22.05.2018

PostHeaderIcon 1.Свет, остановленный в оптоволокне.2.Что такое голографическая Вселенная?3.Анализ вещества метеорита…4.Нейтронные звезды на грани крушения.5.Ученые повернули время вспять.6.Ученые из России выяснили…7.Российский математик доказал теорему.8.Бактерий смогли превратить в нанороботов.

Свет, остановленный в оптоволокне, может стать оптической памятью будущего.

Французские физики из лаборатории Каслер Броссель в Париже завершили своё исследование, в ходе которого им удалось остановить свет, идущий по оптоволокну, а затем вновь запустить его по требованию. Учёные заставили взаимодействовать частицы света и несколько тысяч атомов, их окружающих, и эта методика может лечь в основу инновационной технологии оптический памяти.
Статья, описывающая новый эксперимент, опубликована в журнале Physical Review Letters соавтором исследования профессором Жюльеном Лора и его коллегами из университета Пьера и Мари Кюри. В этой статье учёные сообщают, что они разработали новый вид оптической памяти, интегрированной в оптическое волокно.
Для этого исследователи разработали и проверили способ остановки и сохранения света который, как правило, распространяется в волокне со скоростью около 200 тысяч километров в секунду. Поскольку оптоволокно является центральным связующим звеном всех современных телекоммуникационных технологий, новая возможность даёт шанс на серьёзные изменения в этих технологиях и развитие так называемых оптических коммуникаций.
Также новое исследование, по словам его авторов, даст толчок к развитию будущего квантового интернета, в котором квантовая информация может транспортироваться и синхронизироваться между взаимосвязанными коммуникационными узлами.
«Эта работа представляет демонстрацию концепции так называемой расслоенной оптической памяти. Предыдущие демонстрации были основаны на свободных ансамблях из атомов, а не на реализации волнового наведения, совместимого с уже используемыми сегодня волокнами», — рассказывает ведущий автор исследования и разработчик эксперимента Баптист Гуро.
В основе эксперимента лежит довольно простое устройство — обычный имеющийся в продаже оптоволоконный кабель, у которого короткая секция удлинена до 400 нанометров. Эта модификация позволяет во время проведения опыта свету свободно взаимодействовать с облаком охлаждённых лазером атомов.
Используя так называемую методику электромагнитно-индуцированной прозрачности (EIT), исследователи замедлили световой импульс в три тысячи раз по сравнению с его изначальной скоростью распространения по оптоволокну. Затем пучок света удалось полностью остановить.
Информация, представленная лазерным импульсом, передалась атомам в виде коллективного возбуждения, спровоцировав так называемую квантовую суперпозицию. В процесс было вовлечено более двух тысяч атомов цезия, охлаждённых до температур, близких к абсолютному нулю. Это и обеспечило достаточную степень взаимодействия между фотонами (частицами света) и ультрахолодными атомами, чтобы вызвать остановку распространяемого света.
Затем, по прошествии определённого временного промежутка, свет был выпущен обратно в волокно. Первоначальная информация, им переносимая, восстановилась и теперь вновь может быть передана по оптоволоконному кабелю, рассказывается в пресс-релизе.
Пока что данный эксперимент представляет собой лишь доказательство работоспособности концепции. Учёные использовали довольно короткий кабель — длиной около одного километра, а свет остановили полностью всего на 5 микросекунд (ранее учёным удавалось остановить свет на минуту).
Тем не менее французским физикам удалось продемонстрировать потенциальные возможности оптической памяти для коммуникационных технологий будущего. Также учёные выяснили, что импульсы, содержащие только один фотон, могут сохраняться с очень большим отношением сигнал-шум, то есть с почти отсутствующими помехами. Эта функция позволит однажды использовать прибор в качестве квантовой памяти — основного элемента для создания будущих квантовых сетей.

_____________________________________________________________________________________________

Что такое голографическая Вселенная?

