23

Разворот биологических часов и абсолютный светопоглотитель. Главное на QWERTY №99

Как ученые получили материал, поглощающий почти 100% света, как астроном-любитель открыл второй в истории межзвездный объект в солнечной системе, смогли ли ученые уменьшить биологический возраст человека, за что вручали Шнобелевскую премию? Об этом и многом другом в свежем выпуске научпоп-новостей на QWERTY.

Найдены возможные дубликаты

Похожие посты
224

Что такое «парадокс убитого дедушки» и как его решить

Путешествия во времени — одна из самых интригующих фантастических концепций. Но она вызывает много вопросов — как у физиков, так и у философов, — а также может привести к разным парадоксам. «Парадокс убитого дедушки» — один из них.

Что такое «парадокс убитого дедушки» и как его решить Парадокс, Наука, Статья, Физика, Длиннопост

Концепция путешествий во времени вовсю используется в литературе и кино, вне зависимости от жанров. Зачастую в центре всех таких историй — изменения, внесенные путешественником в события прошлого, которые приводят к настоящим катастрофам в будущем. Стоит вспомнить хотя бы рассказ Рэя Брэдбери «И грянул гром».


Эта дилемма, также известная как «парадокс убитого дедушки», представляет собой главное возражение физиков и философов против путешествий во времени: возможное нарушение причинности. И хотя путешествия во времени пока лишь спекуляция, вероятные результаты нарушения принципа причинности и того, как природа может их предотвратить, — предметы горячих споров среди таких ученых, как Стивен Хокинг и Кип Торн.


Что такое «парадокс убитого дедушки»


«Парадокс убитого дедушки» представляет гипотетическую ситуацию, в которой путешественник во времени отправляется в прошлое и совершает что-то, приводящее к тому, что он никогда не существовал (обычно рассматривается случайная смерть дедушки путешественника), или к событию, которое делает его путешествие невозможным. Парадокс происходит из-за того, что этот человек никогда не рождался. А раз его никогда не было, то как он мог отправиться в прошлое и убить дедушку? Таким образом, сама идея путешествий во времени приводит к возможному нарушению причинной связи — правила, гласящего, что следствию всегда предшествует причина.

Что такое «парадокс убитого дедушки» и как его решить Парадокс, Наука, Статья, Физика, Длиннопост

Согласно Специальной теории относительности, прошлое (причина) всегда предшествует будущему (следствию) / © Helen Klus


Давайте представим себе сценарий, в котором молодой талантливый изобретатель — назовем его Евгением — создает в 2018 году машину времени. Так как Евгений никогда не знал своего дедушку, он решает отправиться в прошлое, чтобы встретиться с ним. После тщательного исследования он выясняет, где именно находился его дедушка — все еще молодой и холостой — в 15:43, 22 ноября 1960 года. Он садится в машину времени и начинает свой путь.

К сожалению, Женя все воспринимает буквально, и, когда он выяснил, где будет его дедушка, он отправился именно в то самое место. Он «приземляется» прямо туда, где в этот момент должен находиться его дедушка… с весьма предсказуемым результатом. Проведя быстрый ДНК-тест, он понимает, что это действительно был отец его отца, садится обратно в машину и ждет своего исчезновения.


Что делать дальше


Физики и философы предлагали несколько решений парадокса. Принцип самосогласованности Новикова, разработанный в 1970-х русским физиком Игорем Дмитриевичем Новиковым («Эволюция Вселенной», 1979 год), предлагает использование геодезических линий для описания кривизны времени (примерно так описывается кривизна пространства в Общей теории относительности Эйнштейна). Эти замкнутые, подобные времени кривые не позволят нарушить какие-либо причинно-следственные связи, находящиеся на одной кривой. Принцип также предполагает, что путешествие во времени будет возможным только в области, где присутствуют эти замкнутые кривые, — например, в присутствии червоточин, как описал это Кип Торн с коллегами в статье 1988 года «Червоточины, машины времени и условие слабой энергии» (Wormholes, Time Machines, and the Weak Energy Condition). В таком случае события были бы цикличными и самосогласованными. Это, в свою очередь, подразумевает, что путешественники во времени не смогли бы изменить прошлое — будь то посредством каких-то физических преград или отсутствием возможности совершить такой выбор. Так что как сильно ни старался бы Евгений, он бы не смог приземлить свою машину на ту самую точку, даже если бы вдруг решительно настроился бы убить своего дедушку.

Что такое «парадокс убитого дедушки» и как его решить Парадокс, Наука, Статья, Физика, Длиннопост

Игорь Дмитриевич Новиков / © Фотоархив ГАИШ МГУ


Эта идея позднее была расширена студентами Калтеха Фернандо Эшеверриа и Гуннаром Клинхаммером совместно с Кипом Торном. В своей статье они представили бильярдный шар, брошенный в прошлое через червоточину по траектории, которая в итоге помешала бы ему попасть в нее. Они утверждали, что физические свойства червоточины изменили бы траекторию шара таким образом, что он бы не смог помешать сам себе, или что шар не может попасть в червоточину по причине фактического вмешательства со стороны.


Таким образом, если следовать теории Новикова, любые действия, предпринятые путешественником во времени, становятся уже свершившейся историей, а наблюдателям эти события не дает увидеть горизонт Коши.


По возвращении в 2018 год наш Евгений обнаруживает, что дом его семьи пропал, как и другие следы его существования. Прочитав о теории Новикова и бильярдных шарах ученых из Калтеха, он проклинает Вселенную за бездействие. И в этот момент понимает, что, может, Вселенная не вмешалась, так как для этого требовалось некоторое корректирующее действие. Он бежит обратно к машине времени, чтобы изменить собственные действия и спасти свое будущее.

Что такое «парадокс убитого дедушки» и как его решить Парадокс, Наука, Статья, Физика, Длиннопост

Решение Эшеверриа и Клинкхаммера / © Wikipedia


Решение Новикова может выглядеть несколько надуманным, так как для него определенно требуется множество механизмов, пока неизвестных физике. Именно по этой причине это решение «парадокса убитого дедушки» научное сообщество отвергает.


Может ли быть более экономное решение парадокса, построенное на уже существующих аспектах физики, введенных другими теориями? Оказывается, такая гипотеза, как многомировая интерпретация квантовой механики, может его предоставить. Многомировая интерпретация квантовой механики спешит на помощь!


Многомировую интерпретацию квантовой механики предложил Хью Эверетт III в 1950-х в качестве решения проблемы коллапса волновой функции, наблюдаемой в известном эксперименте Юнга с двумя щелями.


По мере прохождения через щель электрон может быть описан волновой функцией с конечной вероятностью прохождения либо через щель № 1, либо через щель № 2. Когда электрон появляется на экране, он выглядит размазанным, словно волна. А в других случаях проявляет себя как частица. Это называется коллапсом волновой функции. Другими словами, волна будто исчезает, а на ее месте остается частица. Это, в свою очередь, ключевой фактор Копенгагенской интерпретации квантовой механики. Но ученые не понимали, почему коллапсирует волновая функция.


Эверетт задал другой вопрос: а коллапсирует ли волновая функция вообще?

