22.12.2017

PostHeaderIcon 1.Несколько интересных фактов о космических полетах.2.О теории относительности.3.Ученые из России и США.4.Биологи заставили бактерии вращать микромоторчики.5.Медицина будущего.6.Могут ли звёзды сбежать из галактики…

  • Несколько интересных фактов о космических полетах.

◊ Первое живое существо с планеты Земля, которое побывало в космосе – собака «Лайка». Знаковое событие состоялось в ноябре 1957 года, но, к сожалению, собака умерла из-за недостатка кислорода в ракете. 
◊ На самом удаленном расстоянии от Земли были космонавты «Аполлона — 13» — 400187 км. Из женщин космонавтов выделилась – Кэтрин Салливан, которая была на расстоянии в 531 км от Земли. Полет состоялся в 1990 году. 
◊ Валерий Рюмин – космонавт, который больше всех провел в космосе. Он жил на корабле 362 дня и за это время аппарат совершил 5750 оборотов вокруг планеты. Общее расстояние, которое он преодолел – 241 миллион километров, что сопоставимо с полетом на Марс и обратно на Землю. 
◊ Численность самого большого количества астронавтов зафиксировано в 1985 году на корабле «Челленджер». На борту находилось 8 человек, среди них была одна женщина. 
◊ Современные аппараты передвигаются со скоростью 4,5 километра в секунду. 
◊ Самым пожилым среди 228 астронавтов «Земли» считается Гордон Карл, который отправился в путешествие в возрасте 58 лет на борту «Челленджер» в 1985 году. 
◊ Космическая система «Энергия», была выведена на орбиту в мае 1987 года с космодрома Байконур. Полный вес составляет 2400 тонн. 
Ракета может вывести на орбиту необходимый груз, масса которого достигает 140 тонн. Диаметр носителя составляет 16 метров, а высота 59 метров. Систему значительно модифицировали и теперь она оснащена шестью ускорителями, а также верхней ступенью, сто дает возможность вывести на орбиту груз, масса которого достигает 180 тонн. 
◊ Самый легкий космический объект, который был выведен на орбиту – это спутник «Эксплорер-49», его вес составлял всего 200 кг, а размах антенн достигал 415 метров. Самый тяжелый космический объект, который находился в космосе – это третья ступень ракеты «Сатурн-5» с аппаратом «Аполлон 15». Общий вес составлял 140 тысяч 512 кг.

_____________________________________________________________________________________________

О теории относительности. 

