• Теги
    • избранные теги
    • Компании487
      • Показать ещё
      Страны / Регионы597
      • Показать ещё
      Разное487
      • Показать ещё
      Формат36
      Люди95
      • Показать ещё
      Издания12
      • Показать ещё
      Международные организации21
      • Показать ещё
      Показатели21
      • Показать ещё
      Сферы8
      • Показать ещё
Максвелл
19 февраля, 13:13

Беспроводная передача до 1900 Вт по комнате с КПД 45-95%

Изолированная камера (комната) 5×5×2,3 м со стенами, полом и потолком с алюминиевым покрытием. 15 конденсаторов на центральной колонне завершают схему квазистатического резонатора Прогресс в беспроводной передаче данных приучил человека к мысли, что при входе в квартиру смартфон сразу подключается к домашнему WiFi. Все устройства в доме по умолчанию выходят в интернет по WiFi через домашнюю точку доступа. Никаких проводов — красота. Проблема только в том, что электричество не передаётся точно таким же удобным способом, и каждое устройство всё равно приходится соединять проводом. От такой же проблемы страдает робототехника и медицина. Очень неудобно каждый раз подключать гаджеты к розетке. Более стал лет назад Никола Тесла показал, как передавать электричество на расстоянии (а до него показали Максвелл, Хевисайд и Герц), но инженеры до сих пор не сумели реализовать это изобретение в удобную технологию для практического применения с достаточно высоким КПД. Есть ещё одна проблема: неизвестно, как влияет на организм беспроводная передача электричества через тело в течение длительного периода времени, поэтому регулирующие органы во многих странах ввели строгие нормативные ограничения для этой технологии. Читать дальше →

18 февраля, 19:35

«Я обязательно вернусь сюда еще»: впечатления первых туристов, воспользовавшихся безвизовым режимом

Европа соображает, как закрыться от потока мигрантов. А Беларусь открылась для гостей из 80 стран. Безвизовый режим для авиатуристов действует с минувшего воскресения. Пять дней (пока еще пять, правда, обсуждают более продолжительный срок) разрешено находиться в стране. Первую пятидневку вместе с первыми «ласточками» провела наш корреспондент Алена Сырова.

06 февраля, 17:20

Как жизнь (и смерть) берет свое начало из неупорядоченности

Долгое время считалось, что жизнь подчиняется собственному набору правил. Но поскольку простые системы демонстрируют признаки естественного поведения, ученые спорят о том, не является ли эта кажущаяся сложность исключительно следствием термодинамики. В чем разница между физикой и биологией? Возьмите мяч для гольфа и пушечное ядро и сбросьте их с Пизанской башни. Законы физики позволяют вам настолько точно предсказать траектории их падения, что лучшего и желать не приходится.

05 февраля, 12:51

Беспроводная передача энергии. Военные аспекты

"Уважаемый г. Тесла! Я с радостью узнал о том, что Вы празднуете свое 75-летие и что Вы, как плодотворный пионер в области токов высокой частоты, достигли исключительного развития этой области техники. Поздравляю Вас с великим успехом всей Вашей работы..."Альберт Эйнштейн, 1931г Дмитрий КРУКВ 2002 году американский исследователь Леланд Андерсон, один из ведущих мировых экспертов по наследию Теслы, опубликовал ранее неизвестные материалы по беспроводной передаче энергии, и в предисловии написал:Для тех, кто глубоко активен в технической оценке истории электрических исследований, появляющиеся «новые книги» и даже «документальные фильмы» являются источником интенсивного разочарования и крушением обманутых надежд, ибо обнаруживается, что автор (ы) не проникали в технические аспекты предмета достаточно, чтобы понять, каковы были реальные проблемы, и по-прежнему увековечивают бездоказательные популярные утверждения, мифы, и исторические ошибки. Это особенно верно в отношении авторов, посвященных тематике в области ВЧ, антенн и распределенных цепей (т.е., радио), где просто академическое знание электроники или теории Максвелла недостаточно, чтобы гарантировать профессиональный уровень в этих дисциплинах. Это приводит к выводу, что никакая достоверная история этого исследования не может быть написана до тех пор, пока некто с достаточной технической подготовкой и опытом не потратит свое время и усилия на эту тему.Леланд Андерсон, США, 2002г Пародокс, но насколько известно мне, автору книги «Никола Тесла. Пробуждение силы», я и являюсь этим «некто», кто впервые за сто лет взял на себя труд не только досконально изучить и вникнуть в реальные научно-технические достижения Николы Теслы, но и изложить результаты системно в виде книги.Понятно, что работы Теслы изучались все это время, об этом свидетельствует хотя бы тот факт, что многие открытия и военные изобретения Теслы (такие как телеавтоматика, электронные микроскопы, радиолокация, радионавигация, лазеры, управляемые реактивные летательные аппараты и т.д.) впоследствии были «переоткрыты» и вышли в мир уже из военных лабораторий под брендом других «авторов». Результаты этих работ, если и публиковались, не сопровождались ссылками на имя Теслы как первооткрывателя.полный текст -https://planeta.ru/campaigns/tesla/updates!post71766