Он представил ситуацию, при которой волновая функция продолжает расти по экспоненте, не коллапсируя. В итоге вся Вселенная обретает одно из двух возможных состояний: «мир», в котором частица прошла через щель № 1, и «мир», в котором частица прошла через щель № 2. Эверетт утверждал, что такое же «деление» состояний происходит во всех квантовых событиях, многочисленные исходы которых существуют в разных мирах в состоянии суперпозиции. Волновая функция для нас выглядит так, будто она коллапсирует, поскольку мы живем в одном из таких миров, не способных взаимодействовать друг с другом.

Что такое «парадокс убитого дедушки» и как его решить Парадокс, Наука, Статья, Физика, Длиннопост

Диаграмма разделения миров согласно многомировой интерпретации квантовой механики / © Wikipedia

Следовательно, когда Евгений прибывает в 1960 год, Вселенная разделяется. Он уже находится не в том мире, из которого прибыл (пусть это будет Мир № 1). Вместо этого он создал и занял новый мир. Когда он путешествует в будущее, то движется вместе с хронологией этого мира. Он никогда не существовал в нем и, по сути, никогда не убивал своего дедушку. Его дедушка продолжает существовать в добром здравии в Мире № 1.


Подведем итог


Конечно, ни одно из предложенных решений и гипотез не делает путешествия во времени реальностью. Специальная теория относительности Эйнштейна и ограничения на скорость объекта с массой ставят серьезные преграды для этого. Тем не менее они предоставляют интересные решения головоломке. По иронии судьбы самое правдоподобное решение «парадокса убитого дедушки» исходит из единственной физической гипотезы, породившей еще больше фантастических историй, чем многие другие идеи и гипотезы, высказанные учеными за последнее столетие.


Любопытно, что многомировая интерпретация также может ответить на еще одну головоломку, связанную с путешествиями во времени. Если такая технология когда-то и станет чем-то большим, чем фантастика, где все путешественники во времени? Почему они до сих пор не прибыли к нам, чтобы рассказать о своем открытии?


Вероятный ответ — мы живем в первичном мире, в котором машинам времени суждено быть созданными. А изобретатели и их попутчики просто попадают в другие миры, которые сами и порождают. Если это действительно так, то изобретение машины времени приведет наш мир к тому, что из него пропадет множество физиков и изобретателей.

Источник: Naked Science

Читайте также:

«Водяные НЛО» — загадочные и не до конца объясненные явления в Мировом океане;
Медики предупредили о ранних и почти незаметных симптомах коронавируса, присутствующих у 60-70% зараженных;
Первые результаты бета-теста Starlink: как выглядит и работает оборудование, на какую скорость можно рассчитывать.

Показать полностью 4
387

Обезьянам пересадили человеческий ген

Их мозг изменился и стал походить на наш

Обезьянам пересадили человеческий ген Ученые, Генная инженерия, Мозг, Обезьяна, Планета обезьян, Опыт, Наука, Биология, Животные, Длиннопост, The National Geographic

Человеческий ген, внедренный зародышам небольших обезьян – обыкновенных игрунок, увеличил размер их мозга и усилил функцию нейронов. Об этом сенсационном открытии сообщила группа японских и немецких ученых во главе с профессором Михаэлем Хейде из Института молекулярной клеточной биологии и генетики им. Макса Планка.


Человеческий ген был введен зародышам семи обезьян, и эти генно-инженерные организмы показали признаки расширения мозга. Кроме того, в мозгу обезьяны образовывались морщинистые бороздки, подобные тем, что мы видим в мозге человека, а количество нейронов в неокортексе резко увеличивалось.


Мозг игрунок намного меньше и более гладкий, чем мозг человека. В процессе эволюции неокортекс нашего мозга «свернулся», образуя морщинистое тело, что позволило увеличить площадь поверхности неокортекса в ограниченном пространстве человеческого черепа.


В эксперименте с обезьянами ученые использовали ген ARHGAP11B, который встречается у людей, но никогда не был обнаружен у других приматов и млекопитающих. По словам исследователей, этот ген контролирует сознательное мышление, рассуждение и язык, а после внедрения в мозг обезьяны он вызвал рост большего количества стволовых клеток, что привело к увеличению мозга.

Обезьянам пересадили человеческий ген Ученые, Генная инженерия, Мозг, Обезьяна, Планета обезьян, Опыт, Наука, Биология, Животные, Длиннопост, The National Geographic

Изображение полушария мозга плода игрунки, выращенного с человеческим геном ARHGAP11B. Ядра клеток показаны белым цветом. Левая стрелка указывает на борозду (углубление или бороздку в коре головного мозга), а правая стрелка указывает на извилину (гребневидное возвышение).

Обезьянам пересадили человеческий ген Ученые, Генная инженерия, Мозг, Обезьяна, Планета обезьян, Опыт, Наука, Биология, Животные, Длиннопост, The National Geographic

Авторы работы уточняют, что первыми, кто проводил эксперименты с трансгенными приматами, были ученые из Центра исследований мозга RIKEN. Им удалось произвести трансгенных животных с передачей по зародышевой линии (GT). GT — это метод, при котором эмбриональные стволовые клетки вносят вклад в репродуктивные клетки млекопитающих (половые клетки) и генетически передаются его потомству.


Однако в этом проекте не использовался GT, поскольку трансгенным плодам обезьян так и не было суждено родиться. Все плоды были извлечены из матки матери с помощью кесарева сечений на 102-й день беременности.


«Мы ограничились анализом плодов игрунок, поскольку предполагали, что экспрессия этого специфичного для человека гена повлияет на развитие неокортекса у обезьян. В свете возможных непредвиденных последствий в отношении постнатальной функции мозга, мы сочли необходимым - и обязательным с этической точки зрения — сначала определить эффекты ARHGAP11B на развитие неокортекса обезьяны», — Виланд Хаттнер, соавтор исследования.


ARHGAP11B возник в результате частичной дупликации гена ARHGAP11A примерно пять миллионов лет назад вдоль эволюционной линии, ведущей к неандертальцам, денисовцам и современным людям.


Проведенные в 2015 году тесты на эмбрионах мышей показали, что этот ген может иметь огромное влияние на развитие мозга. У эмбрионов, которым вводили этот ген, увеличивались области мозга, а у некоторых образовалась морщинистая поверхность, характерная для человеческого мозга.


Концепция работы с человеческими генами долгое время оставалась предметом научной фантастики. Однако сегодня ученые быстро преодолевают технологические барьеры и совершают прорывы в лечении различных болезней. Те же технологии используются на животных и могут применяться для защиты исчезающих видов. Около года назад китайские ученые уже пересаживали человеческие гены обезьянам, но тогда размер мозга животных не изменился.


Некоторые исследователи полагают, что редактирование генома в конечном итоге вернет вымершие виды животных путем смешивания генов, собранных из ДНК вымерших видов, с существующими.

Источник: https://nat-geo.ru/science/obezyanam-peresadili-chelovechesk...


Оригинал: https://www.dailymail.co.uk/sciencetech/article-8969729/Scie...