Недавно физики представили расчеты, согласно которым пространства с плоской метрикой (а это в том числе и наша Вселенная) могут быть голограммами. В своей работе авторы использовали идею AdS/CFT-соответствия (anti-de Sitter / conformal field theory correspondence) между конформной теорией поля и гравитацией. На частном примере такого соответствия ученые показали эквивалентность описания этих двух теорий. Так что же такое голографическая Вселенная и при чем тут черные дыры, дуальность и теория струн?
В основе этой работы лежит так называемый голографический принцип, утверждающий, что для математического описания какого-либо мира достаточно информации, которая содержится на его внешней границе: представление об объекте большей размерности в этом случае можно получить из «голограмм», имеющих меньшую размерность. Предложенный в 1993 году нидерландским физиком Герардом’т Хоофтом принцип применительно к теории струн (называемой также M-теорией или современной математической физикой) воплотился в идее AdS/CFT-соответствия, на которое в 1998 году указал американский физик-теоретик аргентинского происхождения Хуан Малдасена.
В этом соответствии описание гравитации в пятимерном пространстве анти-де Ситтера — пространстве отрицательной кривизны (то есть с геометрией Лобачевского) — при помощи теории суперструн оказывается эквивалентным некоторому пределу четырехмерной суперсимметричной теории Янга-Миллса, определенной на четырехмерной границе пятимерия. В не суперсимметричном случае четырехмерная теория Янга Миллса составляет основу Стандартной модели — теории наблюдаемых взаимодействий элементарных частиц. Теория же суперструн, базирующаяся на предположении существования на планковских масштабах гипотетических одномерных объектов — струн — описывает пятимерие. Приставка «супер» при этом означает наличие симметрии, в которой у каждой элементарной частицы имеется свой суперпартнер с противоположной квантовой статистикой.
Эквивалентность описания означает, что между наблюдаемыми теориями существует однозначная связь — дуальность. Математически это проявляется в наличии соотношения, позволяющего рассчитать параметры взаимодействий частиц (или струн) одной из теорий, если известны таковые для другой. При этом никакого другого способа это сделать для первой теории нет. Идею дуальности и голографический принцип иллюстрируют два примера, демонстрирующие удобство таких аналогий при описания явлений в масштабах от элементарных частиц до вселенной. Вероятно, такое удобство имеет фундаментальные основания и является одним из свойств природы.
Согласно голографическому принципу, две вселенные различных размерностей могут иметь эквивалентное описание. Физики показали это на примере AdS/CFT между пятимерным пространством анти де-Ситтера и его четырехмерной границей. В результате оказалось, что пятимерное пространство описывается как четырехмерная голограмма на своей границе. Черная дыра в таком подходе, существуя в пятимерии, в четырехмерии проявляет себя в виде излучения.
Первый пример — дуальность описания черных дыр и конфайнмента кварков («не вылетания» кварков — элементарных частиц, участвующих в сильных взаимодействиях — адронов). Опыты по рассеиванию на адронах других таких частиц показали, что они состоят из двух (мезоны) или трех (барионы — таких, как например, протоны и нейтроны) кварков, которые не могут находиться, в отличие от других элементарных частиц, в свободном состоянии.
Работа физиков из Индии, Австрии и Японии основана на вычислении энтропии Реньи для соответствия между двумерной конформной теорией поля (описывающей элементарные частицы) и гравитацией в трехмерном пространстве анти-де Ситтера. Ученые на примере квантовой запутанности (которая проявляется тогда, когда свойства объектов, первоначально связанных между собой, оказываются скоррелированными даже при их разнесении на расстояние между собой) показали, что энтропия принимает одинаковые значения в плоской квантовой гравитации и в двумерной теории поля.
Такая не наблюдаемость кварка видна в компьютерных расчетах, однако теоретического обоснования пока не имеет. Математическая формулировка этой задачи известна как проблема «массовой щели» в калибровочных теориях, и это одна из семи задач тысячелетия, сформулированных институтом Клэя. К настоящему моменту только одну из сформулированных задач (гипотезу Анри Пуанкаре) удалось решить — это сделал более десяти лет назад российский математик Григорий Перельман.
При удалении друг от друга взаимодействие между кварками только усиливается, тогда как при приближении их друг к другу — слабеет. Это свойство, названное асимптотической свободой, предсказали американские физики-теоретики и лауреаты Нобелевской премии Фрэнк Вильчек, Дэвид Гросс и Дэвид Политцер. Теория струн предлагает эффектное описание этого явления с использованием аналогии между «не вылетанием» частиц из-под горизонта событий черной дыры и удержанием кварков в адронах. Однако такое описание приводит к не наблюдаемым эффектам и поэтому применяется лишь в качестве наглядного примера.
__________________________________________________________________________________________

Анализ вещества метеорита устраняет противоречия теории формирования Земли.

Ученые обнаружили, что содержание галогенов в веществе метеоритов, участвовавших в формировании Земли миллиарды лет назад, оказалось намного ниже, чем считалось ранее. 
Галогены, такие как хлор, бром и йод, формируют соли, которые необходимы для жизнедеятельности большинства жизненных форм – однако слишком большие количества этих солей могут препятствовать развитию организмов. Ранее ученые проанализировали состав вещества метеоритов, участвовавших в формировании нашей планеты, и из этого раннего анализа следовало, что уровни галогенов в веществе этих космических камней слишком высоки для развития жизни. 
Для объяснения этой загадки был выдвинут ряд гипотез, однако единственно верное объяснение «лежало на поверхности» — предыдущие оценки содержания галогенов в веществе метеоритов были систематически завышены. Используя новый аналитический метод, команда астрономов во главе с доктором Патрисией Клэй из Манчестерского университета, США, определила химический состав вещества различных типов метеоритов подгруппы хондритов, примитивных метеоритов, возраст которых составляет примерно 4,6 миллиарда лет. 
Исследователи обнаружили, что предыдущие оценки уровня галогенов в веществе метеоритов были завышены, однако новый метод позволил команде Клэй избежать погрешности, вносимой при использовании предыдущих методов анализа. Источник: astronews.ru
______________________________________________________________________________________________

Нейтронные звезды на грани крушения.

При взрыве сверхновой ее внешние слои выталкиваются, оставляя сверхкомпактную нейтронную звезду. Впервые обсерваториям LIGO и Virgo удалось наблюдать за процессом слияния двух нейтронных звезд. Они также сумели измерить их общую массу – 2.74 солнечных. Основываясь на этих наблюдениях, ученые смогли сузить размеры нейтронных звезд, используя компьютерное моделирование. Расчеты привели к минимальному радиусу в 10.7 км. 
Крушение как доказательство. 
При столкновении две нейтронные звезды вращаются вокруг друг друга, сливаясь, чтобы создать звезду с удвоенной массой. В этом процессе рождаются гравитационные волны колебания. Это напоминает волны, сформированные брошенным в воду камнем. Чем тяжелее камень, тем выше волна. 
Верхний и нижний ряды отображают симуляцию слияния нейтронных звезд. В верхнем сценарии отобразили звездное сжатие и формирование черной дыры, а в нижнем – создание временно стабильной звезды 
Верхний и нижний ряды отображают симуляцию слияния нейтронных звезд. В верхнем сценарии отобразили звездное сжатие и формирование черной дыры, а в нижнем – создание временно стабильной звезды 
Исследователи смоделировали разные сценарии слияния для недавно измеренных звездных масс, чтобы определить радиусы нейтронных звезд. При этом они полагались на разнообразные модели и уравнения состояния, характеризующие точную структуру нейтронных звезд. Потом команда проверила есть ли согласованность сценариев с наблюдениями. Оказалось, что можно исключить все модели, ведущие к прямому крушению, потому что коллапс создает черную дыру. Но телескопы видели яркие световые источники в месте столкновения, что свидетельствует против гипотезы краха. 
В итоге, удалось исключить ряд моделей вещества нейтронной звезды (те, что прогнозируют радиус меньше 10.7 км). Но о внутренней структуре все еще мало информации. 
Фундаментальные свойства материи. 
Нейтронные звезды по массе превосходят солнечную, но их радиус достигает лишь 10 км. В итоге, они вмещают больше массы в меньшем пространстве, что приводит к экстремальным условиям внутри. Ученые уже десятки лет занимаются изучением этих условий. 
Новые вычисления помогают лучше разобраться в характеристике вещества высокой плотности в нашей Вселенной. Будущие наблюдения помогут улучшить существующие модели. Обсерватории LIGO и Virgo только приступили к обзорам, поэтому в ближайшие несколько лет ожидаются новые открытия. Источник: v-kosmose.com
____________________________________________________________________________________________

Ученые повернули время вспять: квантовая теория против термодинамики.

