для создания устройств на базе искусственного интеллекта, предназначенных для работы в условиях высоких температур.
Обычные флэш-накопители на кремниевой основе начинают выходить из строя уже при 200°С из-за нестабильности электронов, хранящих данные. Ученые применили для изготовления памяти термостойкий материал - нитрид алюминия-скандия (AlScN). Его кристаллическая структура обеспечивает стабильность записи информации путем сохранения заданного электрического состояния ("0" или "1") даже после удаления внешнего электрического поля.
Конструкция устройства представляет собой структуру металл-изолятор-металл с тонким слоем AlScN толщиной 45 нм между никелевыми и платиновыми электродами. Такая конфигурация позволяет быстро переключаться между состояниями для записи и считывания данных на высоких скоростях.
В ходе тестирования разработанная память выдерживала 1 миллион циклов чтения/записи при 600°С, сохраняя стабильную работу более 60 часов. Это открывает перспективы ее использования в условиях повышенных температур - от нефтегазовой отрасли до космических исследований.
Ученые отмечают, что термостойкая память позволит интегрировать хранение данных с высокопроизводительными вычислениями на базе искусственного интеллекта, расширяя сферы его применения для анализа больших массивов информации в экстремальных средах.
Космолёт Dream Chaser полетит на МКС
Компания Sierra Space разработала космический самолет Dream Chaser, представляющий собой многоразовый крылатый аппарат для доставки грузов на Международную космическую станцию (МКС) и обратно. Его первый экземпляр Tenacity недавно прибыл в Космический центр Кеннеди для финальной подготовки к инаугуральному полету, назначенному на конец 2024 года.
Космоплан Dream Chaser имеет длину 9 метров и размах крыльев 4,6 метра. Его уникальная крылатая конструкция обеспечивает возможность доставлять грузы на низкую околоземную орбиту, а затем совершать посадку на ВПП в стиле космического челнока. Вместе с грузовым модулем Shooting Star он сможет доставлять до 5,2 тонны полезной нагрузки на МКС.
После запуска на ракете ULA Vulcan с космодрома на мысе Канаверал Tenacity продемонстрирует маневренность, после чего будет пристыкован к МКС роботизированной рукой Canadarm2. За 45 дней пребывания он разгрузит припасы, воду и научное оборудование. Затем он отстыкуется, сбросит грузовой модуль и автономно вернется на Землю, приземлившись в Кеннеди с возвращаемым грузом до 1,6 тонны.
Такая частично многоразовая транспортная система минимизирует расходы на доставку грузов. НАСА заключило контракт минимум на 7 миссий Dream Chaser для пополнения МКС в рамках расширения коммерческих снабженческих услуг. В перспективе продолжительность полетов может увеличиться с 45 до 75 суток.
Учёные сменили пол у эмбриона
Давайте напоследок окунёмся в биологию, а конкретно - в генную инженерию.
Ученые выяснили, что небольшие молекулы РНК, называемые микроРНК, играют неожиданно важную роль в определении пола у млекопитающих на самых ранних стадиях эмбрионального развития. В эксперименте на мышах было показано, что удаление группы из шести специфических микроРНК (miR-17~92) в эмбрионах с мужскими хромосомами XY приводит к тому, что они развиваются как самки.
В норме наличие Y-хромосомы с геном Sry запускает развитие по мужскому пути и формирование яичек. Однако в отсутствие микроРНК miR-17~92 экспрессия гена Sry задерживалась примерно на 12 часов. Это, в свою очередь, нарушало нормальную дифференцировку клеток Сертоли, которые необходимы для развития яичек.
Вместо этого, клетки-предшественники Сертоли в эмбрионах без miR-17~92 сначала экспрессировали одновременно и мужские, и женские маркеры, находясь в состоянии "полового замешательства". Но в итоге эти клетки дифференцировались в клетки яичников, а эмбрионы XY развивались как самки с яичниками и маткой.
Удивительно, что отсутствие всего лишь шести небольших микроРНК полностью переключало путь полового развития млекопитающего. Эти микроРНК крайне консервативны в эволюции и встречаются у всех позвоночных. Ученые предполагают, что они могут играть аналогичную критическую роль в детерминации пола и у других млекопитающих, включая человека.
Вообще геном - это настолько сложная и хрупкая вещь, что человечеству придется изучать и расшифровывать его механизмы еще очень и очень долго, возможно, это даже сложнее мироустройства в целом. Ведь это основа жизни, жизни, собранной из неживых составляющих. Лично меня это вводит в недоумение и складывает ощущение, будто законы мироздания, будь то физика или химия (хотя на атомном уровне это одно и то же), созданы таким образом, чтобы в конечном итоге всегда формировалась жизнь. И это осознание просто сводит с ума.
Небо зовёт, 1959 год. Иван Переверзев.
Прошло больше полувека, как нога первого человека вступила на поверхность естественного спутника Земли - Луны. Им стал Нил Армстронг. Вторым, кто вступил на Луну - стал Базз Олдрин. Оба этих астронавта были из США. Хотя, существует множество доказательств того, что полеты на Луну были, тем не менее, есть люди, которые совершенно не верят в то, что полеты были на самом деле. Их еще называют "теоретиками лунного заговора" или же просто "немогликами". А тех, кто верит в полеты на Луну - называют "могликами", а также "насарогами". Естественно, что между ними всегда идет вечный спор. Один из таких споров крутится вокруг взлета американцев с поверхности Луны.