Показать полностью 2
491

Новый способ визуализации общей теории относительности

Как правильно понять общую теорию относительности?

Что представляет из себя гравитация?
Что такое искривление пространства-времени?
И как его представить?
Ответы на эти и не только вопросы в данном видео. Приятного просмотра!

600

Марсоход Curiosity обнаружил новые следы гигантских древних потопов на Марсе

Марсоход Curiosity обнаружил новые следы гигантских древних потопов на Марсе Марс, NASA, Curiosity, Марсоход, Потоп, Вода, Наука, Космос, Жизнь на марсе, Парниковый эффект, Метеорит, Солнечная система, Перевел сам, Открытие

(Как бы мог выглядеть кратер Gale в прошлом)


Уже достаточно давно мы имели доказательства того, что на Марсе существовала вода. Недавно, однако, эти доказательства подтвердились с новой силой. На основе новейших данных марсохода Curiosity, команда ученых из университетов Cornell, Hawaii, и Jackson State, а также исследователей из NASA Jet Propulsion Laboratory, подтвердили что около четырех миллиардов лет назад на Марсе происходили "мега-потопы невообразимой силы". Подобные потопы могли, возможно, возникнуть из-за удара крупного метеорита.


Марсоход, исследуя кратер Gale, обнаружил геологические следы наносов в результате этих потопов, что стало новым открытием, поскольку прежние марсоходы и зонды их не заметили. Русла, проложенные этими потопами, достигают высоты в 10 метров и ширины в 150 метров.


Удар метеорита, по мнению ученых, мог освободить залежи метана и углекислого газа и создать краткосрочный парниковый эффект, который нагрел планету и растопил льды, на время создав климатические условия, гораздо ближе к земным, чем как до, так и после этого удара. Это также привело бы к созданию большого количества облаков и сильнейших ливней.


"Ранний Марс был геологически крайне активен", считают ученые. "Жизнь, определенно, могла бы на нем существовать. Существовала ли она на самом деле? Мы надеемся, что следующий марсоход Perseverance поможет дать ответ на этот вопрос".


Марсоход Perseverance - близнец Curiosity - был запущен 30 июля этого года, и достигнет красной планеты 18 февраля 2021 г.

157

Дайджест новостей науки за неделю. Победы над ВИЧ и раком, метеорит за миллион долларов

Каждую неделю собираем подборку самых интересных новости науки и рассказываем о них подробнее. В этом выпуске: Как отодвинуть точку невозврата в глобальном потеплении; связь генетического редактирования и вакцины от ВИЧ; как работает новый способ противодействия агрессивному раку; как потенциально отдалить старение при помощи кислорода; какой рекорд по сближению астероида с Землей и кто продал метеорит за миллион долларов…?

Содержание ролика:

00:33 Как отодвинуть точку невозврата в климате

03:13 Клеточная терапия вызывает иммунный ответ для ВИЧ

06:24 CRISPR-CAS9 противостоит агрессивному раку

08:36 Апдейт про эффективность вакцин от коронавируса

09:26 Кислород может замедлить старение

11:22 Зафиксирован рекорд сближения астероида с Землей


(все ссылки на пруфы и исследования под роликом на ютубе. Короткая текстовая версия ниже)


Клеточная терапия вызывает иммунный ответ для ВИЧ

Новый шаг в сторону вакцины сделан при помощи генетический инженерии. Речь идет о нейтрализующих антителах широкого действия. Они достаточно эффективны и предотвращают распространение вируса через кровоток, но образуются только примерно у 30% вич-инфицированных. В 2019 году выяснилось, что в Б-клетках иммунной системы, Б-лимфоцитах, можно производить такие же широко нейтрализующие антитела (VRC01 HIV bnAb), как у этих редких пациентов. Для этого гены Б-клеток нужно подтюнинговать с помощью КРИСПР-КАС, а заодно можно сделать антитела еще более эффективными против вируса, используя те же процессы, которые и так происходят в Б-клетках, реагирующих на иммунизацию. Эксперименты на мышах показывают, что эти клетки могут начать размножаться и вызревать в Б-клетки памяти, это один из видов лимфоцитов, и в плазматические клетки, способные производить антитела в течение долгого времени.


Клетки памяти — это клетки, запоминающие, что за гадость попадала в организм ранее, и способствующие возникновению вторичного иммунного ответа.

Клетки, из которых можно производить вакцину, будут забирать прямо из крови пациента, модифицировать в лаборатории, а затем вводить обратно, что приводит к возникновению иммунитета, так сказать, широкого профиля. В клеточной терапии наподобие этой проблема заключается в том, что она индивидуальная для каждого пациента.

Вероятно, поэтому она будет дорогой. И ученые работают над некими общими паттернами сейчас, которые помогут сделать превентивную вакцину или же функциональное лекарство, которое сможет заменить ежедневную антивирусную терапию.


CRISPR-CAS противостоит агрессивному раку

Медики разработали механизм доставки на основе липидных наночастиц (CRISPR-LNP), который нацелен непосредственно на раковые клетки и уничтожает их при помощи генетических манипуляций. Эти частицы могут доставлять достаточно крупный груз из CAS9 и гидовой РНК. Существуют и другие способы доставки, скажем, аденовирусная система, которая используется, например, при доставке грузов при вакцинировании, как в случае с российской вакциной этого  будет недостаточно для КРИСПР-КАС.


Для экспериментов выбрали два самых агрессивных типа рака - глиобластому, поражающую головной мозг, и метастазирующий рак яичников. Для глиобластомы, например, ожидаемая продолжительность жизни после её обнаружения 15 месяцев.

Но если обработать мышей с таким раком всего один раз системой CRISPR-LNP, то срок их жизни увеличивается вдвое. А выживаемость увеличивается на 30%. Не то, чтобы это гигантские значения.


Замедление старения

Один из факторов, влияющий на старение, это теломеры — концевые участки хромосом, которые укорачиваются с каждым делением клетки, т.к. при копировании ДНК нельзя скопировать ее до самого конца, приходится оставить маленький кусочек. После энного количество делений, называемого пределом Хейфлика, теломер почти не остается, и во избежание мутаций клетка прекращает делиться.


То есть на старение влияет скорость укорачивания теломер, а также наличие в них неправильных структур, так сказать поломок. В некоторых клетках работает фермент теломераза, наращивая теломеры. Это, например, стволовые и раковые клетки. Но и в обычных клетках теломеры иногда удлиняются за время жизни.


Один из способов потенциально продлить жизнь нашли в барокамерах, в которых кислород из воздуха под давлением растворяется в плазме крови и значительно эффективнее переносится по организму. В течение пяти месяцев пожилых людей помещали целых 5 раз в неделю в барокамеры, а затем проводили анализ их крови. Исследовали лимфоциты, моноциты и дендритные клетки, в которых измерялась длина теломер. У разновидности лимфоцитов - Т-хелперов - теломеры удлинились на 21%, а у Б-клеток, с которыми мы уже сегодня сталкивались, максимальное удлинение составило 37%. Количество, отказавшихся от деления клеток уменьшилось.