Говорят, что прозрение пришло к Альберту Эйнштейну в одно мгновение. Ученый якобы ехал на трамвае по Берну (Швейцария), взглянул на уличные часы и внезапно осознал, что если бы трамвай сейчас разогнался до скорости света, то в его восприятии эти часы остановились бы — и времени бы вокруг не стало. Это и привело его к формулировке одного из центральных постулатов относительности — что различные наблюдатели по-разному воспринимают действительность, включая столь фундаментальные величины, как расстояние и время. 
Говоря научным языком, в тот день Эйнштейн осознал, что описание любого физического события или явления зависит от системы отсчета, в которой находится наблюдатель. Если пассажирка трамвая, например, уронит очки, то для нее они упадут вертикально вниз, а для пешехода, стоящего на улице, очки будут падать по параболе, поскольку трамвай движется, в то время как очки падают. У каждого своя система отсчета. 
Но хотя описания событий при переходе из одной системы отсчета в другую меняются, есть и универсальные вещи, остающиеся неизменными. Если вместо описания падения очков задаться вопросом о законе природы, вызывающем их падение, то ответ на него будет один и тот же и для наблюдателя в неподвижной системе координат, и для наблюдателя в движущейся системе координат. Закон распределенного движения в равной мере действует и на улице, и в трамвае. Иными словами, в то время как описание событий зависит от наблюдателя, законы природы от него не зависят, то есть, как принято говорить на научном языке, являются инвариантными. В этом и заключается принцип относительности. 
Как любую гипотезу, принцип относительности нужно было проверить путем соотнесения его с реальными природными явлениями. Из принципа относительности Эйнштейн вывел две отдельные (хотя и родственные) теории. Специальная, или частная, теория относительности исходит из положения, что законы природы одни и те же для всех систем отсчета, движущихся с постоянной скоростью. Общая теория относительности распространяет этот принцип на любые системы отсчета, включая те, что движутся с ускорением. Специальная теория относительности была опубликована в 1905 году, а более сложная с точки зрения математического аппарата общая теория относительности была завершена Эйнштейном к 1916 году. 
Специальная теория относительности. 
Большинство парадоксальных и противоречащих интуитивным представлениям о мире эффектов, возникающих при движении со скоростью, близкой к скорости света, предсказывается именно специальной теорией относительности. Самый известный из них — эффект замедления хода часов, или эффект замедления времени. Часы, движущиеся относительно наблюдателя, идут для него медленнее, чем точно такие же часы у него в руках. 
Время в системе координат, движущейся со скоростями, близкими к скорости света, относительно наблюдателя растягивается, а пространственная протяженность (длина) объектов вдоль оси направления движения — напротив, сжимается. Этот эффект, известный как сокращение Лоренца—Фицджеральда, был описан в 1889 году ирландским физиком Джорджем Фицджеральдом (1851–1901) и дополнен в 1892 году нидерландцем Хендриком Лоренцем (1853–1928). Сокращение Лоренца—Фицджеральда объясняет, почему опыт Майкельсона—Морли по определению скорости движения Земли в космическом пространстве посредством замеров «эфирного ветра» дал отрицательный результат. Позже Эйнштейн включил эти уравнения в специальную теорию относительности и дополнил их аналогичной формулой преобразования для массы, согласно которой масса тела также увеличивается по мере приближения скорости тела к скорости света. Так, при скорости 260 000 км/с (87% от скорости света) масса объекта с точки зрения наблюдателя, находящегося в покоящейся системе отсчета, удвоится. 
Со времени Эйнштейна все эти предсказания, сколь бы противоречащими здравому смыслу они ни казались, находят полное и прямое экспериментальное подтверждение. В одном из самых показательных опытов ученые Мичиганского университета поместили сверхточные атомные часы на борт авиалайнера, совершавшего регулярные трансатлантические рейсы, и после каждого его возвращения в аэропорт приписки сверяли их показания с контрольными часами. Выяснилось, что часы на самолете постепенно отставали от контрольных все больше и больше (если так можно выразиться, когда речь идет о долях секунды). Последние полвека ученые исследуют элементарные частицы на огромных аппаратных комплексах, которые называются ускорителями. В них пучки заряженных субатомных частиц (таких как протоны и электроны) разгоняются до скоростей, близких к скорости света, затем ими обстреливаются различные ядерные мишени. В таких опытах на ускорителях приходится учитывать увеличение массы разгоняемых частиц — иначе результаты эксперимента попросту не будут поддаваться разумной интерпретации. И в этом смысле специальная теория относительности давно перешла из разряда гипотетических теорий в область инструментов прикладной инженерии, где используется наравне с законами механики Ньютона. 