Международной команде ученых удалось обойти второй закон термодинамики и в буквальном смысле обратить время вспять с помощью квантовой теории.
Второй закон термодинамики гласит, что в изолированной системе энтропия нарастает со временем, и движение тепла осуществляется от более горячих тел к более холодным. Однако новый эксперимент, проведенный международной группой ученых, опровергает это положение и доказывает, что термодинамическая «стрела времени» не является абсолютной концепцией. 
Как повернуть время вспять.
В рамках эксперимента ученые обратились к коррелированным частицам. Их концепт похож на концепт частиц, образующих квантовую запутанность, однако они не так тесно связаны друг с другом. Исследователи начали работу с изучения молекулы трихлорметана: они нагрели ядро атома водорода так, чтобы оно было теплее ядра атома углерода, и наблюдали за током энергии. 
Когда ядра двух атомов находились в некоррелированном состоянии, тепло, согласно второму закону термодинамики, и в самом деле двигалось от более теплого к более холодному ядру. Однако после корреляции ядер ученые внезапно увидели, что тепло потекло «назад» — нагретое ядро становилось все горячее, а его более холодный сосед принялся остывать. 
По мнению исследователей, их эксперимент не нарушает второй закон термодинамики, поскольку тот попросту не учитывает коррелирование частиц. Успешный опыт демонстрирует скорее исключение из правила. Статья, в которой изложены ход и результаты эксперимента, опубликована на сервере arXiv. 
Значение эксперимента.
Данный опыт является отличной демонстрацией того, что даже в привычных системах окружающего нас мира могут скрываться тайны, которые еще только предстоит разгадать. Каждое новое открытие приводит к все новым вопросам — как знать, не изменятся ли фундаментальные основы привычной нам науки через несколько десятков лет? 
Поскольку все больше исследований опирается на квантовые вычисления, возможно именно эта область физики и математики позволит нам разгадать самые главные тайны Вселенной — найти и выделить темную материю, подчинить себе время или даже вывести «универсальное уравнение бытия», которое объяснило бы совокупность и закономерность всех процессов, происходящих в нашем мире. Источник: popmech.ru
______________________________________________________________________________________________

Ученые из России выяснили, как можно защитить мозг от последствий инсульта.

Комбинация из двух биомолекул поможет защитить клетки мозга от некоторых повреждений при инсульте, сообщает журнал NeuroReport со ссылкой на исследование Института теоретической и экспериментальной биофизики РАН.
Ученые исследовали одно из последствий кислородного голодания — как повреждаются особые выросты на поверхности нервных клеток, так называемые AMPA-рецепторы.
Эти рецепторы, как объяснил биофизик из ИТЭБ РАН Мирослав Ненов, состоят из четырех частей. Каждая из них может особым образом меняться при повреждениях.
Ученые попытались предотвратить развитие поломок в двух из них (GluA1 и GluA2) при помощи наборов молекул, которые благотворно влияют на ткани, испытывающие перебои с поступлением крови.
Эксперименты на срезах гиппокампа крыс, клетки которого в случае инсульта гибнут особенно быстро, показали, что разрушение AMPA-рецепторов можно значительно замедлить. Для этого следует использовать комбинацию из интерлейкина-10 (сигнальной молекулы, подавляющей воспаления) и вещества PD150606 (подавляет работу фермента кальпаина, расщепляющего ненужные молекулы белков в нейронах и других клетках).
«Подобная терапия, сочетающая в себе сразу несколько активных веществ, может обладать как положительными, так и нежелательными эффектами. Поэтому нам нужно знать, возможно ли комбинированное применение определенных фармакологических агентов», — сказал Ненов.
Как надеются ученые, результаты их экспериментов помогут создать лекарства, способные защищать мозг от серьезных повреждений, связанных с инсультами и другими проблемами, обусловленными кислородным голоданием. По материалам: ria.ru
_____________________________________________________________________________________________

Российский математик доказал теорему, которую не могли решить 40 лет.

Российский математик и его коллега из Израиля доказали многомерную версию «теоремы о дощечках», постулирующей, что шар можно полностью покрыть выпуклыми полосками, совокупная ширина которых будет составлять, как минимум, половину длины его самой большой окружности. Доказательство было опубликовано в журнале Geometric and Functional Analysis.
«Задача Ласло Фейеша Тота привлекала внимание математиков, занимающихся дискретной геометрией, уже более 40 лет. У этой задачи оказалось изящное решение, и нам посчастливилось его найти. Она навела нас на мысль о другой, более сильной гипотезе о покрытии сферы смещенными зонами, полученными пересечением единичной сферы с трехмерными полосками-дощечками, не обязательно симметричными относительно центра», — рассказывает Александр Полянский, математик из Московского Физтеха в Долгопрудном. Эта теорема, как отмечает ученый, является важнейшей частью так называемой дискретной геометрии – особого раздела математики, который изучает, как соотносятся друг с другом геометрические фигуры, их комбинации и наборы. К примеру, она позволяет ответить, какое наибольшее число шаров одинакового размера можно разместить вокруг одного такого же шара. Многие подобные задачи имеют важное практическое значение, так как напрямую связаны с проблемами в IT, физике и химии.
Одна из главных задач, которую изучают представители этой области математики — так называемая «теорема о дощечках», сформулированная еще в начале 20 века. В самом простом виде она гласит, что круг любых размеров невозможно покрыть дощечками, чья общая ширина меньше диаметра самой окружности. Простые варианты этой задачи, как пишут Полянский и его коллега Цзылинь Цзян, более 50 лет назад решили Альфред Тарский и Трегер Банг.
Более сложную версию теоремы выдвинул в 1973 году венгерский математик Ласло Фейеш Тот, который предположил, что сферическую поверхность любых размеров можно покрыть определенным набором трехмерных выпуклых дощечек, похожих по форме на тонкие полоски кожуры арбуза, чья общая толщина составит как минимум половину длины самой большой окружности.
Авторам статьи, опиравшимся на идеи, которые использовал Трегер Банг для доказательства первой трехмерной версии «теоремы о дощечках», удалось не только решить задачу Фейеша Тота, но и показать, что она будет работать и в многомерном пространстве. 
Российский и израильский математики, как и Банг, шли в своем доказательстве от противного: они предположили, что суммарная ширина дощечек, полностью покрывающих сферу, будет меньше половины длины окружности, и хотели получить противоречие в виде точки, которая лежала бы на сфере, но не была покрыта дощечками.
Подобные противоречия были найдены, что доказало справедливость идей венгерского математика. Как считают исследователи, их доказательство ускорит развитие дискретной геометрии и позволит сформулировать ряд новых математических и практических задач, связанных с «теоремой о дощечках» и гипотезой Фейеша Тота.
___________________________________________________________________________________________