Данная статья на нашем сайте.
Ну естественно, раз они туда сумели долететь, то значит и взлететь смогли, раз уж астронавты вернулись на Землю. Логично. Тем более, что существуют видео доказательства их взлета, снятые на телевизионную камеру, которая была установлена на лунный ровер и управлявшаяся оператором с Земли. Мы не будем говорить кто из них прав, а кто нет. Мы просто приведем научные факты, которые покажут вам то, что полеты американцев на Луну существовали на самом деле. Тем не менее, верить этим доводам научного объяснения или не верить - личное дело каждого. Теперь же по теме.
Сила притяжения на Луне в 6 раз слабее силы притяжения на Земле, то есть чтобы взлететь с Луны потребуется в разы меньше топлива, да и ракеты как таковой не нужно, которая необходима при взлете с Земли. Тем более, что радиус Луны в 3,7 раз меньше радиуса Земли. Так что, тут можем быть уверенными: с Луны американцы взлететь могли точно без особых проблем, даже для тех времен это было не сложно. Дополнительно ко всему сказанному скажем, что первая космическая скорость, которая должна быть у корабля на орбите вокруг Луны должна быть в 5 раз меньше, чем на орбите вокруг Земли. Получается так, что вокруг Земли первая космическая скорость должна составлять 8 километров в секунду, а на орбите Луны - 1,6 километров в секунду. Соответственно, как вы понимаете, для старта с поверхности Луны нужно меньше топлива и меньше скорости для выхода на орбиту вокруг Луны. Кстати, нужно запомнить один научный факт, что даже если необходимо в 5 раз меньше скорости, то это, ни в коем случае, не говорит о том, что ракета тоже должна быть в 5 раз легче. Нет. Ракета для старта с Луны может иметь вес в сотни раз меньше.
Место посадки "Аполлон-12", снятый индийской орбитальной станцией Чандраян-2
Обязательно, поговорим и про полезную нагрузку. Так вот, при старте с Луны полезная нагрузка "Аполлонов" не доходила и до 1 тонны, а составляла, в лучшем случае, килограммов 400, так как в нее входили два астронавта, топливо, да и килограммов 20 собранных ими с поверхности Луны камней. Так что зная о том, что необходимо в разы меньшая скорость для разгона до 1 космической скорости, в сотни раз меньшее количество топлива и небольшая полезная нагрузка - то нет ничего удивительного в том, что взлетная ступень посадочного аппарата американцев так легко взлетела с поверхности Луны. Ну и, конечно, как вы поняли, что с Земли к Луне отправляется ракета, полезная нагрузка которой составляет десятки тонн, большая часть которой топливо.
Кадры, сделанные экипажем "Аполлон-12" на Луне
Кстати, пару слов скажем и топливе. Некоторые не понимают, как американцам хватило на все топливо: а это и полет к Луне, замедление на ее орбите, посадка, взлет с поверхности, различные корректировки на самой орбите, обратный разгон к Земле с лунной орбиты и посадка на Землю. Так вот, тут вообще, может ответить любой человек, если включит голову. Астронавтов отправляли на Луну не просто так в неведении. Каждый момент выполнения программы полета на Луну был рассчитан еще на Земле десятками специалистов, тем более, нужно понимать, что работа над программой шла не один год. Поэтому, точно будьте уверенны, что был рассчитан каждый грамм топлива, который так нужен в космосе. Так что на Земле в ракету, в сам космический корабль, в посадочный корабль и взлетный модуль специалисты НАСА залили столько топлива, сколько было необходимо. Возможно, в космический корабль было залито побольше, так сказать, резервного топлива, на всякий случай, чтобы у астронавтов была гарантированная возможность вернуться домой.
Панорама лунной поверхности, сделанная экипажем "Аполлон-16"
Тем не менее, есть разговоры, что без стартового сооружения американцы тоже не смогли бы взлететь с Луны. Но это на Земле нужны сложные сооружения, так как и ракеты в сотни раз больше. А для старта с Луны сложных сооружений не нужно. Тем более, что астронавты НАСА привезли стартовый "стол" с собой с Земли. Им стала посадочная платформа, которая осталась на поверхности Луны после старта взлетного модуля с Луны после окончания научной миссии. Чтобы было понятно, посадочная платформа - это нижняя часть посадочного корабля, та что с опорами для посадки. Так что, если опустить на Луну к местам посадок "Аполлонов" космические аппараты с камерами, то мы точно обнаружим там оставшиеся посадочные платформы, оставленное там научное оборудование и американские флаги.
Если Вам понравилась статья - поставьте лайк. Много наших материалов вы найдете на нашем сайте. Будем рады, если вы его посетите. Ваша подписка очень важна нам: Пикабу, канал в Телеграмм, сообщество в ВК, YouTube, а также сообщество в Пикабу "Все о космосе". Всё это помогает развитию нашего проекта "Журнал Фактов".
Мы называем «пустой» банку, из которой съедено всё варенье. Но с точки зрения физики она не пустая. В ней есть воздух, и этот воздух сколько-то весит. А если откачать из этой банки весь воздух и вообще всё-всё-всё, чтобы внутри остался абсолютный вакуум? Что тогда? Ведь вакуум ничего не весит?
