APOD. 8 декабря 2022 года произошло затмение, которое мало кто заметил — затмение полной Луной Марса (в астрономии такие затмения, когда видимый размер одного тела значительно больше, чем другого, принято называть покрытием). Примерно на час полный Марс скрылся за полной Луной, что было запечатлено на серии фотографий недалеко от словацкого Кошице, из которых впоследствии был составлен композитный снимок.

Что думаете?

#apod

Цитата. Так как речь снова зашла об энтропии, привожу еще одну выжимку с объяснением этого понятия и связанных с ним процессов, на этот раз из "Новый ум короля" Пенроуза. Объяснение здесь несколько более грузное, чем у Сасскинда (тыц), но, на мой взгляд, дает гораздо лучшее понимание, если сквозь него продраться. Вторая выжимка — объяснение того, почему кажется, что в живых системах энтропия понижается, а не повышается.

Про энтропию — тыц, про источники низкой энтропии — тыц.

За шакальное качество картинок извиняюсь. Какие есть.

Что думаете?

#цитата

Изображение. Оказывается, голубика вовсе не голубика, а черника! В том смысле, что голубой цвет голубики (и ряда других ягод и фруктов) обусловлен, как оказалось, совсем не цветом содержащихся в ее кожуре пигментов, а особым восковым нанопокрытием, структура которого видна на электронно-микроскопическом изображении (для голубики, орегонского винограда и сливы, соответственно). Нанопокрытие структурировано таким образом, что активнее рассеивает электромагнитное излучение синего цвета, а если его стереть, то ягода станет черной, как и положено в соответствии с ее пигментным составом. По всей видимости, такие нанопокрытия это эволюционно выработанная черта, ведь глаза многих плодоядных насекомых и животных более чувствительны к синему цвету (а ягоды хотят, чтобы их скушали!).

Статья с исследованием опубликована в Science Advances 7 фераля 2024 года.

Что думаете?

#scimage

​​Цитата. "Во-первых, некоторые разделы математики были созданы для описания окружающего мира. Исчисление началось с объяснения движения планет и других движущихся объектов. Математический анализ, дифференциальные уравнения и интегральные уравнения являются естественной частью физики, потому что они были разработаны для физики. Другие разделы математики также естественны для физики. Я помню, как читал лекцию на семинаре Фейнмана, пытаясь объяснить аномалии. Его постдоки хотели выбрать систему координат для вычислений, но он остановил их, сказав: "Законы физики не зависят от системы координат. Слушайте, что говорит Зингер, потому что он описывает ситуацию без координат". Отсутствие координат означает геометрию. Естественно, что геометрия появляется в физике, законы которой не зависят от системы координат.

Симметрии полезны в физике по той же причине, что и в математике. Не говоря уже об их красоте, симметрии упрощают уравнения как в физике, так и в математике. Таким образом, физика и математика имеют общую геометрию и теорию групп, что создает тесную связь между обеими дисциплинами.

Во-вторых, есть более глубокая причина, если ваш вопрос интерпретируется так, как в эссе Юджина Вигнера "Непостижимая эффективность математики в естественных науках". Математика изучает согласованные системы, которые я не буду пытаться определить. Но она изучает согласованные системы, связи между такими системами и структуру таких систем. Мы не должны чрезмерно удивляться тому, что математика имеет согласованные системы, применимые к физике. Остается выяснить, существует ли в математике уже разработанная согласованная система, которая сможет описать структуру теории струн. [В настоящее время мы даже не знаем, какова группа симметрии теории струнных полей]. Виттен сказал, что математика XXI века должна разработать новую математику, возможно, в сочетании с физической интуицией, чтобы описать структуру теории струн" (с) Изадор Зингер, в интервью Майклу Атье.

Что думаете?

