Математические этюды. Самое замечательное число (по версии Шелдона Купера)

#math

https://telegra.ph/Samoe-zamechatelnoe-chislo-12-01

Новости науки. Откуда на Земле взялась вода? Существующие теории полагают главным её источником тёмные астероиды класса С, обильно бомбардировавшие нашу планету на поздних стадиях её формирования. Однако, проанализировав изотопный состав земной и астероидной воды, ученые обнаружили существенные отличия, что говорит о существовании как минимум ещё одного важного источника. И вот, спустя десять лет после того, как космический зонд Хаябуса доставил на Землю образцы астероида класса S Итокава, ученые готовы назвать этот источник - им является... солнечный ветер! Согласно новой теории, именно взаимодействие протонов солнечного ветра с частицами пыли на поверхности астероидов класса S явилось тем самым недостающим источником воды. Проанализировав образцы Итокавы, ученые оценили, что каждый кубометр его породы содержит до 20 литров жидкости, образованной преимущественно солнечным ветром! Воистину, Солнце источник жизни. Исследование опубликовано в Nature Astronomy 29 ноября 2021 года.

#news

Явление. Свет по-разному распространяется в различных веществах и испытывает отражение и преломление при взаимодействии с границей раздела двух веществ с разными оптическими свойствами. Представленное видео от Nikon Instruments иллюстрирует, что происходит с лазерным лучом при путешествии через мыльный раствор, который представляет собой сложную систему с огромным множеством взаимодействующих и изменяющихся оптических интерфейсов. Реагируя на эти изменения, и лазерный луч отклоняется и разветвляется непредсказуемым образом.

#effect

История науки. Великий английский физик Поль Дирак слыл большим космополитом и немалую привязанность питал, как ни странно, к Советскому Союзу, поддерживая тесные контакты с его выдающейся школой теоретической физики. Среди его друзей числились маститые советские теоретики Игорь Тамм и Яков Френкель. На фотографии Дирак и Френкель что-то весело обсуждают (вероятно, Френкель рассказывает Дираку анекдот), отдыхая на палубе советского теплохода в 1928 году. Также на фотографии присутствует немецкий физик Альфред Ланде (справа), не принимающий участия в беседе.

Любители физики, владеющие английским, могут ознакомиться с великолепной биографией Дирака "The strangest man". Фото из архивов американского института физики.

#scihistory

Наука и искусство. Цвет Луны обусловлен не только составом её поверхности, но и в большой степени условиями наблюдения - взаимным расположением Земли, Луны и Солнца. Солнечный свет может переотражаться между Землёй и Луной (Пепельный свет), изменяться, проходя через Земную атмосферу (Кровавая Луна), что создаёт целый спектр лунных оттенков. В течение десяти лет итальянский фотограф Marcella Giulia Pace собирала снимки Луны, которые удалось скомпоновать в пиксель-арт известной картины Леонардо да Винчи (лучше узнаётся на уменьшенном изображении). Кстати, именно да Винчи 500 лет назад впервые понял, как возникает пепельный свет. Каждый пиксель картины это снимок Луны в естественном свете без дополнительной коррекции.

#art

Изображение дня. Вся наука вращается вокруг симметрий. Симметрия кристаллов определяет их свойства, нарушение симметрии сопровождает любые сколько-нибудь интересные физические процессы, а симметрия свойств пространства-времени задаёт базовые свойства нашей вселенной. Вот и для этой микроскопической водоросли Actinocyclus curvatulus размером всего 70 микрометров (примерная толщина человеческого волоса) симметрия сыграла свою роль. Оболочка организма состоит из диоксида кремния и покрыта симметричным массивом круглых наростов (ареол), размер которых уменьшается от центра к периферии.

#scimage

Анимация. Симуляция известнейшего двухщелевого эксперимента, подтверждающего, что свет обладает волновыми свойствами. Световые волны, проходящие через экран с двумя узкими щелями, взаимодействуют друг с другом, создавая сложную интерференционную картину из набора максимумов и минимумов на чуть отстоящем экране. Часть волны, конечно, отражается от экрана обратно и интерферирует с начальным волновым фронтом, что вызывает образование стоячих волн, проявляющих себя в мерцании изображения. Симуляция проведена с помощью метода конечных разностей во временной области. Для интересующихся, полное видео и текст с пояснениями автора - тыц.

#animation

Новости науки. Продолжаем докладывать о свежеобнаруженных необычных экзопланетах. На этот раз речь пойдёт о брате нашем меньшем - планете с размером меньше Земли (так называемые миниземли). Из-за малого размера их чрезвычайно трудно обнаружить - на сегодняшний день известно всего около полусотни таких планет. Сделать это обычно удаётся, когда они обращаются крайне близко к своей звезде. Планета, получившая имя GJ 367b не просто не является исключением, но доводит эту закономерность до предела - размером с Марс, она находится настолько билзко к звезде, что год на ней длится всего 7.7 земных часов. По расчетам исследователей, планета на 86% состоит из железа, а температура её поверхности вполне может достигать его точки плавления (около 1500 градусов), что по сути делает её огромной вращающейся железной каплей. Полагаем, путешествие туда лучше отложить до более спокойных времён. Открытие опубликовано в Science 3 декабря 2021 года.