Давайте вспомним, что существуют две физики, причём очень непохожие друг на друга – классическая физика (та самая, которую изучают в школе) и квантовая физика.
Что будет, если мы разгоним до сверхбольшой скорости две малые элементарные частицы, скажем, два электрона, а потом столкнём их друг с другом? С ними ничего не случится, они останутся такими же, как были. Но при столкновении родится несколько новых элементарных частиц! Откуда? Из ниоткуда!
Сколько именно частиц родится и каких? А это зависит только от скорости электронов. Чем она будет выше, чем ближе она будет к скорости света в вакууме (примерно 300 000 километров в секунду), тем больше частиц вещества будет рождено при столкновении. И в теории при столкновении всего лишь двух крохотных электронов может родиться миллион частиц. Миллиард. Квадриллион. Из столкновения двух электронов может родиться целая вселенная!
Поверить в такое «просто так», на интуитивном уровне, не получится. Тем не менее, так оно и есть.
Но может быть и по-другому. Допустим, летят друг другу навстречу электрон и другая элементарная частица – позитрон. Сталкиваются – и... Исчезают! Мы видим яркую вспышку – при столкновении рождаются две частицы света, два фотона. А сами электрон и позитрон исчезают в никуда, аннигилируют, как говорят учёные. Слово «аннигиляция» происходит от латинского «нигиль», то есть «ничто». От электронов не останется никаких осколков или обломков – они именно исчезнут. Как в сказке.
Что же разделяет классическую физику и квантовую? Классическая физика – это физика «большого мира», макромира. А квантовая физика – это физика микромира, мира, в котором всё вокруг немыслимо маленького размера, мира, в котором все события происходят за невообразимо короткое время, мира, в котором скорости движения запредельно огромны.
Классическую физику можно представить в виде куклы-матрёшки: внутри самой большой матрёшки спрятана матрёшка поменьше, потом ещё поменьше, и так далее – но по сути у всех этих «матрёшек» свойства одинаковы, они подчиняются одним и тем же законам. Например, закону сохранения энергии: «энергия не возникает из ниоткуда и не исчезает в никуда». Ну, или «из ничего не выйдет ничего».
А вот квантовая физика – совершенно иное. И очень многие законы «нормальной» физики в квантовой физике не работают или работают, но совсем не так... В частности, в квантовой физике пустоту можно взвесить!
Чтобы взвесить пустоту, сперва немножко подготовимся. Начнём вот с чего. А знаете ли вы, что такое «поле»? В научном смысле? В физике, в математике? В этом нет ничего сложного: полем называется какой-то объект, каждой точке которого приписано определённое число. Возьмём, например, кусочек листа из тетради в клетку, и в каждой клеточке напишем число.
Такая штука называется "скалярное поле"
Чем-то напоминает поле для какой-то настольной игры, правда? Вот то, что мы сейчас нарисовали, и называется полем. Более научно – скалярным полем. Слово «скаляр» происходит от латинского слова «скала», то есть «лестница» (отсюда же наше слово «шкала» – на линейке, на термометре и так далее).
А если мы в каждой клеточке не напишем число, а нарисуем стрелочку-направление? Или, как любят говорить учёные, «вектор» (по-латыни слово «вектор» буквально означает «носильщик», «транспортировщик»)? Что у нас получится – тоже поле? Совершенно верно, это тоже поле. Только уже не скалярное, а векторное.
А это уже векторное поле
А если мы в каждую клеточку листа «впихнём» какой-нибудь сложный объект? Скажем, у математиков и физиков большой любовью пользуются «суперчисла», которые называются «матрицы» и «тензоры». Что если мы впишем в каждую клетку матрицу или тензор? Что у нас получится? Да тоже поле. С матрицами – матричное поле. С тензорами – тензорное поле. Всё как в деревне: сеем пшеницу – будет пшеничное поле. Сеем картошку – картофельное. Сеем рис – рисовое. Так что ничего сложного!
Само собой, реальные физические поля – в отличие от тетрадного листа – никаких чисел или векторов нам не показывают, потому что они невидимы. Тем не менее, в каждой точке поля существует некая величина (скажем, сила), которую можно обнаружить, увидеть и даже измерить. Скажем, собрались вы искупаться в ванной. А чтобы было весело и не скучно, взяли с собой резиновый мячик (или другую маленькую игрушку) и пустую пластиковую бутылку. Наполняем бутылку, потом под водой резко сжимаем её – и любуемся, как под действием абсолютно невидимой водяной струи мячик вдруг «сам по себе» отпрыгивает на другой край ванной! Невидимая под водой струя – это грубый, но наглядный пример того самого поля (силового поля из фантастических книжек): в каждой точке внутри ванной каждая крохотная частичка воды движется с определённой скоростью, то есть обладает импульсом, силой (эту силу можно даже измерить и написать «в клеточке» на бумажке). Снаружи мы этого не видим, но брошенный в ванну мячик под действием множества таких сил начинает двигаться!
Но... Почему мы назвали этот пример «грубым»? Потому что – вы сами прекрасно это понимаете! – мячик движется под действием потока воды, в общем случае – какого-то вещества. Если мы вместе с мячиком и пластиковой бутылкой вдруг перенесёмся в космическое пространство (где нет ни воды, ни воздуха, где царит абсолютная пустота, то есть вакуум), то «погонять» мячик у нас уже не выйдет – сколько мы ни будем сжимать-разжимать бутылку, игрушка даже с места не сдвинется. Потому что вещества вокруг нет!