#цитата

Изображение. Забавный девайс придумали ребята из ETH Zürich, чтобы изучать особенности взаимодействие коллоидных микрочастиц с поверхностями. Устройство основано на (приготовьтесь, сейчас будет страшное название) коллоидно-зондовом атомно-силовом микроскопе, который отличается от обычного AFM тем, что вместо иголочки кантилевера использует ту самую коллоидную микрочастицу, закрепленную в специальной держалке, благодаря которой частица может как скользить по поверхности, так и катиться по ней. Понимание характера взаимодествия частицы с поверхностью в ходе этих процессов имеет важное значение в разработке разного рода новых модных суспензий. Ну а прибор просто красивый.

Что думаете?

#scimage

APOD. 25 самых ярких звезд в ночном небе (в натуральную величину, но издалека!). Звездная величина звезд в списке меняется от -1.46 у Сириуса до 1.64 у Гакрукса, то есть первый примерно в 17 раз ярче последнего. Самая близкая из них — Альфа Центавра (Rigil Kentaurus) —находится в 4.3 световых годах от нас, а самая далекая — здоровяк Денеб — аж в 2600 световых годах. Интересно, что любимая моряками полярная звезда в список не попадает, ведь ее позиция лишь 48-я.

Что думаете?

#apod

История науки. Исследователь NASA Шигехиро Нишино за установкой по синтезу карбида кремния. Традиционная кремниевая электроника не очень устойчива к высоким температурам. По сравнению с кремнием, карбид кремния (SiC) обладает гораздо более высокой допустимой рабочей температурой и рядом других выдающихся для потенциальных микроэлектронных приложений свойств. Однако его применение в массовой электронике было затруднено из-за отсутствия технологии синтеза чистого материала в промышленных количествах. Именно Шигехиро с командой решил эту проблему в восьмидесятых годах прошлого века, разработав технологию нанесения карбидно кремниевой пленки на кремниевую подложку. Во многом благодаря ему карбид кремния сегодня находит широкое применение в электронных устройствах.

Что думаете?

#scihistory

Цитата. "Я не думаю, что это очень применимо к другим физикам; мне кажется, что это моя отличительная черта – я люблю играть с уравнениями, просто пытаясь найти прекрасные математические соотношения, которые вовсе не обязаны иметь какой-то физический смысл. Но иногда они его имеют" (с) Поль Дирак, интервью Томасу Куну, 1963 г.

Что думаете?

#цитата

APOD. Пару лет назад в направлении галактики Андромеда астрономы-любители обнаружили интересную протяженную структуру, излучающую спектр килорода (на изображении отмечена голубым цветом). В направлении — потому что до сих пор не ясно даже, как далеко она находится. "Кислородная арка" может как принадлежать нашей галактике, так и находиться вблизи Андромеды. Пока что ученые не понимают, откуда эта штука взялась, но уже успели предложить пару интересных гипотез. Согласно одной из них, арка является остатком древней сверхновой, взорвавшейся в Андромеде (в этом случае, структура находится близко к ней). Другое интересное предположение заключается в том, что это своеобразная ударная волна, порожденная взаимодействием наших галактик (вспоминаем, что Млечный Путь и Андромеда несутся друг другу по траектории столкновения). Если это верно, то арка расположена где-то посередине между галактиками. В любом случае, особое удивление вызывает то, что до сих пор ее никто не видел.

Что думаете?

#apod

История науки. Американский физик Робли Эванс (справа снизу) в составе баскетбольной команды Калифорнийского технологического института, ок. 1928 г. Эванс посвятил жизнь изучению явлений радиоактивности. В своей докторской диссертации он исследовал естественный радиационный фон Земли и методы его отделения от фона, порождаемого космическим излучением (писал у Милликена, на минуточку!). Впоследствии много работал в радиационной медицине. В частности, именно Эванс одним из первых изучил влияние радия на здоровье человека (в то время радий-содержащие препараты были последним писком моды и использовались повсеместно в быту и народной медицине). Ну, и как видно, мячик тоже неплохо кидал.

Что думаете?