Бактерий смогли превратить в нанороботов.

Нанороботы могли бы очень пригодиться для самых разных вещей: с их помощью можно было бы проводить операции, исследовать недоступные ранее места, проводить диагностику организма и доставлять лекарства в определённые места человеческого тела… Впрочем, на что способны микроскопические роботы из фантастических романов, все мы прекрасно знаем.Известны и их реальные возможности. На деле современные нанороботы нигде не применяются из-за отсутствия приличных двигателей, способных заставить микро-ботов двигаться. Но недавно учёные обратили внимание на бактериальные жгутики, а затем, исследовав их, предложили необычное решение проблемы.
Законы физики наномира сильно отличаются от нашего, поэтому уменьшившись до размера бактерии, человек просто не смог бы двигаться в воде, например, или другой жидкости. Бактерии же отлично справляются с задачей, используя для движения свои спиральные жгутики. Ранее учёные уже пытались скопировать их, создавая примитивные нано-аналоги, но они обладали целым рядом недостатков,в числе которых была высокая цена, плохая подвижность и хрупкость изделий.
Сейчас же вместо того, чтобы создавать жгутики «с нуля», исследователи просто вырастили колонию бактерий Salmonella typhimurium, а затем «настригли» с них жгутики, которые затем покрыли оксидом кремния и никелем — это позволило воздействовать на жгутики с помощью магнитных полей. В ходе испытаний новые «двигатели» смогли передвигаться ничуть не хуже обычных, преодолевая за секунду расстояние, превышающее их собственную длину в два раза.
Исследователи уверены, что их разработка сможет помочь в развитии новых направлений медицины и наверняка пригодится в электронике, а пока команда учёных продолжает обкатывать получившиеся «движки» в лаборатории. Кто знает, может, с их помощью получится создать нанороботов-убийц раковых клеток, или ещё что-нибудь полезное? По материалам: hi-news.ru

 

PostHeaderIcon 1.Способы уничтожения Солнечной системы.2.Гигантские галактики…3.Звезда снаружи и внутри.4.Ядерная реакция.5.Астрономы обнаружили…

Способы уничтожения Солнечной системы силами людей.