А вот настоящее физическое поле – дело другое, ему вещество совершенно не требуется! Скажем, магнитное поле. Самый обыкновенный магнитик для холодильника будет прекрасно работать и в воде, и в воздухе, и в вакууме космоса! Потому что магнитному полю никакое вещество, никакое «рабочее тело» не требуется. Как такое может быть, как можно действовать «сквозь абсолютное ничто» – об этом немного погодя, хорошо?
Итак, магнитное поле – его нельзя увидеть, нельзя услышать, невозможно потрогать или понюхать. Тем не менее, оно есть, оно реально, оно обладает силой! Достаточно поднести к магниту гвоздь, ключ или другой металлический предмет – и вы сразу же почувствуете ту самую силу. А мощный магнит вообще может вырвать металлический предмет у человека из рук или даже поднять настоящий автомобиль!
Проведём простой классический опыт, который много раз был описан в учебниках: насыплем на бумажный лист горсть железных опилок и поднесём с другой стороны магнит. Опилки тут же «нарисуют картинку», вытянутся в тонкие линии – то есть соберутся вдоль силовых линий магнитного поля.
Силовые линии магнитного поля видны благодаря железным опилкам
Мы не можем увидеть само магнитное поле, но можем видеть направление его силы, его воображаемые стрелочки-векторы. Так что магнитное поле – да, абсолютно правильно, это векторное поле, если вы уже сами об этом догадались, то просто молодцы!
Когда я пошёл в младшую школу, на рукаве моей формы был шеврон – красный, с раскрытой книгой и солнышком. А когда перешёл из младшей в среднюю, шевроны у нас стали другими – синими, а на фоне солнышка появился какой-то странный «цветочек». Учительница быстро объяснила нам, что это никакой не цветочек, а атом – в центре атомное ядро, вокруг которого по орбитам летают электроны.
Шевроны (нарукавные нашивки) старой школьной формы
Между прочим, во многих книгах так атомы изображают до сих пор – с шариками-электронами, которые вращаются вокруг ядра по орбитам, в точности как планеты вокруг Солнца.
Это не очень правильная картинка (с точки зрения современной науки), но зато простая, понятная и наглядная, так что мы воспользуемся именно ей. Итак, каждый атом содержит центральное ядро, вокруг которого летают маленькие отрицательные электроны. Самый простой атом – это атом водорода: у него всего лишь один отрицательный («-») электрон, и в ядре всего лишь один положительный («+») протон.
Модель атома водорода
Глядя на эту картинку, физики уже давно задались вопросом: а какая же сила заставляет электрон никуда не улетать, а вращаться вокруг протона? Земля вращается вокруг Солнца благодаря притяжению, гравитации. Может быть, и электрон тоже притягивается к протону гравитацией? Расчёты сразу же показали – нет, этого не может быть. Значит, тут работает какая-то другая сила. А какая?
Нетрудно сообразить – это сила магнитная, точнее, электромагнитная! В магните «минус» всегда притягивается к «плюсу», верно? Вот и «минусовый» (то есть отрицательно заряженный) электрон точно так же притягивается к «плюсовому» (положительно заряженному) протону.
Та же самая модель атома водорода
А это означает, что между электроном и протоном, то есть ядром атома, существует электромагнитное поле. С точки зрения школьной, то есть классической, физики электромагнитное поле ни в каком вещественном «носителе» не нуждается – оно просто существует, и баста! Однако, как мы уже говорили, с точки зрения «другой» физики, то есть квантовой, «всё всегда не так».
В квантовой физике для того, чтобы существовало поле, обязательно нужна некая элементарная частица, которую учёные называют калибровочный бозон... А расчёты показали, что калибровочный бозон электромагнитного поля внутри атома физикам давно известен – это уже упоминавшийся нами квант электромагнитного излучения, «частица света», то есть фотон!
С точки зрения расчётов и формул квантовой физики электрон «привязан» к ядру потому, что испускает фотон, который летит к протону и поглощается. Затем протон, в свою очередь, испускает фотон, который летит к электрону и тоже поглощается. Если бы этого фотона не существовало, то атом бы развалился, рассыпался на составные части.
Это как будто игра двух детей в настольный теннис – играть в эту игру можно только если есть мячик. Без мячика в теннис не поиграешь... В смысле, если протон и электрон не будут постоянно «играть в теннис» фотоном, то не будет и атома...
Но – и тут многие учёные схватились за головы! – при этом нарушается чуть ли не самый главный закон физики, а именно закон сохранения энергии. С точки зрения этого закона фотон не может испуститься «сам по себе», для этого нужна энергия извне, «толчок», «пинок». А никакого поступления энергии снаружи нет. А атом водорода спокойно себе существует.
В итоге физики пришли вот к какому выводу: протон и электрон обмениваются фотоном с немыслимой скоростью. Всего за одну секунду «мячик»-фотон перелетает от одного «игрока» к другому триллион миллиардов раз (цифрами: 1 000 000 000 000 000 000 000).