#scihistory

Изображение. Процесс нанесения отражающего покрытия на зеркало телескопа строящейся Обсерватории имени Веры Рубин в Чили. Площадь поверхности сложного зеркала с двумя оптическими поверхностями различной кривизны примерно соответствует размеру теннисного корта. Вкупе со здоровенной трехгигапиксельной камерой будущий телескоп будет изучать распределение темной энергии — силы, расширяющей нашу вселенную. Каждые три ночи в течение десяти лет синоптический (то есть, собирающий данные сразу с большой площади) телескоп будет делать снимок всего Южного Полушария небесной сферы. А вот тут еще побольше информации — тыц.

Что думаете?

#scimage

Явление. Ребята из Центра космических полетов Годдарда (NASA) представили красивую модель циркуляции углекислого газа в земной атмосфере. Модель называется GEOS (Goddard Earth Observing System), она достаточно сложна и объединяет данные от миллиардов датчиков, расположенных на поверхности Земли, спутников (таких, как MODIS и Suomi-NPP), а также суперкомпьютерных симуляций.

Хорошо видны суточные колебания эмиссии углекислого газа, источником которых являются растения (в ходе ночной фазы фотосинтеза часть захваченного днем CO2 испускается обратно в атмосферу). Рукотворные источники СО2 разнятся в зависимости от региона: В Китае, США и Южной Азии это в основном электростанции и автомобили, а в Африке и Южной Америке — сельскохозяйственная деятельность, а также сжигание угля и нефти.

По ссылке больше красивых анимаций и пояснения — тыц.

Что думаете?

#effect

Новости науки (наконец-то!). Вдохновившись примером всемирного хранилища семян на Шпицбергене, исследователи из Смитсоновского института строят планы пойти еще дальше (в прямом и переносном смыслах) и создать хранилище биоматериала земных видов аж на Луне!

Самым сложным в сохранении биоматериала является то, что для этого необходимы достаточно низкие температуры. И если для сохранения семян температур чуть ниже нуля вполне достаточно, то биоматериал животных требует еще на добрую сотню градусов ниже. На Земле таких холодных мест нет, поэтому возникает потребность в сложной криогенной инфраструктуре и постоянных затратах энергии, которые в долгосрочной перспективе (а тем более с заделом на потенциальные глобальные катастрофы) трудноосуществимы. Кстати, то же хранилище на Шпицбергене, которое специально построено в холодном регионе, чтобы уменьшить энергозатраты, недавно подтопило из-за глобального потепления.

А вот космическое пространство своими низкими температурами славится, и, к примеру, на Луне, в полярных регионах, есть глубокие кратеры, никогда не видевшие солнечного света (так называемые "регионы вечной тени"), температура в которых уже слабо отличается от абсолютного нуля (до -246°C), чего вполне достаточно для хранения биологических образцов без каких-либо затрат. энергии

Конечно, другой важной проблемой является устойчивость к радиации, которой в космосе тоже хоть отбавляй, и над этой проблемой ученые собираются работать на предстоящих этапах исследования.

Первоначально в хранилище планируется поместить биоматериал видов, находящихся под угрозой исчезновения, но в последствии, если удастся привлечь финансирование, можно будет сделать хранилище общественным и размещать там материал по запросу всяких богатых дядек.

Сохранять, кстати, хотят фибропласты, так как они во всех отношениях устойчивее и неприхотливее более традиционных для сохранения клеток.

Исследование опубликовано в BioScience 31 июля 2024 года.

Что думаете?

#news

​​Цитата. "Альберт Эйнштейн, который во многих отношениях был отцом квантовой механики, имел с ней характерные отношения любви-ненависти. Его полемика с Нильсом Бором — Бор полностью принимал квантовую механику, а Эйнштейн относился к ней крайне скептически — хорошо известна в истории науки. Общепринятое мнение среди большинства физиков состоит в том, что Бор победил, а Эйнштейн проиграл. На мой взгляд, и, я думаю, это мнение разделяет растущее число физиков, такая оценка несправедлива в отношении взглядов Эйнштейна.