Мы, люди, с превеликим удовольствием и мастерством портим собственную планету. Но кто сказал, что мы не можем продолжить делать это в другом месте? 
Авария на ускорителе частиц.
Случайно выпустив экзотические формы материи на ускорителе частиц, мы рискуем уничтожить всю Солнечную систему.
До строительства Большого адронного коллайдера от CERN, некоторые ученые переживали, что столкновения частиц, созданные высокоэнергетическим ускорителем, могут породить такие гадости, как вакуумные пузыри, магнитные монополи, микроскопические черные дыры или страпельки (капельки странной материи — гипотетической формы материи, похожей на обычную, но состоящей из тяжелых странных кварков). Эти опасения были разбиты научным сообществом в пух и прах и стали не больше чем слухами, распространяемыми некомпетентными людьми, или попытками раздуть сенсацию на пустом месте. Кроме того, отчет 2011 года, опубликованный LHC Safety Assesment Group, показал, что столкновения частиц не представляют никакой опасности.
Андерс Сандберг, научный сотрудник Оксфордского университета, считает, что ускоритель частиц едва ли приведет к катастрофе, но отмечает, что если каким-либо образом появятся страпельки, «будет плохо»:
«Преобразование планеты, подобной Марсу, в странную материю выпустит часть массы покоя в виде радиации (и расплескивающихся страпелек). Если предположить, что преобразование займет час и выпустит 0,1% как радиацию, светимость составит 1.59*10^34 Вт, или в 42 миллиона больше светимости Солнца. Большая ее часть будет представлена тяжелыми гамма-лучами».
Упс. Очевидно, БАК не в состоянии произвести странную материю, но, возможно, какой-нибудь будущий эксперимент, на Земле или в космосе, сможет. Выдвигаются предположения, что странная материя существует под высоким давлением внутри нейтронных звезд. Если нам удастся создать такие условия искусственным путем, конец может настать довольно скоро.
Проект звездной инженерии пойдет не по плану.
Мы могли бы разрушить Солнечную систему, серьезно повредив или изменив Солнце в процессе выполнения проекта звездной инженерии или нарушив планетарную динамику в его процессе.
Некоторые футурологи предполагают, что будущие люди (или наши постчеловеческие потомки) могут решить выполнить любое число проектов по звездной инженерии, включая ведение звездного хозяйства. Дэвид Крисвелл из Университета Хьюстон описал звездное хозяйство как попытку контролировать эволюцию и свойства звезды, включая увеличение срока ее жизни, извлечение материалов или создание новых звезд. Чтобы замедлить горение звезды, тем самым увеличив срок ее жизни, звездные инженеры будущего могли бы избавить ее от лишней массы (большие звезды горят быстрее).
Но потенциал возможной катастрофы — запредельный. Как и планы по внедрению геоинженерных проектов здесь, на Земле, проекты звездной инженерии могут привести к огромному числу непредвиденных последствий или спровоцировать неконтролируемые каскадные эффекты. К примеру, попытки убрать массу Солнца могут привести к странным и опасным вспышкам или же к опасному для жизни снижению светимости. Также они могут оказать существенное влияние на планетарные орбиты.
Провальная попытка превратить Юпитер в звезду.
Некоторые считают, что было бы неплохо превратить Юпитер в своего рода искусственную звезду. Но в попытке сделать это, мы могли бы уничтожить сам Юпитер, а вместе с ним и жизнь на Земле.
В статье в Journal of the British Interplanetary Society астрофизик Мартин Фогг предположил, что мы превратим Юпитер в звезду в рамках первого шага по терраформированию галилеевых спутников. С этой целью будущие люди посеют в Юпитер крошечную первичную черную дыру. Черная дыра должна быть идеально разработана, чтобы не выйти за границы предела Эддингтона (точка равновесия между внешней силой излучения и внутренней силы гравитации). По мнению Фогга, это создаст «достаточно энергии для создания эффективных температур на Европе и Ганимеде, чтобы те стали похожи на Землю и Марс соответственно».
Шикарно, если только что-то пойдет не так. Как рассказал Сандберг, поначалу все будет хорошо — но черная дыра может вырасти и поглотить Юпитер во вспышке радиации, которая стерилизует всю Солнечную систему. Без жизни и с Юпитером в черной дыре, в наших окрестностях воцарится полнейшая неразбериха.
Нарушение орбитальной динамики планет.
Когда мы начнем возиться с расположением и массами планет и других небесных тел, мы рискуем нарушить хрупкий орбитальный баланс в Солнечной системе.
В действительности, орбитальная динамика нашей Солнечной системы чрезвычайно хрупкая. Было подсчитано, что даже малейшее возмущение может привести к хаотичным и даже потенциально опасным орбитальным движениям. Причина в том, что планеты находятся в резонансе, когда любые два периода находятся в простом численном соотношении (к примеру, Нептун и Плутон имеют орбитальный резонанс 3:1, поскольку Плутон завершает две полных орбиты на каждые три орбиты Нептуна).
В результате два вращающихся тела могут влиять друг на друга, даже если находятся слишком далеко. Частые близкие схождения могут привести к тому, что меньшие объекты будут дестабилизированы и сойдут со своих орбиты — и начнется цепная реакция по всей Солнечной системе.
Такие хаотичные резонансы, впрочем, могут произойти естественным путем, или же мы спровоцируем их, двигая Солнце и планеты. Как мы уже отметили, есть такой потенциал у звездной инженерии. Перспектива перемещения Марса в потенциально обитаемую зону, которая будет сопряжена с нарушением орбиты с помощью астероидов, может также нарушить орбитальный баланс. С другой стороны, если мы построим сферу Дайсона из материалов Меркурия и Венеры, орбитальная динамика может измениться совершенно непредсказуемым образом. Меркурий (или то, что от него останется) может быть выброшен из Солнечной системы, а Земля окажется в опасной близости к крупным объектам вроде Марса.
Плохой маневр варп-двигателя.
Космический корабль с варп-двигателем — это было бы круто, безусловно, но также невероятно опасно. Любой объект вроде планеты в точке назначения будет подвержен массивным расходам энергии.
Известный также как двигатель Алькубьерре, варп-двигатель однажды может заработать, генерируя пузыри отрицательной энергии вокруг себя. Расширяя пространство и время за кораблем и сжимая перед ним, такой двигатель может разогнать судно до скоростей, не ограниченных скоростью света.
К сожалению, у такого энергетического пузыря есть потенциал причинять серьезные повреждения. В 2012 году группа ученых решила рассчитать, какой ущерб может принести двигатель такого типа. Джейсон Мейджор с Universe Today объясняет:
«Пространство — не пустота между точкой А и точкой Б… нет, оно полно частиц, которые обладают массой (и которые не обладают). Ученые пришли к выводам, что эти частицы могут «прокатываться» по пузырю деформации и сосредотачиваться в регионах перед и за кораблем, а также в самом пузыре.
Когда корабль с двигателем Алькубьерре замедляется со сверхсветовой скорости, частицы, собранные пузырем, испускаются в виде энергетических всплесков. Всплеск может быть чрезвычайно энергичным — достаточно, чтобы уничтожить что-то в пункте назначения по курсу корабля.
«Любые люди в пункте назначения, — писали ученые, — канут в Лету вследствие взрыва гамма-лучей и высокоэнергетических частиц из-за чрезвычайного голубого смещения частиц переднего региона».
Ученые также добавляют, что даже при коротких поездках, будет испускаться столько энергии, что «вы полностью будете уничтожать все, что находится перед вами». И под этим «всем» вполне может быть целая планета. Кроме того, поскольку количество этой энергии будет зависеть от длины пути, потенциально у интенсивности этой энергии нет никакого предела. Прибывающий варп-корабль может принести значительно больше повреждений, чем просто разрушить планету.
Проблемы с искусственной червоточиной.
Использование червоточин для обхода ограничений межзвездных путешествий — это здорово в теории, но мы должны быть очень осторожны, разрывая пространственно-временной континуум.
Еще в 2005 году иранский физик-ядерщик Мухаммад Мансурьяр изложил схему создания проходимой червоточины. Произведя достаточное количество эффективной экзотической материи, мы могли бы теоретически пробить дыру в космологической ткани пространства-времени и создать короткий путь для космического аппарата.
Документ Мансурьяра не указывает на негативные последствия, но о них говорит Андерс Сандберг:
«Во-первых, горловины червоточины требуют массы-энергии (возможно, отрицательной) в масштабах черной дыры такого же размера. Во-вторых, создание петель времени может привести к тому, что виртуальные частицы станут реальными и разрушат червоточину в энергетическом каскаде. Вероятно, это плохо закончится для окружения. Кроме того, разместив один конец червоточины в Солнце, а другой где-то еще, вы можете переместить и его, или облучить всю Солнечную систему.
Разрушение Солнца плохо скажется на нас всех. А облучение, опять же, стерилизует всю нашу систему.
Навигационная ошибка двигателя Шкадова и катастрофа.
Если мы захотим переместить нашу Солнечную систему в далеком будущем, мы рискуем полностью ее уничтожить.
В 1987 году русский физик Леонид Шкадов предложил концепцию мегаструктуры, «двигатель Шкадова», которая буквально может отвезти нашу Солнечную систему вместе со всей ее начинкой к соседней звездной системе. В будущем это может позволить нам отказаться от старой умирающей звезды в пользу более молодой.
Двигатель Шкадова в теории очень прост: это просто колоссальное дугообразное зеркало с вогнутой стороной, обращенной к Солнцу. Строители должны разместить зеркало на произвольном расстоянии, где гравитационное притяжение Солнца будет уравновешиваться исходящим давлением его излучения. Зеркало, таким образом, станет стабильным статическим спутником в равновесии между буксиром тяжести и давлением солнечного света.
Солнечная радиация будет отражаться от внутренней изогнутой поверхности зеркала обратно к Солнцу, подталкивая нашу звезду ее же собственным светом — отраженная энергия будет производить крошечную тягу. Так устроен двигатель Шкадова, и человечество отправится покорять галактику вместе со звездой.
Что может пойти не так? Да все. Мы можем прогадать и рассеять Солнечную систему по космосу или вовсе столкнуться с другой звездой.
Отсюда рождается интересный вопрос: если мы разовьем способность перемещаться между звездами, мы должны понять, как управлять множеством небольших объектов, расположенных в дальних пределах Солнечной системы. Нам придется быть осторожными. Как говорит Сандберг, «дестабилизировав пояс Койпера или облако Оорта, мы получим множество комет, которые обрушатся на нас».
Возвращение мутировавших зондов фон Неймана.
Скажем, мы отправим флот экспоненциально самовоспроизводящихся зондов фон Неймана колонизировать нашу галактику. Если предположить, что они будут очень плохо запрограммированы или кто-то намеренно создаст эволюционирующие зонды, в случае длительной мутации они могут превратиться в нечто совершенно злобное и недоброжелательное по отношению к своим создателям.
В конце концов, наши умные кораблики вернутся, чтобы разорвать нашу Солнечную систему, высосать все ресурсы или «убить всех человеков», положив конец нашей интересной жизни.
Инцидент с межпланетной серой слизью.
Самовоспроизводящиеся космические зонды могут существовать также в значительно меньших размерах и быть опасными: экспоненциально воспроизводящиеся наноботы. Так называемая «серая слизь», когда неконтролируемый рой нанороботов или макроботов потребит все планетарные ресурсы, чтобы создать больше копий, не будет ограничиваться планетой Земля. Эта слизь может проскользнуть на борту покидающего гибнущую звездную систему корабля или вообще появиться в космосе как часть мегаструктурного проекта. Оказавшись в Солнечной системе, она может превратить все в кашу.
Буйство искусственного сверхинтеллекта.
Одной из опасностей создания искусственного сверхинтеллекта является потенциал не только уничтожить жизнь на Земле, но и распространиться в Солнечную систему — и за ее пределы.
Часто приводится в пример сценарий со скрепками, когда плохо запрограммированный ИСИ преобразует всю планету в скрепки. Вышедший из-под контроля ИСИ не обязательно будет делать скрепки — возможно, для достижения наилучшего эффекта потребуется также производство бесконечного числа компьютерных процессоров и превращения всей материи на земле в полезный компьютер. ИСИ даже может разработать мета-этический императив распространения своих действий по всей галактике.