03 февраля, 20:42

Британский морпех на суде сознался в терроризме

В лондонском суде 30-летний морской пехотинец Киаран Максвелл признался, что участвовал в создании складов боеприпасов и взрывчатки для возможного использования их североирландскими республиканцами.

03 февраля, 11:55

ВМС США разбираются, откуда взялся флаг Трампа на бронемашине спецназа

В американском штате Кентукки заметили конвой спецназа Военно-морских сил США под флагом главы государства Дональда Трампа.

01 февраля, 19:01

Второй закон термодинамики может нарушаться в квантовом мире

Закон неубывания энтропии в замкнутых системах, который является одной из формулировок знаменитого второго начала термодинамики, может нарушаться: как оказалось, в квантовых системах энтропия может убывать, выяснила международная группа учёных под руководством ведущего научного сотрудника Лаборатории квантовой теории информации МФТИ и Института теоретической физики имени Л. Д. Ландау РАН Гордея Лесовика. Результаты исследования опубликованы в журнале Scientific Reports (входит в группу Nature). "Мы нашли квантового демона Максвелла, который может уменьшить энтропию в системе, причём даже не измеряя её состояние", - говорит Гордей Лесовик. Большинство процессов в рамках классической физики независимы от направления "стрелы времени": любой из них можно развернуть в обратную сторону и никакие законы не будут нарушены. Однако симметрия по времени нарушается во втором законе термодинамики, который (в формулировке Клаузиуса) гласит, что тепловая энергия не может переходить от менее горячих объектов к более горячим, поэтому развернуть этот процесс в обратную сторону нельзя. В 1870-х годах принцип роста энтропии был сформулирован в более строгой форме Людвигом Больцманом в его так называемой H-теореме (произносится "аш-теорема"). Она гласит, что величина энтропии в замкнутой системе, состояние которой описывается кинетическим уравнением (называемым теперь уравнением Больцмана), либо растёт, либо остаётся постоянной. Долгое время эту теорему не удавалось доказать в рамках традиционной статистической физики без привлечения дополнительных ограничений. После появления квантовой механики учёные предположили, что "корни" H-теоремы связаны с квантовыми явлениями. В квантовой теории информации были получены важные результаты, описывающие условия, при которых энтропия системы не убывает. Группа под руководством Лесовика впервые сформулировала H-теорему на языке квантовой физики и в течение нескольких лет пыталась найти её доказательство. "Мы пытались доказывать: вроде бы, получалось, потом обнаруживалась „дырка", мы её закрывали, затем „дырки" появлялись опять, и в конце концов мы поняли, что это неспроста, что, может быть, эта теорема и не верна для квантовой системы и, даже если система энергетически изолирована, этого недостаточно, чтобы энтропия не убывала", - говорит учёный. В результате учёные обнаружили условия, при которых второй закон термодинамики может локально нарушаться. Это может происходить в квантовых системах относительно небольшого, но макроскопического размера - сантиметры и даже метры. Существенное различие состоит в том, что если в классической физике уменьшение энтропии связано с передачей тепловой энергии, то в квантовом мире снижение энтропии может происходить без передачи энергии - за счёт квантовой запутанности. "Представьте себе Золушку, которую мачеха заставляет разобрать перемешанную чечевицу и горох, то есть понизить энтропию в системе. Классическая Золушка в изолированной системе не смогла бы это сделать, а квантовая - может. Мы можем „вычистить" состояния за счёт квантовых эффектов", - объясняет Лесовик. По его словам, учёные в ближайшее время планируют провести экспериментальную проверку этого эффекта. Такой эксперимент откроет возможность создания квантовых холодильников и двигателей нового типа.(http://www.strf.ru/materi...)

Выбор редакции
31 января, 18:24

В сети набирают популярность скетчи Максвелла Тиллза

Максвелл Тиллз – художник из Австралии, живущий в Лондоне и путешествующий по Европе.