И вот в масштабах такого микроскопически малого времени начинают изо всех сил работать законы квантовой механики – в таких случаях закон сохранения... не работает! Если быть совсем-совсем точным, то работает, но уже «немножко не так», «с ошибками». Результатом этих «ошибок» и является рождение «из ничего» фотона. Физикам эта особенность показалась настолько примечательной, что такие фотоны (и вообще такие частицы) стали называть виртуальными.
Слово «виртуальный» вам наверняка знакомо. Изначально слово «виртуальный» означало «действующий», «сильный», «способный произвести эффект», оно происходит от латинского слова «вир» – то есть «мужчина». Но уже в XV веке это слово приобрело другой оттенок – слово «виртуальный» стало обозначать «нечто, производящее какой-то эффект, но при этом не существующее в действительности».
Физики пользуются словом «виртуальный» уже почти 100 лет, то есть с 1924 года. Внутри атома водорода происходит постоянный обмен виртуальными фотонами – именно благодаря этому существует электромагнитное поле, и электрон «не убегает» от атомного ядра...
Но если такие виртуальные частицы существуют внутри атома, – рассудили учёные, – то почему бы им не существовать и вообще везде? Ведь тогда получается, что тот самый вакуум является «абсолютной пустотой» только с точки зрения классической физики. А с точки зрения квантовой он совсем не пуст! В каждой его точке постоянно рождаются пары виртуальных частиц и античастиц – например, электрон и позитрон.
Эта пара частиц рождается «из ничего», какое-то время «живёт», а затем сталкивается друг с другом и исчезает – аннигилирует! – «в никуда». Без выделения энергии в окружающую среду. Этот совершенно невообразимый бурлящий «коктейль» из виртуальных частиц назвали квантовым вакуумом.
Рождение и аннигиляция виртуальной пары частиц в квантовом вакууме
Квантовый вакуум можно сравнить со спальней в детском лагере. Тихий час, детишки из младшего отряда мирно спят, закрыв глазки и укрывшись одеялками; тут вожатую срочно вызывают к начальнику, она уходит... Немедленно начинается жуткий тарарам, беготня, визг! Кто-то прыгает на матрасе, как на батуте, кто-то дерётся подушками, кто-то, завернувшись в простыню, изображает привидение. Но вот на тропинке появилась вожатая. «Вожатка идёт!!!» – раздаётся клич, и тут же дети разбегаются по кроватям, накрываются одеялами и закрывают глаза. Вернувшаяся вожатая чуть не плачет от умиления – какие же у неё в отряде примерные детки.
Вот и квантовый вакуум – казалось бы, абсолютная пустота. В которой ничего нет. Но на самом деле там постоянный кавардак, и в каждой точке триллион миллиардов раз в секунду рождаются и аннигилируют пары виртуальных частиц! Учёные назвали этот механизм флуктуациями квантового вакуума или просто квантовыми флуктуациями.
(Слово «флуктуация» тоже латинское, и означает «колебание, отклонение, волнообразное движение».)
Сперва физики считали, что квантовый вакуум, квантовые флуктуации и виртуальные частицы – это чистой воды выдумка, игра ума, просто удобная математическая модель для вычислений. Что в реальности виртуальных частиц не существует, что виртуальный фотон или электрон никогда не сможет превратиться в настоящий, проявить реальное наблюдаемое со стороны действие. Но в 1948 году голландский физик Хендрик Казимир сделал очень важное открытие.
Если в вакууме разместить две отполированные параллельные пластины – причём очень близко – тогда внутри пространства между ними квантовых флуктуаций будет происходить меньше, чем снаружи. И тогда «из ничего», «из вакуума», образуется сила, которая будет притягивать пластины друг к другу! Учёные обрадовались – у них появилась возможность произвести критический эксперимент, то есть понять, являются ли виртуальные частицы чисто виртуальными «формулами на бумажке», или же они всё-таки реальны?
В 1958 году опыт был поставлен. Эффект Казимира действительно существовал! Виртуальные частицы оказались реальностью! Они были настоящими!!! Казавшийся абсолютно пустым вакуум («ничто») оказался буквально «под завязку» нашпигован энергией!
Но можно ли эту энергию из вакуума каким-то образом «достать», «извлечь»? На помощь пришла астрономия. В 1973 году советские учёные Алексей Старобинский и Яков Зельдович предсказали, что энергию из квантового вакуума могут извлекать особенные звёзды, а именно вращающиеся чёрные дыры!
Идея советских исследователей очень понравилась английскому физику-теоретику Стивену Хокингу – и в 1975 году он снабдил её математическим аппаратом, произвёл расчёты и показал, что «выжимать» вакуум могут любые чёрные дыры (а не только те, которые вращаются). Открытое новое излучение назвали излучением Хокинга.
Стивен Хокинг на обложке журнала "Лучик", № 9, 2021 год
Как возникает излучение Хокинга от чёрной дыры? Вы, наверное, читали или слышали, что чёрная дыра – это звезда, гравитационные силы которой настолько огромны, что ничто – даже свет! – не может от этой звезды «убежать». Чёрная дыра потому и называется чёрная – что она реально чёрная, чернее самой чёрной черноты. И вдруг – от такой вот дыры – излучение? Но как?! Этого же не может быть...
Ну да. В обычной физике такого быть не может. Но в квантовой – сколько угодно (в какой по счёту раз мы это повторяем?).