Возвращаясь к законам Ньютона, я хотел бы особо отметить, что специальная теория относительности, хотя она внешне и противоречит законам классической ньютоновской механики, на самом деле практически в точности воспроизводит все обычные уравнения законов Ньютона, если ее применить для описания тел, движущихся со скоростью значительно меньше, чем скорость света. То есть, специальная теория относительности не отменяет ньютоновской физики, а расширяет и дополняет ее. 
Принцип относительности помогает также понять, почему именно скорость света, а не какая-нибудь другая, играет столь важную роль в этой модели строения мира — этот вопрос задают многие из тех, кто впервые столкнулся с теорией относительности. Скорость света выделяется и играет особую роль универсальной константы, потому что она определена естественнонаучным законом (см. Уравнения Максвелла). В силу принципа относительности скорость света в вакууме c одинакова в любой системе отсчета. Это, казалось бы, противоречит здравому смыслу, поскольку получается, что свет от движущегося источника (с какой бы скоростью он ни двигался) и от неподвижного доходит до наблюдателя одновременно. Однако это так. 
Благодаря своей особой роли в законах природы скорость света занимает центральное место и в общей теории относительности. 
Общая теория относительности. 
Общая теория относительности применяется уже ко всем системам отсчета (а не только к движущимися с постоянной скоростью друг относительно друга) и выглядит математически гораздо сложнее, чем специальная (чем и объясняется разрыв в одиннадцать лет между их публикацией). Она включает в себя как частный случай специальную теорию относительности (и, следовательно, законы Ньютона). При этом общая теория относительности идёт значительно дальше всех своих предшественниц. В частности, она дает новую интерпретацию гравитации. 
Общая теория относительности делает мир четырехмерным: к трем пространственным измерениям добавляется время. Все четыре измерения неразрывны, поэтому речь идет уже не о пространственном расстоянии между двумя объектами, как это имеет место в трехмерном мире, а о пространственно-временных интервалах между событиями, которые объединяют их удаленность друг от друга — как по времени, так и в пространстве. То есть пространство и время рассматриваются как четырехмерный пространственно-временной континуум или, попросту, пространство-время. В этом континууме наблюдатели, движущиеся друг относительно друга, могут расходиться даже во мнении о том, произошли ли два события одновременно — или одно предшествовало другому. К счастью для нашего бедного разума, до нарушения причинно-следственных связей дело не доходит — то есть существования систем координат, в которых два события происходят не одновременно и в разной последовательности, даже общая теория относительности не допускает. 
Закон всемирного тяготения Ньютона говорит нам, что между любыми двумя телами во Вселенной существует сила взаимного притяжения. С этой точки зрения Земля вращается вокруг Солнца, поскольку между ними действуют силы взаимного притяжения. Общая теория относительности, однако, заставляет нас взглянуть на это явление иначе. Согласно этой теории, гравитация — это следствие деформации («искривления») упругой ткани пространства-времени под воздействием массы (при этом чем тяжелее тело, например Солнце, тем сильнее пространство-время «прогибается» под ним и тем, соответственно, сильнее его гравитационное поле). Представьте себе туго натянутое полотно (своего рода батут), на которое помещен массивный шар. Полотно деформируется под тяжестью шара, и вокруг него образуется впадина в форме воронки. Согласно общей теории относительности, Земля обращается вокруг Солнца подобно маленькому шарику, пущенному кататься вокруг конуса воронки, образованной в результате «продавливания» пространства-времени тяжелым шаром — Солнцем. А то, что нам кажется силой тяжести, на самом деле является, по сути чисто внешнем проявлением искривления пространства-времени, а вовсе не силой в ньютоновском понимании. На сегодняшний день лучшего объяснения природы гравитации, чем дает нам общая теория относительности, не найдено. 
Проверить общую теорию относительности трудно, поскольку в обычных лабораторных условиях ее результаты практически полностью совпадают с тем, что предсказывает закон всемирного тяготения Ньютона. Тем не менее несколько важных экспериментов были произведены, и их результаты позволяют считать теорию подтвержденной. Кроме того, общая теория относительности помогает объяснить явления, которые мы наблюдаем в космосе, — например, незначительные отклонения Меркурия от стационарной орбиты, необъяснимые с точки зрения классической механики Ньютона, или искривление электромагнитного излучения далеких звезд при его прохождении в непосредственной близости от Солнца. 
На самом деле результаты, которые предсказывает общая теория относительности, заметно отличаются от результатов, предсказанных законами Ньютона, только при наличии сверхсильных гравитационных полей. Это значит, что для полноценной проверки общей теории относительности нужны либо сверхточные измерения очень массивных объектов, либо черные дыры, к которым никакие наши привычные интуитивные представления неприменимы. Так что разработка новых экспериментальных методов проверки теории относительности остается одной из важнейших задач экспериментальной физики. 
— Джеймс Трефил, «200 законов мироздания»