31 января, 15:37

В МФТИ "вызвали" квантового демона Максвелла

Международная группа учёных под руководством Гордея Лесовика из МФТИ выяснила, что в квантовой системе энтропия может убывать вопреки второму началу термодинамики. Соответствующая статья опубликована в Scientific Reports. По второму началу термодинамики тепловая энергия не может переходить от менее горячих объектов к более горячим. На бытовом уровне это означает, что горячий чайник, остывая, может нагреть комнату, но остывающая комната не может нагреть горячий чайник. По теореме, предложенной Людвигом Больцманом, величина энтропии в замкнутой системе, состояние которой описывается соответствующим кинетическим уравнением, либо растёт, либо остаётся постоянной. Долгое время эту теорему (H-теорему) не удавалось доказать в рамках традиционной статистической физики без привлечения дополнительных ограничений. После появления квантовой механики учёные предположили, что доказательства теоремы связаны с квантовыми явлениями. В квантовой теории информации были получены важные результаты, описывающие условия, при которых энтропия системы не убывает. Группа под руководством Лесовика впервые сформулировала H-теорему на языке квантовой физики и в течение нескольких лет пыталась найти её доказательство.   — Мы пытались доказывать: вроде бы получалось, потом обнаруживалась "дырка", мы её закрывали, затем "дырки" появлялись опять, и в конце концов мы поняли, что это неспроста, что, может быть, эта теорема и не верна для квантовой системы, и, даже если система энергетически изолирована, этого недостаточно, чтобы энтропия не убывала, — рассказывает Гордей Лесовик. Согласно представленной физиками теоретической модели и расчётам деталей её функционирования, получается, что в замкнутой квантовой системе за счёт взаимодействия между предварительно запутанными частицами снижение энтропии может происходить без передачи энергии. Как пример они приводят распространение частиц в обычном проводе с тремя проводниками (на рисунке). Изначально состояние частицы, распространяющейся по проводу, было максимально хаотично: она имела много степеней свободы. После пролёта через область взаимодействия частицы со спином её состояние стало более чистым в квантовомеханическом смысле. В итоге те квантовые запутанности, которые у этой частицы были с другими степенями свободы, были частично убраны. То есть общая энтропия в системе снизилась, хотя передачи энергии в ней не произошло. В результате учёные нашли противоположное тому, что искали. Они обнаружили условия, при которых второй закон термодинамики может локально нарушаться. Согласно использованной модели, это происходит в квантовых системах относительно небольшого, но макроскопического размера — длиной в сантиметры или даже метры. Существенное различие работы их "квантового демона Максвелла" от классического состоит в том, что если в классической физике уменьшение энтропии связано с передачей тепловой энергии, то в квантовом мире снижение энтропии может происходить без передачи энергии, за счёт квантовой запутанности. Авторы работы отмечают, что без энергии может происходить квантовомеханическое вычищение состояния рабочего кубита с помощью другого кубита, играющего роль квантового демона Максвелла. В классической механике такое вычищение состояний нуждается в обмене энергией, а в квантовой — нет. В качестве примера системы, способной уменьшать энтропию на масштабе метров, можно привести волновод значительный длины, помещенный в криостат. Этот волновод работает для обеспечения связи (в микроволновом диапазоне) между трансмонами. Трансмон — это два фрагмента сверхпроводника, соединённых туннельными контактами. Авторы работы отмечают, что как раз сейчас для реализации эксперимента по проверке нарушения неравенств Белла в Цюрихе собираются охладить до долей кельвина 12 метров такого волновода. Нарушение неравенства Белла позволяет провести эксперимент, статистические результаты которого подтвердят либо опровергнут наличие предсказанного эффекта уменьшения энтропии без затраты энергии. Если он подтвердится, это откроет возможность создания квантовых холодильников и двигателей нового типа.