Зафиксирован рекорд сближения астероида с Землей

Система отслеживания астероидов АТЛАС на Гавайях зафиксировала самый близкий пролет астероида в нашей истории - всего 350 километров от поверхности Земли. 2020 VT4 увидели через 15 часов после максимального сближения, когда он уже передавал Земле приветы и обещал вернуться к 2052 году. Поздние обнаружения это норма, особенно когда объект приближается со стороны Солнца. Для сравнения - орбита МКС находится на высоте 408 км.


Предыдущий рекорд сближения установили тоже в 2020 году, в августе, тогда пролет астероида состоялся на высоте 3000 километров. В общем-то 2020 VT4 даже если бы и столкнулся с Землей, а разминулся он с ней всего на 20 часов, ничего страшного бы не произошло, его размер меньше 10 метров. А Челябинский метеороид был 17 метров.

Показать полностью
389

Луна удаляется от Земли со скоростью 3,8 сантиметра в год, но так было не всегда

Ученые называют это «лунным отступлением»

Луна удаляется от Земли со скоростью 3,8 сантиметра в год, но так было не всегда Луна, Космос, Наука, Видео

Луна медленно удаляется от нас.


Около 4,5 миллиардов лет назад объект размером с Марс (или, возможно, ряд объектов меньшего размера) врезался в Землю, послав при этом в космос куски земной коры. Они упали на орбиту планеты и в конечном итоге объединились, образовав нашу Луну. Эта новорожденная Луна – шарик расплавленной скалы, покрытый океаном магмы, – была почти в 16 раз ближе к Земле, чем сегодня.


По мере охлаждения Луна все отступала и отступала и продолжает это делать. Новая анимация изображает этот процесс с беспрецедентной ясностью. Создатель видео Джеймс О’Донохью работает ученым-планетологом в Японском агентстве аэрокосмических исследований (JAXA). Он намеревался создать точную картину сотворения Луны, но увлекся и сделал анимацию всей истории нашего спутника.

Отступление Луны было непоследовательным


Сегодня Луна отходит от Земли со скоростью около 3,8 сантиметра в год. Ученые называют это «лунным отступлением». Темпы этого движения не всегда были постоянными: Луна начала отдаляться со скоростью 20,8 сантиметрав год, а ее отступление колебалось от 0,13 сантиметра в год до 27,8 сантиметра в год.


Большая часть вариаций скорости движения Луны обусловлена воздействием лунных метеоритов и значительными геологическими изменениями на Земле. Причина, по которой изменения климата Земли могут повлиять на отступление Луны, заключается в том, что образование и таяние ледников влияет на океаны, которые затем влияют на Луну.

Судьбы земных океанов и расположение Луны в космосе связаны между собой, потому что гравитация Луны воздействует на океанскую воду, создавая «приливную выпуклость», которая немного тянется к Луне. В свою очередь, приливная выпуклость Земли оказывает гравитацию на Луну. Земля вращается быстрее, чем вращается Луна, поэтому, когда выпуклость вращается, она тянет за собой Луну. Вот почему исследователи изучают отпечатки древних океанских приливов, чтобы определить, насколько быстро Луна отступала в разные периоды времени.



Статья Луна удаляется от Земли со скоростью 3,8 сантиметра в год, но так было не всегда изначально была опубликована на нашем сайте.

Показать полностью
3710

Как древние греки доказали, что Земля круглая и узнали её окружность более 2000 лет назад

Как древние греки доказали, что Земля круглая и узнали её окружность более 2000 лет назад Космос, Наука, Мозг, Земля, Баян

Абстракция метода


В середине 20 века мы начали запускать в космос спутники, которые помогли нам определить точную окружность Земли: 40 030 км. Но более 2000 лет назад человек в Древней Греции узнал окружность, используя всего лишь палку и свой мозг.


Этим человеком был Эратосфен. Греческий математик и глава Александрийской библиотеки. Эратосфен слышал, что в Сиене, городе к югу от Александрии, в полдень летнего солнцестояния вертикальные тени не отбрасываются. Солнце стояло прямо над головой. Он задавался вопросом, верно ли это и в Александрии.


Итак, 21 июня он воткнул палку прямо в землю и ждал, не появится ли тень в полдень. И она появилась, с углом около 7 градусов.


Теперь, если солнечные лучи входят под одним и тем же углом в одно и то же время дня и палка в Александрии отбрасывает тень, а палка в Сиене – нет, это должно означать, что поверхность Земли изогнута. И Эратосфен, вероятно, уже знал это.


Идея сферической Земли была выдвинута Пифагором около 500 г. до н.э. и подтверждена Аристотелем пару столетий спустя. Если бы Земля действительно была сферой, Эратосфен мог бы использовать свои наблюдения, чтобы оценить окружность всей планеты.


Поскольку разница в длине тени составляет 7 градусов в Александрии и Сиене, это означает, что два города находятся на расстоянии 7 градусов друг от друга на 360-градусной поверхности Земли. Эратосфен нанял человека, чтобы измерить расстояние между двумя городами, и узнал, что они находятся на расстоянии около 800 километров.


Затем он мог бы использовать простые пропорции, чтобы найти окружность Земли: 7,2 градуса составляют 1/50 от 360 градусов, так что 800 умножить на 50 равно 40 000 километров. И вот так 2200 лет назад человек нашел окружность всей нашей планеты с помощью всего лишь палки и своего мозга.


Источник: https://4everscience.com/2020/08/06/kak-drevnie-greki-dokazali-chto-zemlya-kruglaya-bolee-2000-let-nazad/

Показать полностью
774

Астрономы не понимают, что является источником половины света во Вселенной

Перед мировой наукой возникла новая фундаментальная проблема – астрономическая задача, решить которую пока никто не может. Анализируя данные миссии New Horizons, ученые пришли к выводу, что в видимой части Вселенной слишком много света. Точнее, известные им источники не могут обеспечить и половины из наблюдаемого уровня освещения в космосе.


Парадокс со светом был обнаружен, когда пять лет назад аппарат миссии New Horizons пролетел мимо Плутона и начал двигаться через пояс Койпера. На таком расстоянии от Солнца его свет уже не является доминирующим в Солнечной системе, плюс практически нет отражения этого света от космической пыли. И вот в этой условной темноте ученые начали при помощи инструментов на борту аппарата измерять и анализировать уровень света во Вселенной без тех помех, с которыми сталкиваются наблюдатели на Земле.


Потребовалось немало времени, чтобы все измерить и подсчитать объемы света, идущего от видимых галактик, звезд и других объектов, но его оказалось слишком мало. Приборы New Horizons показывают – космос освещен вдвое ярче, чем должен быть, исходя из наших познаний. Получается парадокс, когда пространство внутри наполненных яркими звездами галактик освещено в числовом эквиваленте так же, как и межгалактическая пустота между ними. Астрономы честно признаются, что пока понятия не имеют, что может быть источником этого света.

https://www.techcult.ru/space/9048-astronomy-ne-ponimayut-ch...

UPD #comment_185484130

269

Ответ на пост «Невесомость на Земле» 

Ничего не понял из того поста, но стало очень интересно. По этому полез искать информацию.