_____________________________________________________________________________________________

Ученые из России и США создали самый мощный квантовый компьютер в мире.

Основу компьютера составляет 51-кубитный чип. Это означает, что теперь группа ученых под руководством Михаила Лукина, физика из Гарварда и сооснователя Российского квантового центра вырвалась далеко вперед в мировой квантовой гонке. 
Так, профессор Калифорнийского университета в Санта-Барбаре Джон Мартинис совместно с исследовательской командой Google только планирует до конца года запустить 49-кубитный чип и начать его испытания. 
О создании квантового компьютера на 51 кубит было объявлено на Международной конференции по квантовым технологиям в Москве (ICQT-2017). Лукин объяснил, что технология, по которой они создавали свою машину отличается от общепринятой. Ученые не использовали сверхпроводников, вместо них в ход пошли так называемые холодные атомы. Исследователи выяснили, что отдельные атомы, удерживаемые лазерами и охлажденные до сверхнизких температур, могут сами служить кубитами. 
Ученые утверждают, что им уже удалось решить ряд сложнейших проблем с помощью нового квантового компьютера. До этого их решение было невозможно даже на суперкомпьютерах. Авторы проекта приводят в пример расчет модели поведения большого облака частиц, связанных между собой. С новыми мощностями им удалось обнаружить ранее неизвестные эффекты, возникающие внутри такого облака. РИА «Новости» пишут, что Лукин даже не исключает, что его команда попытается запустить на 51-кубитном компьютере квантовый алгоритм Шора, который теоретически позволяет взломать большинство существующих систем шифрования на базе алгоритма RSA. 
Прогнозируется, что квантовые компьютеры будут в тысячи раз мощнее современных суперкомпьютеров. Их мощность растет экспоненциально, благодаря использованию квантовых эффектов. Их появление позволит моделировать самые сложные ситуации, или очень быстро создавать новые лекарства. Также перед квантовыми компьютерами окажется бессильной большая часть алгоритмов криптобезопасности. Источник: hightech.fm

________________________________________________________________________________________________

Биологи заставили бактерии вращать микромоторчики.

Группа биологов и инженеров из римского университета Ла Сапиенца и итальянского института нанотехнологий NANOTEC-CNR разрабоатала систему микромоторов, приводимую в движение генномодифицированными бактериями и управляемую светом. 
Капли раствора, в которой плавают тысячи бактерий E. coli достаточно, чтобы запустить группу микромоторов. Бактерии заплывают в камер, играющие роль лопастей микромоторов (на каждый — по 15 камер) и толкают их, как вода — лопасти мельничного колеса. Зубчатые колёса передают движение от одного мотора к другому. 
Для систем из нескольких микромоторов важно, чтобы все они двигались с одной скоростью. Этим занимается система освещения с алгоритмом, который обрабатывает данные о скорости вращения каждого микромотора и каждые 10 секунд подсвечивает те моторчики, которые крутятся медленнее других. Учёные добавили в геном бактерий E. coli гены, кодирующие трансмембранный белок протеородопсин, который активируется светом. Поглощая фотон, белок активирует транспорт протонов через клеточную мембрану; попав в клетку, протоны вступают в биохимические реакции, в результате которых бактерия активнее шевелит жгутиками и плывёт быстрее. 
Устройства, приводимые в движение такими механико-бактериальными системами, найдут применение в медицинских микророботах для адресной доставки лекарств или, например, в миниатюризированных лабораториях для сбора и сортировки клеток, считают авторы исследования. Источник: popmech.ru

_______________________________________________________________________________________________

Медицина будущего: самоуправляемая мобильная клиника с искусственным интеллектом.