31 января, 14:54

Физики атакуют второе начало термодинамики на квантовом уровне

Закон неубывания энтропии в замкнутых системах, который является одной из формулировок знаменитого второго начала термодинамики, может нарушаться: как оказалось, в квантовых системах энтропия может убывать. Это выяснила международная группа ученых под руководством ведущего научного сотрудника лаборатории квантовой теории информации МФТИ и Института теоретической физики имени Л. Д. Ландау РАН Гордея Лесовика. «Мы нашли квантового демона Максвелла, который может уменьшить энтропию в системе, причем даже не измеряя ее состояние», – говорит Гордей Лесовик. Результаты исследования опубликованы в журнале Scientific Reports, кратко о них сообщает пресс-релиз Московского физико-технического института. Большинство процессов в рамках классической физики независимы от направления «стрелы времени»: любой из них можно развернуть в обратную сторону и никакие законы не будут нарушены. Однако симметрия по времени нарушается во втором законе термодинамики, который (в формулировке Клаузиуса) гласит, что тепловая энергия не может переходить от менее горячих объектов к более горячим, поэтому развернуть этот процесс в обратную сторону нельзя. В 1870-х годах принцип роста энтропии был сформулирован в более строгой форме Людвигом Больцманом в его так называемой H-теореме (произносится «аш-теорема»). Она гласит, что величина энтропии в замкнутой системе, состояние которой описывается кинетическим уравнением (называемым теперь уравнением Больцмана), либо растет, либо остается постоянной. Долгое время эту теорему не удавалось доказать в рамках традиционной статистической физики без привлечения дополнительных ограничений. После появления квантовой механики ученые предположили, что «корни» H-теоремы связаны с квантовыми явлениями. В квантовой теории информации были получены важные результаты, описывающие условия, при которых энтропия системы не убывает. Группа под руководством Лесовика впервые сформулировала H-теорему на языке квантовой физики и в течение нескольких лет пыталась найти ее доказательство. «Мы пытались доказывать: вроде бы, получалось, потом обнаруживалась “дырка”, мы ее закрывали, затем “дырки” появлялись опять, и в конце концов мы поняли, что это неспроста, что, может быть, эта теорема и не верна для квантовой системы и, даже если система энергетически изолирована, этого недостаточно, чтобы энтропия не убывала», – говорит ученый. В результате ученые обнаружили условия, при которых второй закон термодинамики может локально нарушаться. Это может происходить в квантовых системах относительно небольшого, но макроскопического размера – сантиметры и даже метры. Существенное различие состоит в том, что если в классической физике уменьшение энтропии связано с передачей тепловой энергии, то в квантовом мире снижение энтропии может происходить без передачи энергии – за счет квантовой запутанности. «Представьте себе Золушку, которую мачеха заставляет разобрать перемешанную чечевицу и горох, то есть понизить энтропию в системе. Классическая Золушка в изолированной системе не смогла бы это сделать, а квантовая – может. Мы можем “вычистить” состояния за счет квантовых эффектов», – объясняет Лесовик. По его словам, ученые в ближайшее время планируют провести экспериментальную проверку этого эффекта. Такой эксперимент откроет возможность создания квантовых холодильников и двигателей нового типа.

Выбор редакции
31 января, 13:59

Что такое Демон Максвелла и как он работает?

АиФ. ru отвечает на популярные вопросы читателей.

31 января, 09:23

Второй закон термодинамики может нарушаться в квантовом мире?

Энтропия, как оказалось, может убывать в квантовых системах - выяснила международная группа ученых под руководством ведущего научного сотрудника Лаборатории квантовой теории информации МФТИ и Института теоретической физики имени Л.Д. Ландау РАН Гордея Лесовика. Результаты исследования опубликованы в журнале Scientific Reports (входит в группу Nature). "Мы нашли квантового демона Максвелла, который может уменьшить энтропию в системе", - приводит пресс-служба слова Гордея Лесовика. Демон Максвелла - мифическое существо, придуманное британским физиком Джеймсом Клерком Максвеллом во второй половине XIX века для того, чтобы объяснить парадокс второго начала термодинамики. Демон должен был повысить упорядоченность системы, которая, в соответствии с законами физики, сама по себе (в изолированной системе) возрастать не может.

Выбор редакции
30 января, 14:33

Ученые: второй закон термодинамики может нарушаться в квантовом мире

Международная группа ученых нашла квантового демона Максвелла, который может уменьшить энтропию в системе

Выбор редакции
30 января, 14:31

Второй закон термодинамики не работает в квантовом мире

Закон неубывания энтропии в замкнутых системах, который является одной из формулировок знаменитого второго начала термодинамики. Ученые под руководством ведущего научного сотрудника Лаборатории квантовой теории информации МФТИ и Института теоретической физики имени Л.Д. Ландау РАН Гордея Лесовика выяснили, что энтропия может убывать в квантовых системах. "Мы нашли квантового демона Максвелла, который может уменьшить энтропию в системе", - заявил Лесовик. Демон Максвелла

Выбор редакции
26 января, 13:51

Опубликованы фото лесбийских утех актрисы Кристен Стюарт с любовницей

Отношения Кристен Стюарт с бывшей возлюбленной Майли Сайрус Стеллой Максвелл вряд ли можно назвать спокойными. В декабре 26-летнюю модель Victoria's Secret обвинили в жестоком избиении Кристен Стюарт: после ночи, проведённой в квартире манекенщицы, актриса появилась на людях с ободранными коленями, синяками на лице и с разбитой губой. Судя по всему, за новогодние праздники девушки успели помириться. Во время путешествия по Италии Кристен и Стеллу застали за жаркими поцелуями. Несмотря на то что знаменитости предавались утехам в машине, папарацци удалось сделать несколько кадров.  Бывшая девушка Роберта Паттинсона ранее состояла в серьёзных отношениях с певицей Энни Кларк, выступающей под псевдонимом St. Vincent. После расставания с Кристен Энни закрутила роман с другой приверженкой однополых отношений — моделью Карой Делевинь.   