Бор и Эйнштейн оба были очень глубокими мыслителями. Эйнштейн изо всех сил стремился показать, что квантовая механика внутренне противоречива; Бор, однако, всегда находил возражения на его аргументы. Но в своей последней атаке Эйнштейн указал на нечто столь глубокое, столь контринтуитивное, столь тревожащее и в то же время столь возбуждающее, что в начале XXI века эта идея вновь вдохновляет физиков-теоретиков. Единственным ответом Бора на последнее великое открытие Эйнштейна — открытие квантовомеханической запутанности — было его игнорирование.

Явление запутанности — это ключевой факт квантовой механики, факт, который делает ее столь отличной от классической физики. Благодаря ему под вопросом оказалось все наше понимание того, что в физическом мире является реальным. Согласно обыденному интуитивному представлению о физических системах, если мы всё знаем о системе, то есть всё, что в принципе о ней можно знать, то мы знаем также всё о ее частях. Если мы располагаем полным знанием об автомобиле, то знаем всё о его колесах, двигателе, коробке передач — вплоть до последнего винтика, удерживающего обивку. Будет абсурдом, если механик скажет: "Я знаю всё о вашем автомобиле, но, к сожалению, я ничего не могу сказать о его деталях".

Но ведь именно это Эйнштейн объяснял Бору: в квантовой механике можно знать всё о системе и ничего о ее отдельных частях, однако Бор не смог признать этот факт, который также игнорировался в нескольких поколениях учебников по квантовой физике" (с) Леонард Сасскинд, "Квантовая механика: теоретический минимум"

Что думаете?

#цитата

APOD. Активная галактика NGC 1275, расположенная в 240 миллионах световых лет от нас в созвездии Персея. Сверхмассивная черная дыра, находящаяся в ее центре, пирует на славу, разрывая и пожирая целые небольшие галактики, имевшие неосторожность приблизиться к монстру. Красные нити, радиально отходящие от центра и наделяющие галактику ее характерной необычной внешностью, являются частично остатками столкнувшихся галактик и частично газом, исторгнутым сверхмассивной черной дырой. Как эти нити образуются — не совсем понятно, ведь активные пертурбации, происходящие в системе, должны разрушать такие структуры. Нити довольно тонки, всего около 20 св. л. шириной, а длина их может достигать до нескольких десятков тысяч световых лет. Считается, что их устойчивость поддерживается слабым галактическим магнитным полем.

Кстати, на самом деле, мы видим две галактики, одна из которых находится чуть ближе к нам и прямо сейчас с огромной скоростью несется на встречу своей участи.

Что думаете?

#apod

​​Новости науки. Самая черная краска или поверхность угля отражают примерно 3% падающего на них естественного света. Они выглядят достаточно черными, но все равно отражают довольно много для приложений, в которых хотелось бы не отражать совсем ничего. Например, в сверхточных астрономических приборах, в которых каждый фотон на счету. Хотя человечество уже изобрело материалы, отражающие лишь 0.1% излучения (например, Vantablack, состоящий из вертикального "леса" углеродных нанотрубок), они весьма дороги — тот же Vantablack стоит больше 400 долларов за десятисантиметровый квадратик.

Но вот, кажется, ребятам из Университета Британской Колумбии удалось изобрести еще один сверхчерный материал, который к тому же относительно дешев, так как производится из обычной древесины. Материал, названный Nxylon, получили совершенно случайно, когда экспериментировали с воздействием высокоэнергетической плазмы на поверхность древесины липы. Липа сама по себе достаточно пористая, но взаимодействие с плазмой каким-то образом нарушает клеточную структуру дерева, модифицируя поры так, что они гораздо эффективнее улавливают свет.

Хотя материал по качеству уступает Vantablack, отражая чуть меньше процента света, этого, благодаря его дешевизне, может быть достаточно для многих инженерных применений.

Другой важный аспект — даже если материал покрыть тонким металлическим слоем, например, золота, сделав поверхность проводящей, его светопоглощающие свойства сохраняются.

В общем, ребята решили завязать с наукой и создают компанию по масштабированию производства Nxylon. Не могу их винить.