У каждой чёрной дыры существует граница, «рубеж, из-за которого нет возврата», который в физике называется горизонтом событий. Всё, что неосторожно попадает под горизонт событий, безжалостно засасывается колоссальным притяжением чёрной дыры, «попадает в сингулярность».
Но чёрную дыру окружает квантовый вакуум, в котором постоянно происходят флуктуации, то есть рождение пар виртуальных частиц. Как мы уже говорили, существуют эти частицы ничтожно малое время. Время-то ничтожно малое, практически неуловимое – но и движутся наши частицы со скоростью света! Поэтому за то самое ничтожное время могут успеть пролететь весьма солидное расстояние – порядка нескольких сантиметров. А этого, оказывается, вполне достаточно для того, чтобы случилось самое удивительное на свете...
Если пара частиц возникла вблизи горизонта событий, то в движении одна из двух частиц может случайно провалиться под горизонт. А вторая – остаться над горизонтом. Тогда первую частицу «засосёт в сингулярность», а вторая полетит в окружающее пространство! И с точки зрения стороннего наблюдателя это будет выглядеть, как рождение чёрной дырой частицы.
А поскольку виртуальные пары частиц в квантовом вакууме рождаются постоянно (повторим: триллион миллиардов раз в секунду), то в итоге получается самое настоящее излучение! У которого есть температура!
Расчёты показывают, что чем массивнее чёрная дыра – тем холоднее её излучение Хокинга. Скажем, чёрная дыра массой в шесть масс Солнца будет «нагреваться» до температуры всего лишь в одну стомиллионную долю градуса. Но если чёрная дыра будет меньшей массы?
Оказывается, чёрная дыра массой в два миллиона раз легче массы нашей Земли из-за излучения Хокинга приобрела бы температуру около 7200 градусов, то есть чёрная дыра была бы раскалённой добела!
«Этого не может быть потому что этого не может быть никогда» (как писал помещик Семи-Булатов в рассказе А.П. Чехова «Письмо к учёному соседу»), однако, друзья мои, это квантовая физика.
И чёрная дыра ослепительно-белого цвета, чёрная дыра ярче Солнца, «три синих-синих озера малинового цвета» – да пожалуйста, сколько хотите. Более того, в процессе излучения такая «мини-чёрная дыра» теряет массу, «испаряется» всё быстрее и быстрее, и, в конце концов, взрывается, выбрасывая энергию, сравнимую со взрывом примерно 1 миллиона водородных бомб!
Кстати, взрыв в 1 миллион водородных бомб (мощностью, скажем, в 1 мегатонну каждая) – это звучит страшно и пугающе... для Земли и людей. А вот для космоса такой взрыв – это так, «мыльный пузырь лопнул», пустячок, имейте в виду.
Тем не менее, взрыв – это выделение энергии. А что, если эту энергию получится «обуздать», скажем, как у людей получилось с атомной энергией? Во всяком случае, теоретически создать «чёрно-дырную электростанцию», генератор электричества или даже ракетный двигатель, работающий на «микро чёрных дырах», вполне реально. И уже во многих фантастических рассказах и видеоиграх в том или ином виде можно встретить «сингулярный реактор», «генератор сингулярности», который как раз извлекает «скрытую энергию вакуума» из чёрных дыр сверхмалой массы. Фантастика? Конечно. Однако в науке бывает и так, что рано или поздно фантастика превращается в реальность.
Напоследок – страшная тайна и настоящая научная загадка. Многие думают, что наукой раскрыты уже все-все-все тайны природы, что «все важные открытия уже сделаны», и осталось только «уточнить некоторые детали». Так вот, это не так. И одна из самых «кричащих» загадок современной науки – это количество энергии, скрытой внутри вакуума.
Квантовый вакуум содержит энергию – это, надеемся, вы уже поняли. Но сколько именно её внутри?
С одной стороны, энергию в вакууме можно оценить по астрономическим наблюдениям – и они дают значение примерно в 1 джоуль на кубический километр. Подставим это значение в самую знаменитую формулу Эйнштейна (да-да, та самая «е равно эм цэ квадрат»), и получим эквивалентную плотность вакуума: она равняется примерно 1.1 килограмма на 1 миллиард кубических километров.
Вы можете усмехнуться – мало! Вот и нет. Для масштабов космоса это очень большая цифра! Скажем, куб вакуума со стороной, равной расстоянию от Земли до Луны, при такой ничтожной плотности будет весить... примерно 60 тонн! Вот мы и «взвесили пустоту».
Но вот в чём загвоздка. Дело в том, что количество энергии вакуума можно посчитать другим путём, теоретически, по обычным формулам квантовой физики из учебника... И вот тут у нас начинается, как говорил капитан Врунгель, «непоправимый скандал»: по формулам это значение оказывается совершенно другим – порядка 10 в 113-й степени джоулей на 1 кубический метр. То есть значение, которое предсказывает теория, и значение, которое наблюдается на практике (в природе), отличаются в...
триллион триллионов триллионов триллионов триллионов триллионов триллионов триллионов триллионов триллионов раз!
Это число, у которого впереди единица, а за ней – сто двадцать нулей. Ничего себе ошибочка! Вот это погрешность! Проблема эта называется «проблемой космологической постоянной», и это одна из самых болезненных нерешённых проблем современной физики. Настоящая жгучая тайна! И какие открытия нам и вообще мировой науке обещает решение этой загадки – трудно даже вообразить. Не желаете ли заняться?