Выбор редакции
26 января, 13:37

Физики упростили расчет сверхточных оптических приборов

Физики из МФТИ и французского Университета Жана Монне разработали новый способ моделирования оптических элементов, лежащих в основе целого ряда современных приборов и устройств. Работа исследователей с описанием метода, который позволяет проектировать сложные оптические приборы на геймерских видеокартах, опубликована в одном из ведущих оптических журналов Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer, кратко о ней сообщается в пресс-релизе Московского физико-технического института. Алексей Щербаков, сотрудник лаборатории нанооптики и плазмоники Центра наноразмерной оптоэлектроники МФТИ, совместно с коллегой из французского Университета Жана Монне Александром Тищенко (1958–2016) предложили новый подход к расчету оптических параметров сложных дифракционных решеток и дифракционных элементов. Возможности разработанного метода существенно превосходят возможности других широко применяемых подходов для самых разных оптических структур, так что результаты исследования открывают новые перспективы для высокоэффективной оптимизации элементов современной оптики и оптоэлектроники. Дифракционные решетки – это оптические элементы, без которых не обходится множество современных приборов в спектроскопии, телекоммуникациях и лазерных технологиях. Они представляют собой периодические в одном или двух измерениях структуры, содержащие сотни и тысячи регулярных элементов: например, серию из параллельных полос микроскопической ширины. Дифракционные решетки способны раскладывать белый свет в спектр, отражая лучи с разной длиной волны в разных направлениях – поэтому они используются практически во всех спектрометрах. Наглядным и доступным примером дифракционной решетки служит обычный лазерный диск. Если его осветить излучением фиксированной частоты, например, с помощью красной лазерной указки, можно увидеть, что появится не один отраженный луч, а целый набор лучей, называемых дифракционными порядками. Направления, в которых распространяются эти лучи, строго фиксированы и зависят от периода решетки (расстояния между соседними элементами), угла падения и частоты излучения. Эта зависимость очень проста и изучается даже в некоторых продвинутых школьных курсах физики. Несравненно более сложным оказывается вычисление интенсивности каждого дифракционного порядка, то есть того, какая доля энергии падающего светового луча отражается в каждом направлении. Выполнение подобных расчетов с высокой точностью чрезвычайно важно с прикладной точки зрения, так как на них основывается оптимизация самых разных приборов и устройств. Способность дифракционной решетки разлагать свет в спектр используется в спектрометрах: приборах, которые по спектру излучения позволяют определять состав различных веществ, от раствора в пробирке до рассеянных в космическом пространстве газов. Учет дифракции необходим для изготовления литографических масок, применяемых при производстве микросхем, а в технологии лазерной обработки металлов востребована возможность  получить при помощи дифракционных решеток  лазерный луч с заданной поляризацией. Кроме того, периодические структуры могут повысить эффективность солнечных водонагревателей и фотоэлементов (увеличив поглощение света) и усложнить подделку документов и денег: рисунок из тонких металлизированных полос на бумаге, особым образом отражающих свет, становится защитным элементом. Строгий расчет эффективности дифракционных порядков возможен только на основании решения уравнений Максвелла — фундаментальных уравнений, описывающих электромагнитное поле и, в частности, распространение электромагнитных волн. В нынешнем виде они были сформулированы более ста лет назад, но богатство решений, которые эти уравнения допускают для различных случаев, до сих пор мотивирует множество ученых по всему миру продолжать изучать методы их решения. А описание сложных оптических дифракционных решеток с использованием уравнений Максвелла возможно только с помощью численных методов. Это значит, что вместо готовой формулы требуется применять алгоритм, дающий результат с ограниченной точностью. Для анализа и оптимизации сложных дифракционных решеток исследователи используют современные компьютеры и вычислительные кластеры. Изучение методов того, как наиболее эффективно написать компьютерные программы и произвести такие расчеты, составляет целую область науки, сочетающую в себе математическую физику, численный анализ, программирование и другие направления. Развитие этой области, в свою очередь, подстегивается прогрессом в технологии изготовления дифракционных структур: чем более точные приборы становится возможным создать, тем строже требования к моделированию при проектировании. Исследователи развили так называемый метод обобщенных объемных источников, который позволил существенно снизить требования к вычислительным ресурсам по сравнению с другими методами. Идея метода основана на рассмотрении гипотетических источников электромагнитного излучения, которые заменяют неоднородности структуры. Эту идею, по словам Алексея Щербакова, можно с некоторыми оговорками проиллюстрировать следующим образом: «Допустим, мы кидаем камешки в центр пруда круглой формы. Волны от камешков будут иметь кольцевую форму и распространяться от центра пруда к его краям. Теперь зададимся вопросом, какую форму будут иметь волны, если в каком-то месте пруда плавает лодка. Оказывается, что если лодку убрать и в месте ее расположения в воду бросать множество мелких камушков, то эти камушки можно подобрать таким образом, что сумма всех волн от них и того камушка, который мы бросаем в центр, будет такой же, как если бы в пруду плавала лодка. Возможно, такая гипотетическая замена покажется усложнением задачи, но на практике описанный принцип позволяет эффективно решать весьма сложные задачи на распространение волн». Ключевой идеей нового метода стало использование криволинейного преобразования координат вблизи решетки. Суть заключается в том, что неровная поверхность дифракционной решетки заменяется при расчете на плоскую, для которой очень просто посчитать отражение и преломление волн. Чтобы учесть физические эффекты, связанные с неровностью, в ходе расчетов соответствующим образом меняются характеристики среды перед поверхностью. Получается, что вместо отражения от неровной поверхности решетки волны как будто бы проходят через неоднородное, местами замедляющее их распространение, пространство. Этот прием значительно улучшает расчеты, и за то же вычислительное время становится возможным получить гораздо более точный результат. Помимо аналитического развития нового подхода с метрическими источниками, в работе также продемонстрирована возможность эффективного распараллеливания метода для вычислений на видеокартах. Это дает возможность использовать серийно производимые и известные всем геймерам комплектующие для быстрых расчетов дифракционных решеток. Вычислительная мощность графических чипов уже превосходит мощность процессоров, поэтому видеокарты нашли себе место во многих лабораториях по всему миру. В новом исследовании сопоставление моделирования на видеокартах и обычных процессорах показало, что чип видеокарты справляется с задачей в десятки раз быстрее.