Высокие технологии призваны сделать нашу жизнь проще, лучше и безопаснее. Не остаются в стороне и разработки в сфере медицины. К примеру, компания Artefact Group недавно продемонстрировала довольно интересное видение медицинских технологий недалекого будущего: самоуправляемую мобильную клинику под управлением ИИ. В ней объединяются не только инновационные датчики и сенсоры для диагностики состояния здоровья, но и продвинутая технология, лежащая сейчас в основе самоуправляемых автомобилей. 
Мобильная клиника будет способна получать данные о здоровье посетителя из разных источников. Это может быть различная умная носимая электроника вроде браслетов, трекеров, умных весов, аптечек и даже умных туалетов. Все необходимые дополнительные процедуры могут быть проведены прямо в «передвижном кабинете»: термография, исследование дыхания и сердечного ритма, исследование легких и измерение давления.
Проведя диагностику и проанализировав данные, система может дать заключение о состоянии здоровья, записать к нужному специалисту для дальнейшего обследования, выписать рецепт и даже выдать необходимые лекарственные препараты прямо на месте. Помимо этого, в случае серьезных проблем со здоровьем мобильная клиника может соединить пациента с дежурным врачом-консультантом или доставить пациента в ближайшее медицинское учреждение. 
Конечно, может показаться, что создание такой мобильной клиники — что-то из области фантастики, но на самом деле большая часть необходимых технологий в том или ином виде уже имеется. Гораздо большее опасение вызывает бюрократическая волокита, ведь для того, чтобы ввести в эксплуатацию похожие системы, нужно проделать очень много работы. От совершенствования дорожно-транспортной обстановки и внесения поправок в ПДД, касающихся самоуправляемых автомобилей, до разработки нормативно-правовой базы, которая будет регламентировать полномочия ИИ в вопросах оказания медицинской помощи человеку. Источник: hi-news.ru

_______________________________________________________________________________________________

Могут ли звёзды сбежать из галактики, не повредив планеты?