Википедия:

«Сухая» иммерсия (СИ) — уникальная модель, создающая ощущение невесомости на Земле.
Ответ на пост «Невесомость на Земле» Космос, Наука, Технологии, Люди, Невесомость, Опыт, Эксперимент, Видео, Ответ на пост, Длиннопост

Начну с самой главной интриги поста CosmonautTV`а, почему же раньше такие опыты не проводились с участием женщин?

А всё потому, что у них нет члена и есть месячные.

Т.е. люди просто не знали что делать с месячными и как грамотно откачивать мочу, во время эксперимента. Ведь он длится по несколько дней (если точнее то по 3, 5, 7 или 21 день) и испытуемые практически не вылезают из ванны


Видос на тему женской и не только сухой иммерсии:

Дальше будет чуть больше информации, может кому-то, интересно стало.


Канал ТАСС Наука:

Космические исследования проводятся не только для улучшения полетов в космос, но и часто применяются в земной медицине. Эксперименты с сухой иммерсией помогают, например, в разработке методов поддержки мышечной системы стареющего поколения

Вырезки из Википедии:

Для реализации данного метода специально была разработана иммерсионная ванна эргономического дизайна строго рассчитанной глубины, со встроенным подъёмным механизмом и высокоэластичной водонепроницаемой тканью, прикреплённой к внешнему краю ванны. Испытуемый, одетый в нижнее бельё, укладывался на гидроизолирующую плёнку и погружался в небольшой бассейн наполненный тёплой водой до уровня шеи. Площадь поверхности используемой ткани значительно превышала площадь водной поверхности. Таким образом, при погружении, человек находиться не просто в безопорном подвешенном состоянии, на него ещё давит объём воды, в котором он пребывает, ни смотря на то, что вода отделена плёнкой. Высокоэластичные свойства ткани искусственно повышали плотность жидкости, создавая практически условия нулевой плавучести
Ответ на пост «Невесомость на Земле» Космос, Наука, Технологии, Люди, Невесомость, Опыт, Эксперимент, Видео, Ответ на пост, Длиннопост

СИ позволяет воспроизводить такие факторы космического полёта как опорная и весовая аксиальная разгрузка, перераспределение жидких сред организма, гиподинамия. Также СИ даёт возможность решать космическим психологам такие задачи как: психологическая подготовка к условиям в изменённом пространстве; развитие стрессоустойчивости, саморегуляции и работоспособности в условиях невесомости, а также поло-ролевые особенности изменений в когнитивной, эмоциональной и поведенческой сферах личности в условиях невесомости. Модель позволяет проводить исследования эффективности различных средств и методов профилактики негативных влияний гравитационной разгрузки. Все более широкое применение метод находит в спортивной и клинической медицине

...
В целом, в иммерсионной среде полностью воспроизводятся такие эффекты невесомости, как гиподинамия, устранение вертикального сосудистого градиента, устранение весовой нагрузки и, соответственно, опорных раздражений. Три этих фактора являются фундаментальной основой развития неблагоприятных эффектов невесомости, как в реальном космическом полёте, так и в «сухой» иммерсии. С момента появления новой модели она стала основной для изучения эффектов невесомости при воздействиях длительностью 5-7 дней, равной длительности так называемых коротких полётов на космических станциях.
Ответ на пост «Невесомость на Земле» Космос, Наука, Технологии, Люди, Невесомость, Опыт, Эксперимент, Видео, Ответ на пост, Длиннопост
Показать полностью 2 1
167

Как работает атомный энергоблок. Часть 2

В прошлый раз я говорил про то, откуда берётся тепловая энергия для генерации электричества. А как эта тепловая энергия преобразуется? Почему коэффициент полезного действия у атомной станции около 33%? Зачем вообще нужен конденсатор? Для ответов на эти вопросы мы должны переместиться в прошлое, и постепенно, слой за слоем, нарастить это знание.


С первой частью можно ознакомиться здесь: Как работает атомный энергоблок. Часть 1.


Все слышали про первый закон термодинамики. По сути, он является конкретизацией закона сохранения энергии для тепловых двигателей. Этот закон гласит, что невозможно создание двигателя, который работал бы без получения энергии от внешнего источника. Также невозможно создание двигателя, который совершал бы больше работы, чем к нему подводилось бы энергии. Для нас это сейчас логично и понятно, и совершенно очевидно, что КПД не может превышать 100%.


Коэффициент полезного действия - это отношение энергии затраченной на совершение работы ко всей использованной энергии.


В случае с тепловыми машинами используется так называемый термический КПД. Его значение -- теоретический предел для конкретного термодинамического цикла, не считая потерь от теплопередачи, трения и т.д.


Когда мы подводим тепло (тепловую энергию), не вся она переходит в работу. Для того, чтобы вернуть рабочее тело -- вещество которое мы нагреваем чтобы раскрутить турбину -- в начальное состояние, надо часть энергии у него забрать, охладить его. Соответственно, часть энергии нагрева уходит на повышение температуры внешней среды.


В виде формулы это будет записано следующим образом:

Как работает атомный энергоблок. Часть 2 АЭС, Энергия, Физика, Тепло, Наука, Атом, Длиннопост, Познавательно

Термический КПД для теплового цикла



Где Q1 это подведённая теплота, Q2 отведённая, соответственно Q1-Q2 это работа, которую совершило рабочее тело.


Но какой максимум мы можем выжать из тепла для совершения работы? Этим вопросом задался не кто иной как Сади Карно.

Как работает атомный энергоблок. Часть 2 АЭС, Энергия, Физика, Тепло, Наука, Атом, Длиннопост, Познавательно

Какой сладкий пирожочек



Вопрос звучал примерно так: «А почему паровоз жрёт так много и производит так мало, может у нас плохой двигатель? Или конструкция не очень?». Резонно, и многие хотели бы иметь такую систему, которую можно греть, а всё затраченное тепло тратить на работу и ехать, рассекая пространство. КПД такого двигателя мог бы достигать 100%! Но, как оказалось, такое в природе невозможно.


Давайте задумаемся вот над чем. Представим, что у нас на столе стоит чашка горячего чая. Постепенно она остывает, и это происходит неизбежно. В чем причина? Дело в том, что тепло произвольно переходит только от более горячего тела к более холодному, и никак иначе. При отсутствии разницы температур тепло рабочего тела не может быть преобразовано в работу, отсутствует поток теплоты. Это было установлено эмпирически на основе опыта. Поскольку в реальной жизни недостижима температура равная абсолютному нулю, то и КПД теплового цикла не может составлять 100%.


Чтобы показать, как это выглядит в жизни, посмотрим на следующую иллюстрацию:

Как работает атомный энергоблок. Часть 2 АЭС, Энергия, Физика, Тепло, Наука, Атом, Длиннопост, Познавательно

Тепловой двигатель и вечный двигатель второго рода



Вечный двигатель второго рода не нарушает первого закона термодинамики, энергия не берется из ниоткуда. Но такой двигатель невозможен, ведь нет стока для теплоты. Невозможность такого цикличного процесса объясняет требование наличия конденсатора в любой тепловой системе. Получается, что для работающего цикла нам нужны минимум 4 составляющие:


1) Источник теплоты

2) Сток, или холодильник

3) Устройство для совершения работы

4) Какой-либо возвратный механизм


С этим разобрались, а теперь давайте вернёмся к КПД. Какова максимальная эффективность цикла? И чем она обусловлена?