Выбор редакции
10 января, 11:34

[Из песочницы] Простая реализация FDTD на Java

FDTD (Finite Difference Time Domain) — метод конечных разностей во временной области — самый «честный» метод решения задача электродинамики от низких частот до видимого диапазона. Суть — решение уравнений Максвелла «в лоб». Здесь неплохо расписано. Особенно посмотрите сетку. Задача решалась в двумерном случае простой явной разностной схемой. Неявные схемы я не люблю, и они требуют много памяти. Расчет с нормальной точностью требует сеток малого шага, по сравнению с более простыми методами требуется очень много времени. Поэтому максимальный упор был сделан на производительность. Представлена реализация алгоритма на Java и C++. Читать дальше →

09 января, 15:31

Керлаверок – треугольный замок оригинальной архитектуры и богатой истории

Есть замки, совершенство которых с точки зрения их оборонительных функций сразу же бросается в глаза, и вот шотландский замок Керлаверок (в переводе с английского - «Гнездо жаворонка») один из них. Расположен он в округе Дамфри и Гэллоуэй в юго-западной части Шотландии. К сожалению, добираться до него туристам не очень удобно, надо целых два часа путешествовать на поезде от Глазго до Дамфри, а затем путешествовать на автобусе. Из Эдинбурга добраться можно тоже за три часа. И от Ньюкастла до Дамфри путешествие на поезде займет все те же два часа, а из Карлиса – около часа. Но туда ведь тоже необходимо добраться... Номер автобуса (если только его не сменили, хотя с чего бы это?) из Дамфри – D6A.

09 января, 06:02

Керлаверок – треугольный замок оригинальной архитектуры и богатой истории

Есть замки, совершенство которых с точки зрения их оборонительных функций сразу же бросается в глаза, и вот шотландский замок Керлаверок (в переводе с английского - «Гнездо жаворонка») один из них. Расположен он в округе Дамфри и Гэллоуэй в юго-западной части Шотландии. К сожалению, добираться до него туристам не очень удобно, надо целых два часа путешествовать на поезде от Глазго до Дамфри, а затем путешествовать на автобусе. Из Эдинбурга добраться можно тоже за три часа. И от Ньюкастла до Дамфри путешествие на поезде займет все те же два часа, а из Карлиса – около часа. Но туда ведь тоже необходимо добраться... Номер автобуса (если только его не сменили, хотя с чего бы это?) из Дамфри – D6A.