Хотя звёзды в нашей галактике будут жить миллиарды лет, иногда с какой-нибудь из них может произойти катастрофа, которая выкинет её со стабильной орбиты по галактике. Может ли быть так, что эта звезда не просто сойдёт с орбиты, но и насовсем покинет галактику? А если так, может ли быть, что она сможет удержать свои планеты, в результате чего появится обитаемый межгалактический мир, в котором ваше «солнце» (и возможно, несколько других планет) будут единственными видимыми светилами? Наш читатель на этой неделе спрашивает: 
Может ли звезда вырваться из гравитационного притяжения галактики? Если да, то может ли она прихватить с собой планеты, движущиеся по орбите вокруг неё? Если так, и если вы окажетесь на такой планете и посмотрите в ночное небо, увидите ли вы созвездия, состоящие из галактик?
Когда вы смотрите на звёзды в ночном небе, для вас может отказаться удивительным осознание того факта, что все они находятся в нашей галактике Млечный Путь. Более того, практически все звёзды, что мы можем видеть, расположены в нескольких сотнях световых лет от Земли – а это мелочь по галактическим масштабам. Как и наше Солнце, они двигаются вокруг центра нашей Галактики со скоростью порядка 220 км/с, большинство из них двигается относительно этого вращения со скоростью в ±20 км/с, поэтому относительное расположение звёзд со временем меняется. Практически каждая из них – не просто пламенный шар ядерного синтеза и света, а скорее всего, обладатель своей собственной солнечной системы, вместе с планетами, а иногда и с другими звёздами. По большей части эти звёзды просто двигаются по галактике по аккуратной, стабильной орбите, благодаря тому, что притяжение Млечного Пути довольно предсказуемо, и что другие звёзды проходят вблизи них довольно редко. 
Но звёзды живут очень долго, и хотя расстояния между ними огромны, сближения происходят довольно регулярно. Хотя скорости в ~220 км/с достаточно, чтобы двигаться по почти круговой орбите вокруг галактического центра, ещё нескольких сотен км/с будет достаточно, чтобы полностью покинуть галактику. На основе результатов эксперимента RAVE (эксперимент с радиальной скоростью), где были собраны данные о сотне высокоскоростных звёзд, мы определили, что общая масса Млечного Пути составляет порядка 1,6 трлн солнечных, а значит, скорость убегания на нашем расстоянии от центра будет находиться в промежутке 500-550 км/с. Дополнительный толчок со скоростью 300 км/с в нужном направлении – и мы начнём двигаться в межгалактическое пространство. 
Близкое гравитационное взаимодействие звёзд – не такое уж редкое явление. Примерно раз в миллион лет звезда подходит близко к облаку Оорта, и, вероятно, раз пять в нашей истории, звезда подходила к нам на расстояние пояса Койпера. В нашей галактике есть несколько настолько быстро движущихся звёзд, что мы уверены в том, что они недавно получили гравитационное ускорение от какой-то массы – как звезда Мира, из-за быстрого движения сквозь межзвёздное пространство оставляющая позади себя хвост. 
Мира, двигаясь с дополнительной скоростью в «всего лишь» 63 км/с, не оставит нашу Галактику в ближайшее время, но необходимо отметить, что у неё есть компаньон, белый карлик – а из этого следует, что сильных «пинков» гравитации бывает недостаточно для того, чтобы разорвать солнечную систему! Мы можем посмотреть на самую быструю звезду Млечного Пути – US 708 – чтобы познакомиться с убегающей звездой. Скорость в 1200 км/с она могла получить от сверхновой (возможно, даже от редкой сверхновой «двойного взрыва»), и теперь она покидает Млечный Путь. 
В межгалактическом пространстве должно содержаться большое количество звёзд, поскольку у Вселенной было больше десяти миллиардов лет на то, чтобы выбрасывать звёзды из их галактик. Более того, регионы формирования звёзд – открытые и шаровые скопления – чрезвычайно плотны, где в каждом небольшом объёме находится множество звёзд, и множество возможностей для срабатывания эффекта гравитационной пращи. Существует эффект, так хорошо изученный и просчитанный в симуляциях, что у нас для него есть особый термин: резкая разрядка. При скоплении множества масс разной величины, связанных гравитацией вместе, самые лёгкие массы часто выбрасываются из скопления с опасными скоростями, а оставшиеся становятся связанными ещё сильнее. Это объясняет, почему некоторые из старейших шаровых скоплений так сильно сконцентрированы вокруг центра. 
И хотя взаимодействие, происходящее слишком близко к планете, может вышвырнуть и её, симуляции показывают, что эти случаи редки, и что большинство планет должны оставаться на своём месте. И хотя из Млечного Пути к этому времени может оказаться выброшено почти миллион звёзд, наша Вселенная всё ещё довольно молода. По прошествии многих квадриллионов лет это число увеличится, и большинство звёзд, существовавших в Млечном Пути, будет выброшено наружу, включая, возможно, и то, что останется от нашего Солнца. Первые межгалактические звёзды были открыты в скоплении Девы в 1997 году, что доказывает, что это явление работает уже долгое время. 
Либо благодаря гравитационным пинкам, либо толчкам сверхновых, звёзды постоянно вылетают из галактик. После этого они оказываются в межгалактическом пространстве, ночное небо которого подсвечивается только удалёнными галактиками, что может выглядеть, как кадр из прекрасного фильма, сделанного по мотивам Слоановского небесного обзора: Полёт сквозь Вселенную. 
То, что будет видно, не будет напоминать созвездия, а будет очерчивать крупномасштабную структуру Вселенной. Возможно, в такой ситуации вам было бы интересно, почему ваше Солнце – единственное светило в ночном небе, и почему вам настолько не повезло, что вы видите только далёкие кляксы. Состоят ли они из миллиардов звёзд, напоминающих вашу, в то время как вам очень не повезло оказаться в одиночестве? Или же вам наоборот, повезло рассмотреть всю Вселенную, которую не загораживает галактика? Всё зависит от точки зрения. Источник: geektimes.ru

 

Мой электронный адрес

Если кто хочет со мной связаться, или есть какие то предложение, информации. Об пожеланиях, ошибках и.т.д.. Пишите, вот моя электронная почта:
alavka907@gmail.com

Свежие записи
Декабрь 2017
Пн Вт Ср Чт Пт Сб Вс
« Ноя   Янв »
 123
45678910
11121314151617
18192021222324
25262728293031
Архивы

Декабрь 2017
Пн Вт Ср Чт Пт Сб Вс
« Ноя   Янв »
 123
45678910
11121314151617
18192021222324
25262728293031