На оба этих вопроса и ответил Карно. Максимальная эффективность обусловлена только температурами горячего и холодного источников, не зависит от рабочего тела, не зависит от конструкции двигателя. В итоге, второй закон термодинамики приводит нас к следующему определению максимального КПД цикла (или КПД цикла Карно):

Как работает атомный энергоблок. Часть 2 АЭС, Энергия, Физика, Тепло, Наука, Атом, Длиннопост, Познавательно

КПД цикла Карно. На этом простая математика, увы, заканчивается.



Где T1 – температура источника тепла, T2 – температура холодильника (стока).


Этот КПД является предельным для заданной разницы температур. То есть, можно увеличить его подняв температуру горячего источника, либо снизив температуру холодного. Естественно, что температура не может быть бесконечно большой или бесконечно маленькой. Так что в существующих реалиях мы вынуждены прибегать к температуре окружающей среды в качестве стока, и к допустимым температурам для оборудования в качестве источника. Для каждого циклического процесса наибольшая температура подбирается так, чтобы можно было выжать максимум из топлива, и при этом система справилась бы с отводом теплоты.

Как работает атомный энергоблок. Часть 2 АЭС, Энергия, Физика, Тепло, Наука, Атом, Длиннопост, Познавательно

Закачиваем, нагреваем, в турбине работу совершаем, остужаем, и по-новой



Цикл Карно представляет из себя замкнутую систему из двух адиабатных (1-2, 3-4) и двух изотермических (2-3, 4-1) процессов.


Краткий экскурс в процессы происходящие с рабочим телом


1) Изотермический процесс – при подводе или отводе теплоты меняется давление и объем, причём произведение этих величин остаётся постоянным, температура остаётся неизменной.


2) Изобарный процесс – энергия расходуется на изменение температуры и объема, при этом отношение объёма к температуре остаётся постоянным, то есть оба параметра одновременно либо растут, либо уменьшаются.


3) Изохорный процесс – энергия расходуется на изменение давления и температуры при этом отношение давления к температуре остаётся постоянным, то есть оба параметра одновременно либо растут, либо уменьшаются.


4) Адиабатный процесс – газ совершает работу при изменении своей внутренней энергии, то есть тепло к рабочему телу не подводится и не отводится, изменяются все параметры в зависимости от показателя адиабаты.


Все процессы являются частными случаями политропного процесса. Я нашёл отличную табличку в интернете для пояснения (Физика в таблицах и формулах, Трофимова Т. И., 2002 г., стр. 94)

Как работает атомный энергоблок. Часть 2 АЭС, Энергия, Физика, Тепло, Наука, Атом, Длиннопост, Познавательно

Цикл Карно является идеальным, это модель, в которой отсутствуют такие понятия как трение, потери при расширении рабочего тела, потери давления при движении рабочего тела, и так далее. Рабочих циклов существует великое множество. Это и циклы для двигателей внутреннего сгорания (цикл Дизеля, цикл Отто, например), циклы для двигателей внешнего сгорания (см. двигатель Стирлинга - кстати, такой можно заказать за приемлемую цену на АлиЭкспресс, он даже от чашки чая работать будет).


Первый закон термодинамики говорит о количественной составляющей теплового цикла. Второй говорит о качественной. А вот увидеть на диаграмме давления и объема потери в реальном цикле не так просто. Но этот вопрос решаем.


Внимание! Дальше частичка неизбежного матана!

Как работает атомный энергоблок. Часть 2 АЭС, Энергия, Физика, Тепло, Наука, Атом, Длиннопост, Познавательно

Если мы проанализируем соотношение изменения теплоты при изотермическом расширении, рассмотрев цикл Карно как сумму бесконечно малых циклов, то получим новую величину, которая известна как термодинамическая энтропия.

Как работает атомный энергоблок. Часть 2 АЭС, Энергия, Физика, Тепло, Наука, Атом, Длиннопост, Познавательно
Как работает атомный энергоблок. Часть 2 АЭС, Энергия, Физика, Тепло, Наука, Атом, Длиннопост, Познавательно

Этот замкнутый интеграл ещё называют интегралом Клазиуса

Как работает атомный энергоблок. Часть 2 АЭС, Энергия, Физика, Тепло, Наука, Атом, Длиннопост, Познавательно

Вот так можно очень просто аналитически записать Второй закон термодинамики.


Что это такое? Энтропия (S) — это мера беспорядочности движения частиц вещества. Иными словами, очень приближённо можно назвать энтропию мерой качества процессов. При подводе теплоты энтропия всегда растёт в равной или в большей степени, чем отношение подведённого тепла к температуре. Это означает, что часть тепла всегда рассеивается без совершения работы. Логично, что при идеальном адиабатном процессе энтропия не изменяется. Для цикла, как очевидно, изменение энтропии всегда нулевое, потому что рабочее тело каждый раз перед началом следующего цикла возвращается в исходное состояние, со своим исходным значением энтропии.


Заметка.


Чем выше энтропия – тем ближе система к термодинамическому равновесию. На рисунках циклов выше точки являются координатами различных состояний рабочего тела. Чем больше тепла в системе – тем больше значение энтропии. Чем больше тепла мы отвели - тем меньше энтропия. Вне цикла энтропия достигла бы своего максимального значения и система пришла бы в равновесие.


Каждому состоянию вещества (каждой точке на диаграммах) соответствуют определённые значения термодинамических параметров. По двум из них можно определить все остальные. Энтропия является как раз таким параметром, в дополнение к давлению, температуре и объему. Это то, что нам нужно! Вперёд, строить новые диаграммы!

Как работает атомный энергоблок. Часть 2 АЭС, Энергия, Физика, Тепло, Наука, Атом, Длиннопост, Познавательно

Вот так будет теперь выглядеть цикл Карно на диаграмме T-S, то есть такой, где каждое состояние вещества можно наглядно показать с помощью значений температуры и энтропии:

Как работает атомный энергоблок. Часть 2 АЭС, Энергия, Физика, Тепло, Наука, Атом, Длиннопост, Познавательно

Цикл Карно, в данном представлении - это обычный прямоугольник


Площадь фигуры 1-2-3-4 равна работе, которую совершило рабочее тело, площадь прямоугольника под процессами 2-3 это тепло отданное в конденсаторе. Значит КПД — это отношение площадей этих фигур. В реальном процессе часть энергии уйдет на увеличение энтропии (трение, расширение, процессы быстрые, много причин), и с помощью T-S диаграммы можно наглядно это показать. Затраченная теплота увеличится, работа останется почти на том же уровне, а КПД уменьшится - смотрите на площади фигур. Обратите внимание на точки с индексом r - это реальные точки, с ними мы имеем дело в реальной жизни.