Выбор редакции
04 января, 21:00

Магнетизм: бактериальный и животный

Примерно 3,5 миллиона лет назад, в палеоархее, у Земли закончилось формирование внутреннего ядра и появилось достаточно сильное магнитное поле.  Это магнитное поле смогло защитить развивающуюся на Земле жизнь от жесткого излучения из космоса. Жизнь в тот момент была представлена прокариотами, так что все более сложные и современные формы жизни развивались уже в условиях существования у Земли магнитного поля, и могли придумывать, как извлечь из него пользу для себя. Магнитное поле Земли порождается жидкой фазой земного ядра. Ядро, состоящее из сплавов железа, начинается примерно на полпути от поверхности земного шара к его центру.  В самом центре находится твердая часть ядра при температуре 6000 кельвинов, а между ней и мантией – жидкая часть ядра. Температура на границе жидкой части и мантии уже ниже, «всего» 3800 кельвинов. Движения электропроводящей жидкости, которой и является наружная часть ядра, порождают магнитное поле Земли. Движения в ней складываются из двух составляющих. Во-первых, это конвекция жидкости, происходящая из-за разности температур на границе с твердой частью ядра и на границе с мантией. Жидкость нагревается на границе с твердой фазой ядра, поднимается вверх, к мантии, там остывает и опускается вниз. Вторая составляющая движения в жидкой фазе ядра – сила Кориолиса, возникающая из-за вращения Земли вокруг своей оси. Магнитное поле Земли. Илл.: NASA В своем движении проводящая жидкость, из которой состоит земное ядро, формирует петли. Теорема о циркуляции магнитного поля (четвертое уравнение Максвелла) показывает, что такие петли электрического тока порождают магнитное поле. Изменения этого магнитного поля по закону индукции Фарадея (третье уравнение Максвелла) порождают электрическое поле. Эти электрическое и магнитное поля совместно действуют на частицы (электрическое – на любые, магнитное – только на движущиеся) силой Лоренца, ускоряя по второму закону Ньютона их движение, и возникает петля положительной обратной связи. Все эти взаимоотношения можно описать с помощью дифференциального уравнения в частных производных, но мы тут, пожалуй, остановимся, пока не распугали всех читателей (заинтересовавшиеся могут пройти по ссылке). Магнитное поле Земли не является постоянным. Меняется его величина (сейчас убывает) и даже полюса могут меняться местами. Но, так или иначе, оно существует уже 3,5 миллиона лет, защищая озоновый слой от разрушения солнечным ветром (и, соответственно, жизнь на земле от ультрафиолета) и помогая чуть ли не всем живым существам кроме людей ориентироваться в пространстве. Магниторецепция помогает ориентироваться не только при путешествиях на большие расстояния, но и на небольших участках местности благодаря магнитным аномалиям. На сегодняшний день существует три предполагаемых механизма – некоторые из них более гипотетические, а некоторые вполне достоверные – магнеторецепции в живой природе. Наименее дискуссионный механизм магнеторецепции у так называемых магнитотактических бактерий. Такие бактерии располагаются и мигрируют вдоль линий магнитного поля земли. Кроме того, они могут двигаться перпендикулярно линиям магнитного поля, особенно в водоемах, погружаясь глубже или всплывая к поверхности. Примечательно, что бактерии, живущие в северном и южном полушарии, где линии магнитного поля направлены в противоположные стороны, имеют противоположные магнитотактические свойства. Магнитное поле бактерии чувствуют маленьким внутренним компасом. Они собирают частички солей или оксидов железа и окружают их содержащей белки фосфолипидной мембраной. Такие органеллы – магнитосомы – выстраиваются в ряд, и бактерия ведет себя как обычный магнитный диполь. Группа магнитотактических бактерий долгое время признавалась полифилетической, то есть считалось, что ее члены не имеют общего предка, и способность чувствовать магнитное поле возникала среди них несколько раз независимо. Действительно, свойством чувствовать магнитное поле обладают представители разных ветвей домена бактерий. Однако в работе 2015 года эта точка зрения была оспорена на основании сравнения структуры гена mamA, кодирующего белок из мембраны магнитосом. Примечательна эволюционная история белка MamO, которых в бактериях Magnetospirillum magneticum участвует в биоминерализации оксида железа Fe3O4 для построения магнитосом. Изучая последовательность гена, ученые пришли к выводу, что он должен кодировать трипсин-подобную протеазу – белок, разрезающий другие белки. Однако в ходе эволюции белок сменил свою функцию на биоминерализацию железа. Примечательно, что во всех трех основных подгруппах магнитотактических бактерий есть бывшая трипсин-подобная протеаза, задействованная в организации магниторецепции.  