#news

Сегодняшний APOD. Ещё один космический скиталец заглянул во внутреннюю Солнечную систему. Знакомьтесь - свежеобнаруженная долгопериодическая комета Леонарда (официальное имя C/2021 A1), снятая американским астрофотографом Dan Barlett в середине ноября. До начала следующего года комета будет приближаться к солнцу, становясь ярче, и в течение декабря её можно будет наблюдать невооруженным глазом. По расчетам, ледяной шарик влетел в пределы орбиты Нептуна в 2009 году, с тех продвигаясь внутрь солнечной системы, и должен достигнуть перигелия аккурат после нового года. В следующий раз комета вернётся к нам только через 80 тысяч лет. По состоянию на конец ноября комета уже обзавелась красивой зеленоватой комой. Предсказывать поведение и видимые параметры комет довольно трудно, но, по всей видимости, комета Леонарда станет самой яркой в 2021 году. Так что не забывайте поглядывать в небо.

#apod

Явление. Ледники представляются нам статичными структурами, но на самом деле они изменяются и вполне себе "текут", только очень медленно. Представленное видео иллюстрирует такой ледниковый поток вблизи швейцарской вершины Юнгфрау (Алечский ледник) с 2011 по 2019 год. Видно, как несколько ледниковых потоков сливаются в один, а структура ледника меняется в зависимости от сезона. Уменьшение ледника с ходом лет также заметно. На видео, кстати, можно различить человеческое строение - горная хижина на утёсе справа снизу выглядит яркой белой точкой. Размер участка местности на видео - примерно 2 х 3 км. Видео получено с помощью спутниковых радиолокационных данных в Высшей технической школе Цюриха.

#effect

Сегодняшний APOD. Очень необычная галактика, составленная из двух галактик, вложенных друг в друга перпендикулярно... На самом деле, это, конечно же, иллюзия. Галактики NGC 3314a и NGC 3314b это две различные галактики, находящиеся далеко друг от друга, хоть они и принадлежат к одному скоплению - скоплению Гидры, отстоящему от нас на 200 миллионов световых лет. Просто так получилось, что для нас они расположены на одном луче зрения, а определение расстояний в космосе, тем более на глаз... ну, это сложно. Интересно, что при столь малом расстоянии между галактиками, эффект гравитационного линзирования практически отсутствует, и обе галактики хорошо различимы в своей естественной форме. Изображение телескопа Хаббла обработано астрофотографом-любителем.

#apod

Новости науки. Многие годы физики ведут поиск стабильных частиц, состоящих только из нейтронов. Привычные нам атомные ядра всегда имеют в наличии как нейтроны, так и протоны, удерживаемые вместе сильным взаимодействием. Казалось бы, ничто не запрещает и ядерные частицы, состоящие только из нейтронов. Однако, их существование поставило бы под вопросы некоторые аспекты теории сильного взаимодействия. В течение трех десятков лет несколько научных групп заявляли, что обнаружили такие частицы, но в ходе проверок результаты всегда отбраковывались. И вот, группа из Университета Мюнхена поделилась результатами об обнаружении тетранейтрона (частицы из четырех нейтронов) при столкновении атомов лития-7 на ускорителе. Статистика эксперимента на этот раз позволяет заявлять, что частица существует с вероятностью 99.7% (три сигма). Будем ждать результатов проверок, и, если всё подтвердится, то новых моделей сильного взаимодействия. Работа опубликована в Physics Letters B 26 ноября 2021 года.

#news

История науки. Ричард Фейнман позирует в сексуальных ластах на гавайском пляже в Кайлуа, во время конференции по физике высокой энергии, 1973 год.

"Никто не понимает, как устроена жизнь, да это и не важно. Исследуйте мир. Практически все безумно интересно, если копнуть достаточно глубоко. Работайте так много и усердно, как хотите, над вещами, которые вам интересны. Думайте не о том, кем хотите быть, а о том, чем хотите заниматься." (с) Р. Фейнман

#scihistory

Научная статья. Сегодняшняя публикация и забавная и печальная. В 1992 году американские ученые опубликовали в журнале Social Forces статью, в которой проследили корреляцию между популярностью музыки кантри и числом самоубийств в 49 регионах США. Популярность кантри определялась по проценту её наличия в радиоэфире. По результатам анализа, авторы обнаружили статистически значимую закономерность - чем больше музыки кантри слушают в регионе, тем больше людей в нём решает покончить с бренным существованием. Интересно, что затрагивает этот эффект исключительно белое население - корреляции среди чернокожих не обнаружено. По словам авторов, связано это может быть с тем, что музыка кантри пропагандирует употребление алкоголя, неравенство полов и другие аспекты, способные влиять на обострение суицидальных настроений. Да и прослушивается она весьма специфическими группами населения. Поэтому, задумывайтесь о том, что слушаете. Ну и полный текст статьи по ссылке - тыц.