Как работает атомный энергоблок. Часть 2 АЭС, Энергия, Физика, Тепло, Наука, Атом, Длиннопост, Познавательно

Цикл Карно с учетом потерь и рассеяния тепла



Установки в тепловой энергетике бывают паротурбинными (в качестве рабочего тела выступает испаряющаяся жидкость, например - вода) и газотурбинными (в качестве рабочего тела некий газ; см. Цикл Брайтона). Разница будет в наличии фазового перехода. Опуская многие подробности, скажу лишь, что рассматриваются два агрегатных состояния вещества, в них включена также и переходная область между перегретым паром и жидкостью. Вот так это выглядит:

Как работает атомный энергоблок. Часть 2 АЭС, Энергия, Физика, Тепло, Наука, Атом, Длиннопост, Познавательно

Диаграмма состояний реального вещества для двух фаз



Внутренняя часть «купола», изображённого на картинке, это область фазового перехода между жидким и газообразным состоянием. Зелёная линия – это линия кипящей жидкости, фиолетовая – линия сухого насыщенного пара (в паре не остаётся влаги если эту линию переступить). Как можно заметить, при определённом давлении p3 вода не имеет фазового перехода, то есть нет стадии перехода жидкости в газ. При параметрах, превышающих критические давление и температуру, уже отсутствует понятие пара, это закритическая жидкость. Для воды критическое давление и температура это 22.064 МПа и 373.95 °C (в абсолютных единицах 647.1 Кельвин). При фазовом переходе из жидкости в газ температура не изменяется при подведении тепла. Это связано с тем, что энергия, передаваемая рабочему телу, расходуется не на повышение температуры, а на разрыв связей в жидкости.


А давайте теперь посмотрим, как будет выглядеть цикл Карно в случае двухфазной среды:

Как работает атомный энергоблок. Часть 2 АЭС, Энергия, Физика, Тепло, Наука, Атом, Длиннопост, Познавательно

Цикл Карно для реального газа



Замечательно, но точка 3 находится в области влажного пара, а значит, чтобы перекачать весь этот объём на участке 3-4r нам потребуется большой мощный компрессор, потери в котором будут существенными. Для того, чтобы этого избежать, сконденсируем пар до состояния жидкой воды, то есть получим состояние вещества на зелёной линии. Тогда вместо компрессора мы сможем использовать относительно миниатюрный конденсатный насос.

Как работает атомный энергоблок. Часть 2 АЭС, Энергия, Физика, Тепло, Наука, Атом, Длиннопост, Познавательно

Таким образом мы получили классический цикл Ренкина



Вот с этим уже можно работать, правда есть один существенный нюанс:точка 2r находится в области влажного пара, а это не очень хорошо для турбины. Дело в том, что скорость пара в турбине составляет несколько сотен метров в секунду. Во влажном паре содержатся капельки жидкости, которые на большой скорости повреждаютлопатки турбины. Такая турбина долго не проработает, поэтому нам нужно снизить влажность пара, чтобы он не разбомбил вращающиеся лопатки. Один из способов – это перегрев пара, и разделение турбины на часть с высоким давлением и часть с низким. Максимальное содержание влажной фазы обычно не превышает 15%.

Как работает атомный энергоблок. Часть 2 АЭС, Энергия, Физика, Тепло, Наука, Атом, Длиннопост, Познавательно

Цикл Ренкина с перегревом после турбины на высоком давлении



Уже лучше. Таким образом мы и среднюю температуру подняли, что положительно скажется на КПД, и тепло лучше использовали. Но из этого цикла можно выжать ещё больше, если часть тепла возвращать в его более низкотемпературные части. Этот приём называется регенерацией теплоты. То есть, из тех участков, где мы уже выжали из рабочего тела максимум, мы можем частично возвращать тепло в цикл. Это позволит меньше греть воду в парогенераторе и повысить эффективность преобразования тепла в работу.


Помимо этого, между частями высокого и низкого давления можно использовать сепаратор, отделяющий влагу от влажного пара, а также сепарировать пар в ступенях турбины между лопатками. Всё это повышает эффективность работы паротурбинной установки, но эффективность ещё очень далека до КПД цикла Карно. Из-за естественных потерь в турбине и насосах КПД на атомных станциях редко превышает 34%.

Как работает атомный энергоблок. Часть 2 АЭС, Энергия, Физика, Тепло, Наука, Атом, Длиннопост, Познавательно

На десерт. Тут внесены все упомянутые изменения. Сможете разобраться что к чему?



Внимательный читатель спросит,- А почему бы сразу не перегреть пар до входа в турбину? Дело в том, что на водо-водяных реакторах этот приём не будет эффективным. Нужно будет либо снизить давление на входе в турбину, либо ещё повысить параметры воды в первом контуре (исследования на эту тему ведутся, но по последним новостям зашли в тупик). Параметры на современных АЭС выбраны оптимальными с точки зрения безопасности, тепловой экономичности и конструкционных пределов. В реальности с перегретым паром работают только энергоблоки с жидкометаллическим теплоносителем, которые могут позволить себе перегрев пара до входа в турбину.


Заметка 2.


Зачем нужны эти ухищрения и высокая эффективность? Почему ради каких-то десятых долей процента создаются целые проектные институты и собираются огромные команды специалистов? Всё дело в том, что каждая малая доля прироста КПД – это прирост в выработке при тех же затратах тепла. Эти цифры кажутся ничтожными, поэтому давайте пересчитаем это в деньги.


Допустим, есть две реакторные установки, у одной КПД 33%, а у другой 33.1%. То есть имея 3200 МВт тепла первая установка даст 1056 МВт электрической мощности, а вторая 1059.2 МВт. Разница составляет 3.2 МВт. Сколько это в рублях?


Цена отпускаемого кВт-ч для АЭС примерно 2 рубля. Считаем сколько это принесёт станции за год. 3200*365*24*2= 56064000 р. То есть с выигрышем всего на 0.1% КПД вторая станция за год заработает больше на 56 миллионов при том же тепловыделении в реакторе!


Тут я вынужден остановиться и предоставить пытливым читателям возможность самостоятельно ознакомиться со способами дальнейшего увеличения эффективности циклов и глубже погрузиться в мир технической термодинамики. В будущем мы обсудим вопросы передачи теплоты и выясним, почему очень высокая температура - это плохо, даже если материалы могут её выдерживать.


Предыдущие посты по атомной тематике:

Пост для выпускников школ и не только

Полезные и интересные ссылки. Атомная энергетика

Пятничное познавательное. Канада и CANDU

Безопасность на АЭС. Начало


Жду ваших комментариев, вопросов и критики. Если кому-то хочется получить векторные оригиналы картинок в формате .svg для использования в учебных целях и студенческих работ, ищите меня в телеграме под юзернеймом wwnuc. Все векторные изображения выполнены в inkscape. Это же касается и предыдущего поста этой серии.

Показать полностью 17
137

Александр Старцев - Изменение видового состава рыб в Азовском море и реке Дон

Какие рыбы живут в Азовском море и бассейне реки Дон? Как они мигрируют? Как изменяется их видовой состав и численность?