_____________________________________________________________________________________________

 

Гигантские галактики являются наилучшим «домом» для обитаемых планет.

Галактики, подобные Млечному пути, могут быть не самыми лучшими «колыбелями жизни» в нашей Вселенной – в гигантских галактиках, бедных «новорожденными» звездами и по крайней мере в два раза более массивных, чем Млечный путь, может находиться в 10000 раз больше обитаемых планет, чем в нашей галактике, согласно новому исследованию.
В этой научной работе астрономы изучили более 140000 ближайших к нам галактик в попытке ответить на вопрос: какой тип галактики лучше всего подходит для обитаемых планет?
К своему удивлению, ученые пришли к выводу, что крупные спиральные галактики, подобные нашей родной галактике, не являются самыми подходящими для обитаемых планет галактиками Вселенной, как объяснил один из соавторов исследования Анупам Мазумдар, специалист по космологии частиц из Ланкастерского университета, Великобритания, в интервью интернет-изданию Space.com.
Ученые исследовали галактики, наблюдаемые при помощи обсерватории Апачи-Пойнт, США, являющейся частью Слоуновского цифрового обзора неба. В ходе исследования выяснилось, что наиболее подходящим для обитаемых планет типом галактики является богатая «металлами» (элементами тяжелее гелия) галактика, масса которой не менее чем в два раза превышает массу Млечного пути, а скорость звездообразования более чем в десять раз ниже таковой для нашей галактики
Всего из 140000 галактик, выступающих в роли объектов этого исследования, 200 галактик, наилучшим образом удовлетворявших выработанным критериям, были признаны исследователями как эталоны «обитаемых» галактик. Ближайшая к нам галактика этой группы, носящая название Маффей-1, находится на расстоянии 9,5 миллиона световых лет от Млечного пути.

_______________________________________________________________________________________________

Звезда снаружи и внутри.