Статья опубликована в Advanced Sustainable Systems 16 июня 2024 года.

Что думаете?

#news

История науки. Американский физик Фрэнсис Банди на установке для синтеза искусственных алмазов, 1971 г. Работая в General Electric, Банди и его группа в 1954 году разработали метод синтеза искусственных алмазов из графита при высоком давлении с сульфидом железа в качестве катализатора. Алмазный пресс на фотографии — промышленная установка-детище Банди. Помимо физики, Банди также был большим энтузиастом планеризма, совершив более 8000 вылетов, а также подрабатывая инструктором (видимо, искусственные алмазы не приносили достаточно денег).

Что думаете?

#scihistory

Изображение. Панорамное изображение решетчатого нейтронного интерферометра, установленного на линии холодных нейтронов в Институте Пауля Шеррера в Филлигене. Прибор предназначен для измерения верхнего предела заряда нейтрона с помощью отклонения нейтронного пучка во внешнем электрическом поле.

Даже о такой банальной сущности, как электрический заряд, мы до сих пор многого не понимаем. До сих пор не ясно, квантуется он или нет. Непонятно, почему все наблюдаемые заряды кратны некоторому минимально возможному (одной трети заряда электрона). Все это нстандартной моделью не объясняется. Так что, можно сказать, что прибор предназначен для исследования физики за рамками стандартной модели.

Что думаете?

#scimage

​​Цитата. "Когда я впервые начал заниматься алгебраической геометрией, я счел этот предмет привлекательным по двум причинам: во-первых, потому что он имел дело с такими приземленными и конкретными объектами, как проективные кривые и поверхности; во-вторых, потому что это была небольшая, спокойная область, в которой десяток людей не набрасывались на каждую новую идею, как только она появлялась. Как оказалось, эта область, похоже, приобрела репутацию эзотерической, эксклюзивной и очень абстрактной, с приверженцами, которые тайно замышляют захватить всю остальную математику! В одном отношении этот последний пункт точен: алгебраическая геометрия - это предмет, который часто связан с очень большим количеством других областей - аналитической и дифференциальной геометрией, топологией, К-теорией, коммутативной алгеброй, алгебраическими группами и теорией чисел, например, и как дает, так и получает теоремы, техники и примеры от всех них. И, конечно, работа Гротендика привнесла в эту область некоторые очень абстрактные и очень мощные идеи, которые довольно трудно усвоить. Но этот предмет, как и все предметы, имеет двойственный аспект в том смысле, что все эти абстрактные идеи рухнули бы под собственным весом, если бы не опора, предоставляемая конкретной классической геометрией" (с) Дэвид Мамфорд, "The Red Book of Varieties and Schemes"

Что думаете?

#цитата

Новости науки. Ребята из американского Университета Пердью замутили самую маленькую в мире дискотеку (это они сами пишут)! В качестве диско-шара выступил флюоресцирующий наноалмаз размером меньше микрона, левитирующий над подложкой с помощью специальной ионной ловушки и вращающийся с огромной частотой (до 20 МГц).

Цель эксперимента — изучение поведения кубитов в наноалмазе, в роли которых выступают так называемые NV-центры — особые дефекты в кристаллической структуре алмаза, состоящие из атома азота и вакансии, очень популярные нынче объекты для моделирования всяческих квантовых штук. Согласно теории, на которую опираются авторы, вращение с высокой угловой скоростью должно некоторым образом воздействовать на спин кубитов, а посредством наблюдения фазы Берри (я даже не буду пытаться объяснить, что это. Нет, правда, не лезьте туда) можно попытаться измерить, как кубиты взаимодействуют с гравитацией, а через это, соответственно, лучше понять, как интегрировать гравитацию в квантовую механику — гранд-задача, остро стоящая перед современной физикой.

Не углубляясь в дебри теории, в очередной раз захотелось отметить, какие поразительные с технической точки зрения эксперименты удается реализовывать сегодняшним работягам-аспирантам.

Статья опубликована в Nature Communications 13 июня 2024 года.

Что думаете?

#news