Это может указывать как на существование общего предка всех магнитотактических бактерий, так и на то, что трипсин-подобную протеазу легко приспособить для нужд магниторецепции. Бактерии M. gryphiswaldense оказались способны интегрировать информацию, получаемую от магниторецепции, с информацией от хемокинов и информацией об уровне кислорода и на основании этого выбирать: двигаться по линиям магнитного поля или в противоположную сторону. Самые хорошо изученные круглые черви – C. elegans ведут себя подобно бактериям. Они двигаются перпендикулярно линиям магнитного поля, зарываюсь глубже в землю, когда голодны, и двигаясь к поверхности, когда еды много. При этом черви, живущие в северном и южном полушарии, реагируют противоположным образом на одно и то же направление магнитного поля. У C. elegans всего 302 нейрона, связи между которыми полностью описаны. Поэтому, вероятно, они стали первым видом, для которого ученые в 2015 году смогли точно указать два конкретных нейрона, ответственных за восприятие магнитного поля. В отличие от бактерий, с которыми все понятно, механизм магниторецепции у животных остается неясен. Предлагаются две основных гипотезы, и каждая из них, по всей видимости, верна для отдельных видов, а для некоторых видов верны, возможно, обе сразу. Одна из этих гипотез говорит о том, что животные используют такие же биоминерализованные соединения железа, что и бактерии. Так, например, минерал магнетит обнаруживается в клюве некоторых птиц, например, почтовых голубей, способность которых к магниторецепции доказана в ряде экспериментов.  Показано, что если, например, привязать к клюву голубя магнит, нарушающий работу их собственного, они теряют способность к магниторецепции. Также способность теряется при перерезании тройничного нерва (а не обонятельного!).  Хотя эти факты и свидетельствуют в пользу роли магнетита в клюве в магниторцепции, экспериментально не было показано, что магнетит в клюве может реагировать на такое слабое магнитное поле как земное. Поэтому гипотеза до сих пор остается гипотезой. Схожее поведение наблюдается у домашних кур, у которых в дендритах некоторых нейронов в клюве содержатся частички металлов. Повсеместно распространенная довольно варварская практика отсечения клювов цыплятам на птицефабриках (чтобы птиц можно было держать в небольших клетках по несколько, и их конфликты были менее травматичными), заметно затрудняет ориентацию животных в пространстве. Другая гипотеза касается работы белка криптохрома. Криптохром – белок, чувствительный к синему свету. Он находится на поверхности обычных светочувствительных клеток в глазу. Он управляет суточными ритмами животных и растений, и было выдвинуто предположение, что могут принимать участие в магниторецепции у животных, в первую очередь, у птиц и дрозофил. Эксперименты на дрозофилах показали, что мутация в гене Cry 1 приводит к потере способности к магниторецепции. Магниторецепция также пропадает, если специальным фильтром отрезать свет с длиной волны меньше 420 нм, на который реагирует криптохром. Предполагаемый механизм работы криптохрома основан на эффекте Зеемана. При активации криптохрома синим светом, образуется пара радикалов с взаимодействующими электронами с параллельными или антипараллельными спинами. Эта электронная пара находится под действием внешнего магнитного поля Земли и, в зависимости от его направления, происходит или не происходит расщепление энергетического уровня электронов. Это событие может влиять на то, как долго криптохром находится в активированном состоянии. Таким образом, возможно, птицы во время миграции просто «видят» магнитное поле за счет того, что криптохром активируется  синим светом  и магнитным полем гораздо сильнее, чем просто синим светом. На справедливость той теории косвенно указывает то, что большинство перелетных птиц летит днем, а не ночью. Есть, правда, птицы, летящие ночью, но это может объясняться способностью криптохрома активироваться химическими реакциями, а не светом. В этой теории, правда, много умозрительного и доказанного экспериментами только частично. Не у всех видов, обладающих магниторецепцией, ее роль ограничивается ориентацией в пространстве. Например, если на время эмбрионального развития личинку мигрирующей белоспинной цикады изолировать от магнитного поля, у насекомого возникнут серьезные аномалии развития. Кроме уже перечисленных видов способность к магниторецепции в некоторых экспериментах обнаруживают  муравьи, пчелы, термиты, черепахи, некоторые акулы и хрящевые рыбы (у рыб свой особый механизм, они чувствуют напряженность электрического поля), летучие мыши, обычные мыши, некоторые живущие под землей грызуны, олени. У человека таких способностей не найдено, хотя у людей и есть свой криптохром. Он, по всей видимости, участвует в формировании суточных ритмов.