Древние считали что звезды – нечто вечное и постоянные, хотя и наблюдали за некоторыми изменение их светимости. На сегодняшний день уже достоверно известно, что не все звезды одинаковы. Более того они тоже эволюционируют. Их жизнь можно сравнить с жизнью человека.
И всегда все начинается с рождения и заканчивается смертью. Но смерть звезды это нечто другое – после смерти она дает энергию и материал для рождения новых звезд. Так что еще раз можно убедиться в справедливости выражения: «Ничто не вечно…»
Чтобы лучше изучить строение ученым понадобилось очень много времени. Как говорилось в одной из статей: наша система находится в относительно спокойной части галактики. А ближайшей к нам звездой, за которой можно было так или иначе наблюдать, было Солнце. Но даже сейчас можно только с определенной точностью говорить о внутреннем строении звезд.
Для анализа развития звезды очень важно знать ее внутреннюю структуру. Фактически, зная состав можно предположить как будут со временем изменятся внешние параметры такого небесного тела. К внешним параметрам можно отнести, конечно же, размер, массу и светимость.
Давайте попробуем выяснить, какие же процессы протекают в глубинах звездной массы.
Теперь на помощь астрономам приходят химики и физики. Внутреннее строение – это химический состав, смесь газов, которые образуют ту или иную звезду. Но даже такой простой вопрос может вызвать множество вариантов ответов. Ведь мы можем наблюдать только внешние слои звезд, которые принято называть атмосферой. Внутреннее строение нам недоступно – ни увидеть, ни проникнуть в глубь звезды мы, увы, не можем. Прежде всего, нам препятствует температура, даже известные фантасты не предлагали человечеству такой материал, чтобы он мог выдержать столь значительный нагрев, а тем более защитить от него человека.
Приходится применять не прямые методы изучения: компьютерное моделирование, лабораторные условия, математические расчеты, физико-химическое моделирование. А знать нам нужно не так уж много – температуру, плотность, давление и химический состав звезды.
Как же поступают современные ученые? Это очень просто – применяются известные законы физики и механики для определения необходимых параметров по данным, полученным об атмосферах звезд. И ко всему, считается, что звезды состоят из таких же химических элементов, которые встречаются на Земле. И вот нам и пригодятся все знания в области химии для моделирования процессов, происходящих в недрах звезд. Лабораторные условия исследования, конечно, далеко не соответствуют реальным, но так можно узнать очень многое. Элементарные частицы одинаковы во всей вселенной – протоны, электроны и нейтроны – их свойства должны быть одинаковы, хотя не исключено, что могут встречаться и аномалии.
Наблюдения показывают, что большинство звёзд устойчивы, т. е. они заметно не расширяются и не сжимаются в течение длительных промежутков времени. Как устойчивое тело звезда может существовать только в том случае, если все действующие на её вещество внутренние силы уравновешиваются. Какие же это силы?
Звезда – раскалённый газовый шар, а основным свойством газа является стремление расшириться и занять любой предоставленный ему объём. Это стремление вызвано давлением газа и определяется его температурой и плотностью. В каждой точке внутри звезды действует сила давления газа, которая старается расширить звезду. Но в каждой же точке ей противодействует другая сила – сила тяжести вышележащих слоев, пытающаяся сжать звезду. Однако ни расширения, ни сжатия не происходит, звезда устойчива. Это означает, что обе силы уравновешивают друг друга. А так как с глубиной вес вышележащих слоёв увеличивается, то давление, а, следовательно, и температура возрастают к центру звезды.
Звезда излучает энергию, вырабатываемую в её недрах. Температура в звезде распределена так, что в любом слое в каждый момент времени энергия, получаемая от нижележащего слоя, равняется энергии, отдаваемой слою вышележащему. Сколько энергии образуется в центре звезды, столько же должно излучаться её поверхностью, иначе равновесие нарушится. Таким образом, к давлению газа добавляется ещё и давление излучения.
Лучи, испускаемые звездой, получают свою энергию в недрах, где располагается её источник, и продвигаются через всю толщу звезды наружу, оказывая давление на внешние слои. Если бы звёздное вещество было прозрачным, то продвижение это осуществлялось бы почти мгновенно, со скоростью света. Но оно непрозрачно и тормозит прохождение излучения. Световые лучи поглощаются атомами и вновь испускаются уже в других направлениях. Путь каждого луча сложен и напоминает запутанную зигзагообразную кривую. Иногда он «блуждает» многие тысячи лет, прежде чем выйдет на поверхность и покинет звезду.
Излучение, покидающее поверхность звезды, качественно (но не количественно) отличается от излучения, рождающегося в источнике звёздной энергии. По мере движения наружу длина волны света увеличивается. Поверхность Солнца, например, излучает в основном световые и инфракрасные лучи, а в его недрах возникает коротковолновое рентгеновское и гамма-излучение. Давление излучения для Солнца и подобных ему звёзд составляет лишь очень малую долю от давления газа, но для гигантских звёзд оно значительно.
Оценки температуры и плотности в недрах звёзд получают теоретическим путём, исходя из известной массы звезды и мощности её излучения, на основании газовых законов физики и закона всемирного тяготения. Определённые таким образом температуры в центральных областях звёзд составляют от 10 млн. градусов для звёзд легче Солнца до 30 млн. градусов для гигантских звёзд. Температура в центре Солнца — около 15 млн. градусов.
При таких температурах вещество в звёздных недрах почти полностью ионизовано. Атомы химических элементов теряют свои электронные оболочки. Вещество состоит только из атомных ядер и отдельных электронов. Поскольку поперечник атомного ядра в десятки тысяч раз меньше поперечника целого атома, то в объёме, вмещающем всего десяток целых атомов, могут свободно уместиться многие миллиарды атомных ядер и отдельных электронов. При этом расстояния между частицами вопреки высокой плотности будут всё ещё велики по сравнению с их размерами. Вот почему вещество, плотность которого в центре Солнца в 100 раз превышает плотность воды, – более плотное, чем любое твёрдое тело на Земля — тем не менее, обладает всеми свойствами идеального газа.
Температура внутри звезды тем ниже, чем больше концентрация частиц в газе, т. е. чем меньше его средняя молекулярная масса. Средняя молекулярная масса газа, состоящего из атомов водорода, равна 1, из атомов гелия – 4, натрия – 23, железа – 56. В ионизованном газе число частиц увеличивается за счёт электронов, а общая масса вещества сохраняется неизменной. Поэтому молекулярная масса ионизованного водорода будет 1/2 (две частицы: протон и электрон), ионизованного гелия – 4/3, натрия – 23/12 = 1,92, железа – 56/27 = 2,07. Таким образом, в звёздном веществе все химические элементы, за исключением водорода и гелия, имеют среднюю молекулярную массу, равную примерно 2.
Чем больше водорода и гелия по сравнению с более тяжёлыми элементами, тем ниже температура в центре звезды. Чисто водородное Солнце, например, имело бы температуру в центре 10 млн. градусов, гелиевое 26 млн. градусов, а состоящее целиком из более тяжёлых элементов – 40 млн. градусов.
Чтобы получить представление о структуре звезды, пользуются методом последовательных приближений. Задавая некоторое соотношение водорода, гелия и более тяжёлых элементов и зная массу звезды, вычисляют её светимость. Эту процедуру повторяют до тех пор, пока для определённой смеси вычисленная и полученная из наблюдений светимости не совпадут. Данный состав и считается близким к реальному. Оказалось, что для большинства звёзд на долю водорода и гелия приходится не менее 98% массы.
Определение химического состава и физических условий в центральных частях звёзд позволило решить вопрос об источниках звёздной энергии. При температуре 10-30 млн. градусов и наличии большого числа ядер водорода протекают термоядерные реакции, в результате образуются ядра различных химических элементов. Не все возможные ядерные реакции годятся на роль источников звёздной энергии, а только такие, которые выделяют достаточно большую энергию и могут продолжаться в течение нескольких миллиардов лет жизни звезды.
После длительных поисков было установлено, что звёзды большую часть своей жизни светят за счёт совершающихся в них преобразований четырёх ядер водорода (протонов) в одно ядро гелия. Масса четырёх протонов больше массы ядра гелия, этот избыток массы и превращается в энергию в термоядерных реакциях. Такая реакция идёт медленно и поддерживает свечение звезды на протяжении миллиардов лет.
Звёзды образуются из космических газопылевых облаков. При сжатии под действием тяготения сгустка газа его внутренняя часть постепенно разогревается. Когда температура в центре достигнет примерно миллиона градусов, начинаются ядерные реакции — образуется звезда.
Строение звёзд зависит от массы. Если звезда в несколько раз массивнее Солнца, то глубоко в её недрах происходит интенсивное перемешивание вещества (конвекция), подобно кипящей воде. Такую область называют конвективным ядром звезды. Чем больше звезда, тем большую её часть составит конвективное ядро. Остальная часть звезды сохраняет при этом равновесие. Источник энергии находится в конвективном ядре. По мере превращения водорода в гелий молекулярная масса вещества ядра возрастает, зато объём уменьшается.