Полистать журнал "Лучик" можно здесь
Подписаться с доставкой в почтовый ящик – на сайте Почты России
Купить – на Wldberries
Скачать несколько номеров бесплатно – здесь
Я автор книги о науке и космологии под названием "Релятивистская Вселенная и сила". Несколько лет назад я начал с неудовлетворенности тем, что современная наука чрезмерно сосредоточена на математике. В частности, я начал проверять вещи сам, когда стал свидетелем того, как современная космология пришла к софистическому выводу, что расширение Вселенной превышает скорость света, что напрямую противоречит специальной теории относительности. Это привело меня в долгое путешествие.
В результате мне удалось решить несколько нерешенных вопросов в космологии, теории гравитации, электромагнетизме и специальной теории относительности. Я последовательно собрал эти решения, добавив базовые знания, события и свои впечатления, и превратил их в книгу под названием «Релятивистская Вселенная и силы» (ISBN 979-8865126171) или «상대론 적 우주와 힘» (ISBN 9791172187644). Теперь я хотел бы представить некоторые части этой работы, которыми следует широко поделиться со всем миром.
Этот текст почти идентичен записи в блоге по адресу https://www.kyceye.name/2024/05/07/summary-of-the-academic-s... . Если вы обратитесь к этой записи, то сможете увидеть различные формулы и ссылки более подробно.
Мое первое открытие изложено по адресу https://www.kyceye.name/2024/04/16/cosmological-principle-ex.... Это краткое изложение взято из раздела «Специальная релятивистская космология» или «특수상대론적 우주론» моей книги и подробно описывает, как «космологический принцип» можно объяснить с помощью специальной теории относительности. В трех измерениях я продемонстрировал, что когда распределение плотности материи во Вселенной, выраженное расстоянием, скоростью удаления или красным смещением, следует определенному (хотя, естественно, идентичному с каждой точки зрения) распределению, космологический принцип выполняется во всех инерциальных системах отсчета, происходящих из начальная сингулярность Большого взрыва. Хотя Артур Милн достиг этого в одном измерении в 1930-х годах, я первый, кто доказал это в трехмерном пространстве нашей реальной Вселенной.
Я понял, что результат объяснения Вселенной с помощью специальной теории относительности подрывает неизбежность общей теории относительности, заставляя меня подвергать сомнению общую теорию относительности. Следовательно, я попытался проверить, могу ли я объяснить три первоначальных доказательства общей теории относительности, основанные на специальной теории относительности и максвелловской гравитации, которые были физическими знаниями до появления общей теории относительности, и мне это также удалось.
Хотя объяснения замедления времени и отклонения света из-за специальной релятивистской гравитации, включенные в мою книгу, не доказывают окончательно ошибочность общей теории относительности, мое решение проблемы продвижения перигелия Меркурия заслуживает особого внимания. Краткое описание этого открытия можно найти по адресу https://www.kyceye.name/2024/04/14/mercurys-perihelion-advan.... Я обнаружил, что проблему продвижения перигелия Меркурия можно решить, не прибегая к каким-либо математическим уловкам, просто используя основные уравнения движения и применив несколько специальных релятивистских поправок к ускорению в симуляциях.
Существует пять поправок: эффект изменения наблюдаемой массы из-за гравитационного поля, эффект временной задержки, вызванный гравитационным полем, эффект вращения Вигнера, компонента индуцированного ускорения из-за специального релятивистского выражения силы и эффект релятивистского увеличения инерционной массы. Последний эффект, релятивистское увеличение инерционной массы, противоречит принципу эквивалентности, принятому общей теорией относительности. Этот вывод несовместим с общей теорией относительности, тем самым указывая на то, что общая теория относительности неверна. Когда результаты специальной теории относительности и общей теории относительности конфликтуют, естественно выбирать результаты специальной теории относительности.
Мои третье и четвертое открытия суммированы по адресу https://www.kyceye.name/2024/04/14/answering-laplaces-proble.... Лаплас поставил проблему в 1805 году, отметив, что сила, передаваемая с конечной скоростью света, повлияет на стабильность планетарных или лунных орбит. Чтобы Луна продемонстрировала свой нынешний уровень орбитальной стабильности, скорость передачи гравитации должна быть как минимум в 7 миллионов раз выше скорости света. Однако, согласно теории относительности, никакая информация не может перемещаться быстрее света, что требует объяснения орбитальной стабильности силами, передаваемыми со скоростью света. Хотя грубые предположения по этому вопросу были возможны со времен Эдварда Перселла, для полного объяснения требовалась практическая форма формулы Фейнмана, которую я нашел, что сделало мое объяснение первым, полностью решающим эту проблему.