#paper

Изображение дня. Исследователи с научного судна RV Polarstern (нем. Полярная звезда) устанавливают датчики в арктическом льду зимой 2019 года. Экспедиция MOSAiC (Междисциплинарная дрейфующая обсерватория по изучению арктического климата) стала одной из крупнейших научных экспедиций в Арктику. Судно с шестьюстами учеными и инженерами из 17 стран в течение года дрейфовало вместе с арктическими льдами. Ученые пытались выяснить, как именно изменение климата воздействует на арктическую природу. Множество фото- и видеоматериалов по ссылке - тыц.

#scimage

Новости науки. Иногда происходят вещи, которые невозможно обойти стороной, хоть они и звучат из каждого утюга. Но событие поистине важное - 28 апреля 2021 года космический зонд NASA Parker пролетел через внешние слои атмосферы Солнца, став первым рукотворным аппаратом, дотронувшимся до звезды. Границей Солнца считается так называемая поверхность Альфвена, внутри которой поведение солнечной плазмы доминировано магнитным полем. Область эта огромна и удалена от светила на несколько его радиусов, поэтому до самой поверхности звезды, конечно, ещё далеко. Но тем не менее, путешествие сопряжено с огромными температурами, колоссальными магнитными полями и сложными орбитальными маневрами. Зонд также стал самым быстродвижущимся устройством, созданным человеком, приблизившись к скорости в 200 км/с. Анализ данных аппарата позволит узнать то, о чем раньше только гадали, - какую именно форму имеет атмосфера солнца и какие процессы там происходят. Статья опубликована в Physical Review Letters 14 декабря 2021 года.

#news

Сегодняшний APOD. И ещё немного результатов от зонда Parker. Видео пролёта через солнечную корону, записанное широкоугольной камерой. На левом изображении видны интенсивные корональные стримеры, поднимающиеся от светила и опадающие к нему. Они представляют собой потоки электронов, захваченные магнитными полями, исходящими от неоднородностей солнечной поверхности. На правом же фрагменте влияние стримеров не так интенсивно, и мы можем наблюдать диск нашей галактики. И, конечно, обильно представлены сильные шумы, порожденные солнечным излучением.

Ещё пара слов об уже известных научных результатах миссии - зонд обнаружил, что поверхность Альфвена, отмечающая верхнюю границу солнечной атмосферы, вовсе не является гладкой. Она имеет выраженные выступы и впадины, коррелирующие с неоднородностями поверхности звезды.

В грядущие месяцы аппарат совершит ещё несколько оборотов и погрузится в атмосферу Солнца ещё глубже. Так что, будем следить за ним и ждать новых результатов.

#apod

Изображение дня. Интересный дизайн периодической таблицы химических элементов, в которой для каждого элемента показана форма электронного облака (плотность вероятности обнаружить электрон в определённой точке) внешнего электрона. Если у атома много электронов на внешней оболочке, то все электроны, кроме одного, удалены (так называемый водородоподобный атом). Конечно, это значительное упрощение не только вычислений, но и реальности - на самом деле многоэлектронные атомы выглядят иначе. Размеры орбиталей представлены не в масштабе для простоты восприятия. Ссылка на таблицу в высоком разрешении - тыц.

#scimage

История науки. Джон Белл, создатель знаменитой теоремы Белла, был истинным ирландцем, а поэтому каждый день в четыре часа пил чай. К этой маленькой церемонии он приучил и молодого постдока Рейнхолда Бертлмана, своего друга и коллегу, с которым они вместе работали в ЦЕРН. Мудрому и опытному Беллу пришлось терпеливо учить австрийца не только физике, но и искусству выбирать и заваривать чай. Фотография сделана женой Бертлмана в 1980 году. Это было время, когда казалось, что завеса тайны природы вот-вот распахнётся, над чем сами Белл и Бертлман неустанно трудились. Ну а знатоки английского и любители физики могут ознакомиться с абсолютно чудесными описаниями того времени от самого Бертлмана - тыц, тыц.

#scihistory

Наука и искусство. Микробиологи из Университета Райса научили бактерии создавать узоры, ощутимо напоминающие знаменитое полотно Ван Гога "Звездная ночь".

Миксобактерия M. xanthus является хищным видом, питающимся другими бактериями. Чтобы случайно не поедать представителей собственного вида, они используют особый сигнальный белок, который не только помогает опознавать родственников, но и выступает в роли клея, позволяя бактериям создавать кластеры, облегчающие охоту. Обычно такие кластеры являются короткоживущими и нестабильными. Ученым удалось вывести несколько штаммов, выделяющих гораздо больше сигнального белка, благодаря чему бактериальные кластеры значительно разрастаются, достигая миллиметровых размеров. А при добавлении в колонию другого вида, не реагирующего на избыточный белок, и создаются причудливые высокохудожественные водовороты. С оригинальным исследованием можно ознакомиться по ссылке - тыц.

#art