_____________________________________________________________________________________________

Ядерная реакция.

Ядерная реакция — это процесс взаимодействия атомного ядра с другим ядром или элементарной частицей, сопровождающийся изменением состава и структуры ядра и выделением большого количества энергии. Впервые ядерную реакцию наблюдал Резерфорд в 1919 году, бомбардируя α-частицами ядра атомов азота, она была зафиксирована по появлению вторичных ионизирующих частиц, имеющих пробег в газе больше пробега α-частиц и идентифицированных как протоны. Впоследствии с помощью камеры Вильсона были получены фотографии этого процесса.
По механизму взаимодействия ядерные реакции делятся на два вида:
— реакции с образованием составного ядра, это двухстадийный процесс, протекающий при не очень большой кинетической энергии сталкивающихся частиц (примерно до 10 МэВ).
— прямые ядерные реакции, проходящие за ядерное время, необходимое для того, чтобы частица пересекла ядро. Главным образом такой механизм проявляется при больших энергиях бомбардирующих частиц.
Если после столкновения сохраняются исходные ядра и частицы и не рождаются новые, то реакция является упругим рассеянием в поле ядерных сил, сопровождается только перераспределением кинетической энергии и импульса частицы и ядра-мишени и называется потенциальным рассеянием.

_____________________________________________________________________________________________

Астрономы обнаружили огромную структуру размером в пять миллиардов световых лет.

Огромные размеры нашей Вселенной просто непостижимы, так что возможно представить удивление исследователей, когда они недавно обнаружили в её пределах структуру размером в пять миллиардов световых лет в диаметре. Это больше одной девятой части всей наблюдаемой Вселенной, и, безусловно, самая крупная структура из всех когда-либо обнаруженных.
На самом деле, эта загадочная структура настолько невероятная, что может разрушить наше представление о космосе.
«Если мы правы, эта структура противоречит текущим моделям Вселенной. Найти нечто столь огромное было большим сюрпризом, и мы до сих пор не совсем понимаем, как она вообще появилась», — отметил в пресс-релизе Королевского астрономического общества профессор Лайош Балаш.
Что же представляет собой эта огромная структура? Это не отдельный физический объект, а скорее скопление девяти массивных галактик, гравитационно связанных между собой так же, как и наш Млечный Путь с другими галактиками. Она была обнаружена вследствие выявления учёными кольца из девяти гамма-всплесков, произошедших на сравнительно одинаковом расстоянии от нас, составляющем порядка семи миллиардов световых лет от земли.
Гамма-всплески являются самыми яркими происходящими во Вселенной электромагнитными событиями, как известно вызванными сверхновой звездой. Их выявление обычно говорит о присутствие галактики, так что все гамма-всплески этого кольца пришли из разных галактик. Но их близкое расположение по отношению друг к другу свидетельствует о том, что эти галактики должны быть связаны между собой. Есть только один шанс из двадцати тысяч, что такое распределение гамма-всплесков случайность.
Мега-скопления такого размера невозможны, по крайней мере, с точки зрения текущих теорий. Эти теории предполагают, что Вселенная в больших масштабах должна быть относительно однородной, а это означает, что размеры структур не должны значительно отличаться. На самом деле, теоретический предел размера структур может составлять порядка 1,2 миллиарда световых лет в диаметре.
Если расчёты венгерско-американской команды верны, то эта гигантская новая структура размером более пяти миллиардов световых лет в диаметре нанесёт удар по классической модели космоса. На деле, либо исследователи заблуждаются в своих подсчётах, либо учёные должны будут кардинально пересмотреть свои теории относительно эволюции космоса.
Излишне говорить, что это открытие гамма-всплесков может стать причиной изменений фундаментальных научных представлений об астрономии. По крайней мере, это напоминает нам о том, насколько в действительности ничтожно наше представление вселенной.

 

 

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
Май 2018
Пн Вт Ср Чт Пт Сб Вс
« Апр   Июн »
 123456
78910111213
14151617181920
21222324252627
28293031  
Архивы

Май 2018
Пн Вт Ср Чт Пт Сб Вс
« Апр   Июн »
 123456
78910111213
14151617181920
21222324252627
28293031