Я полностью решил эту проблему с помощью Максвелловской гравитации. В процессе этого я успешно переосмыслил и преобразовал формулы Фейнмана и Гриффитса в более практичные формы. Согласно максвелловской гравитации, которая использует тот же формат уравнений, что и электромагнетизм, эффект конечной скорости передачи силы действует так, что потребляет орбитальную энергию. Я подтвердил, что этот эффект всегда меньше или равен потере орбитальной энергии, вызванной излучением гравитационных волн. Таким образом, я обнаружил, что потеря энергии из-за не бесконечной скорости передачи силы затмевается потерей энергии из-за излучения волн (электромагнитных волн и гравитационных волн) из силового поля. Это служит доказательством против общей теории относительности. Потеря энергии на орбите, рассчитанная по излучению гравитационных волн с использованием общей теории относительности (см. формулу расчета, используемую в теории излучения гравитационных волн от пары нейтронных звезд PSR B1913+16, за которую была присуждена Нобелевская премия в 1993 году), чрезмерно мала по сравнению со значением, полученным с помощью максвелловской гравитации. Следовательно, общая теория относительности не может использовать такое объяснение. Даже если предположить маловероятный сценарий, что разные математические подходы применимы к каждой силе, это приведет к абсурдному прогнозу, что положение источника, воспринимаемое гравитационной силой и электромагнитной силой, будет различаться. Поэтому общая теория относительности не является законным продолжением специальной теории относительности.
Документ по адресу https://www.kyceye.name/2024/04/14/relativistic-consistency-... суммирует мои дополнительные открытия. После открытия теории относительности и осознания того, что физические законы действуют одинаково во всех инерциальных системах отсчета, в электромагнетизме возникла особая проблема. Когда один заряд ускоряется за счет электромагнитного поля, возникающего от другого движущегося заряда, поле меняется из-за различного движения заряда-источника при наблюдении из разных инерциальных систем. Следовательно, электромагнетизм приходит к выводу, что ускорение затронутого заряда оказывается различным в разных инерциальных системах отсчета. Специальная теория относительности предсказывает, что при преобразовании этих ускорений между инерциальными системами отсчета они должны соответствовать ускорению, вызванному электромагнитным полем из-за движения заряда в каждой соответствующей системе отсчета. Известно, что это справедливо для случая, когда исходный заряд находится в равномерном движении, а затронутый заряд движется параллельно ему из-за воздействия электрического и магнитного полей, как описано формулой Перселла. (Обратитесь к книге Перселла «Электричество и магнетизм», раздел 5.9, «Взаимодействие между движущимся зарядом и другими движущимися зарядами», и книге Гриффитса «Введение в электродинамику», глава 12, «Электродинамика и теория относительности», задача 12.46.) Однако это было неизвестно, справедливо ли это, когда затронутый заряд находится в любом произвольном положении и движении относительно исходного заряда.
Я вывел новую практическую форму формулы электрического поля (сохранив неизменной связь между магнитным и электрическим полями). Эта формула учитывает произвольное движение заряда-источника, включая его скорость и ускорение, что позволяет нам рассчитывать взаимодействие между двумя зарядами в произвольном движении. Этот расчет также был предназначен для проверки предположений специальной теории относительности и подтверждения правильности выведенной мной практической формулы электрического поля. В результате я подтвердил, что движение заряда, наблюдаемое в трех инерциальных системах отсчета — системе отсчета неподвижного наблюдателя, системе отсчета заряда-источника и системе отсчета подверженного заряда, — точно соответствует движению, предсказанному электромагнитным полем, наблюдаемым в каждой из этих систем. Движение заряда-источника включало произвольное ускорение. Благодаря этому расчету, я первым продемонстрировал релятивистскую согласованность силы, обусловленной электромагнетизмом, решив одну из незавершенных частей головоломки теории относительности и электромагнетизма.
Мои результаты в этих четырех областях демонстрируют согласованное соответствие, и поскольку неверные теории не могут проявлять такую естественную согласованность, эти четыре результата служат взаимно усиливающими доказательствами друг для друга. В частности, последние два результата, касающиеся электромагнитной силы, хорошо согласуются с предыдущими выводами в электромагнетизме и расширяют их, так что вероятность их неправильности отсутствует. С другой стороны, более ранние разделы по космологии и максвелловской гравитации вызывают особые споры, поскольку они противоречат результатам общей теории относительности. Однако мое первое открытие является первым, кто "вычислил" космологический принцип однородности и изотропности вселенной с использованием специальной теории относительности, и в общей теории относительности нет соответствующего результата. Тем не менее, было бы нелепо, если бы последующие исследования, вдохновленные первыми двумя результатами, не вызывали сомнений, а первоначальные результаты, которые послужили вдохновением, оказались бы неправильными. Хотя мои четыре достижения относятся к разным областям, они доказывают правильность друг друга под общей темой структуры пространственно-временного континуума во вселенной.
В заключение, я подтвердил, что наши текущие основные теории распространяют неверные знания о вселенной, в которой мы живем. Поэтому я стремлюсь распространить правду через свою книгу и посты в блоге, чтобы те, кто заинтересован, могли понять истинную природу вселенной. Кроме того, я предоставляю некоторые идеи о физических законах, управляющих этой вселенной. Хотя я считаю, что упомянутые выше посты в блоге включают все академически необходимые детали, книга предлагает более фундаментальные фоновые объяснения, а также мои личные мысли и процессы, что может быть более полезным. Я любопытен, каких дальнейших достижений я могу достичь, но я верю, что если люди, которые заинтересованы, приобретут мою книгу или выразят мне поддержку, это значительно поможет мне в моих будущих начинаниях.
Я надеюсь, что знания, которыми я делюсь, смогут, даже в самой малой степени, помочь каждому из вас постичь истину об основах нашей жизни.