Рассказывает Александр Вениаминович Старцев, кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник Южного Научного Центра РАН, доцент кафедры Технических Средств Аквакультуры ДГТУ.

37

Многофункциональный лабораторный модуль «Наука»

На испытательных площадках космодрома Байконур специалисты дочерних предприятий Госкорпорации «Роскосмос» продолжают испытания нового модуля Международной космической станции — «Наука». На сегодняшний день из 754 проверок, которые должен пройти модуль перед запуском, выполнено 306 в соответствии с посуточным планом-графиком проверки заводских контрольных испытаний.

На площадке № 254 космодрома Байконур прошли плановые занятия для космонавтов Роскосмоса Олега Новицкого и Петра Дуброва на модуле «Наука». Планируется, что именно этот экипаж будет встречать новый модуль на Международной космической станции в будущем году.

2196

«Столпы Творения» уже разрушились, но еще пару тысяч лет мы будем их видеть

«Столпы Творения», фотография части туманности Орла, является одним из самых знаковых изображений, сделанных телескопом Хаббл. Но Столпы скорее всего уже давно разорваны на части далеким взрывом. Фотографии, которые мы делаем сегодня, являются высокотехнологичными и современными, но изображения отстают на 7 тысяч лет.

«Столпы Творения» уже разрушились, но еще пару тысяч лет мы будем их видеть Космос, Наука, Астрономия, Туманность, Звёзды, NASA, Длиннопост

Оригинальное фото Столпов 1995 года (слева) и обновленное фото 2014 года (справа)


Круг жизни


Туманность Орла – привлекательное облако газа. Этот газ группируется вместе, становясь все плотнее и плотнее, пока не превратится в сферические объекты, которые превращают водород в гелий. Нам нравится называть эти объекты звездами. Но по мере взросления эти звезды облучают область ультрафиолетовым светом.


Банда этих молодых звезд живет прямо над Столпами. Их ультрафиолетовое излучение сжигает прекрасный газ и уносит его электроны. Их ветры врезаются в Столпы и, как песчаная буря, обрушивающаяся на здание, этот процесс размывает края. Когда-нибудь не останется ничего, что можно было бы разрушить. Даже руин не будет.


Но затем звезды умрут, превратившись в новые туманности, внутри которых зародятся новые звезды, которые затем развернутся и разрушат туманности. Вот что значит быть Вселенной.


Назад в будущее


Столпы Творения могли исчезнуть, и не только из-за молодых неблагодарных звезд. Около 6000 лет назад взрывная волна от близлежащей сверхновой, вероятно, врезалась в них, измельчив и смыв их вместе с молодыми звездами. Но мы сможем наблюдать, как они тускнеют и исчезают до 3015 года (плюс-минус).


Видите ли, Столпы находятся в 7000 световых лет от Земли. Свет, который мы видим от них – свет, который ученые космического телескопа Хаббл использовали для создания изображений – покинул туманность примерно в 5000 году до нашей эры, двигался со скоростью света к нам и прибыл сюда 7000 лет спустя. Таким образом, мы видим туманность такой, какой она была 7000 лет назад.


А 7000 лет назад с Столпами все было в порядке. Но изображения, сделанные космическим телескопом Spitzer и выпущенные в 2007 году, похоже, показывают их неминуемую кончину.

«Столпы Творения» уже разрушились, но еще пару тысяч лет мы будем их видеть Космос, Наука, Астрономия, Туманность, Звёзды, NASA, Длиннопост

Инфракрасное изображение, полученное телескопом Spitzer. Красный цвет означает более горячую пыль, а Столпы Творения выделены контуром и вставкой. Источник: НАСА


Судя по скорости взрывной волны сверхновой, она врезалась в Столпы, возможно, повалив их, около 6000 лет назад. Столпы Творения, от которых мы продолжаем падать в обморок, могут больше не существовать. Мы не узнаем, сколько ущерба было нанесено, до тех пор, пока через тысячи лет не дойдет до нас свет от крушения.


Одинокий в ловушке настоящего


У нас никакого способа увидеть как сейчас выглядят Столпы Творения или что-либо во Вселенной. Мы видим галактики на расстоянии 3 миллиардов световых лет так, как они выглядели 3 миллиарда лет назад. Мы видим Солнце таким, каким оно выглядело 8,5 минут назад. Да что уж там, то, что вы видите сейчас, это прошлое, поэтому ваш мозг предсказывает настоящее.


Источник - https://4everscience.com/2020/08/07/stolpy-tvoreniya/

Показать полностью 1
115

Физики представили квантовые системы в виде сферы

17 ноября 2020

Ученые предложили количественный способ оценки степени нахождения системы в квантовом состоянии. Результаты исследования опубликованы в журнале AVS Quantum Science.

Известно, что более или менее крупные материальные объекты подчиняются классическим законам механики, сформулированным Ньютоном. Маленькие, такие как атомы и субатомные частицы, регулируются квантовой механикой, где объект может вести себя и как волна и как частица.

Для описания классических и квантовых состояний используется различный математический аппарат. При этом описание квантовой системы с помощью волновой функции возможно не всегда, а только для так называемых чистых состояний, когда состояние системы можно представить в виде линейной суперпозиции некоторых базисных состояний.

Помимо чистых состояний квантовомеханических систем существуют смешанные, которые описывают с помощью матрицы плотности. Кроме того, физики понимают, что должны быть и переходные состояния между классической и квантовой моделями, когда система частично "классическая", а частично "квантовая".

Исследователи во главе с Луисом Санчесом-Сото (Luis Sanchez Soto) из Мадридского университета Комплутенсе изучили экстремальные квантовые состояния, когда система проявляет наибольшую или наименьшую "квантовость", и разработали метод количественной оценки этого параметра.

Вместо численной шкалы квантовости авторы предложили для визуального представления экстремальных квантовых состояний так называемые созвездия Майораны, с помощью которых квантовая система может быть представлена математически точками на сфере.

Физики представили квантовые системы в виде сферы Наука, Научпоп, Математика, Физика, Технологии, Квантовая механика, Квантовые вычисления, Риа Новости

созвездия Майораны

Известно, что наименее квантовые - когерентные - состояния можно описать как квазиклассические. Поэтому их созвездия представляет собой просто одну точку на сфере. Когерентные состояния возникают, например, в лазере, где свет от источников множества фотонов находится в одной фазе, что делает их состояниями с наименьшим квантом.

Для наиболее квантовых состояний созвездия покрывают большую часть сферы.
Исследователи рассмотрели в своей работе несколько способов, которыми другие ученые оценивали степень квантовости и построили созвездия Майораны для каждого из них. Сравнив результаты, авторы сделали вывод, что их метод не только удобен, но и "невероятно красив".

Оценка степени квантовости систем имеет не только чисто теоретическое значение. Она важна в таких перспективных областях, как квантовые вычисления и квантовое зондирование.

https://ria.ru/amp/20201117/kvanty-1585064788.html

Показать полностью
412

Природа не раз пыталась развить краба. И для этого есть термин – карцинизация

Природа не раз пыталась развить краба. И для этого есть термин – карцинизация Биология, Эволюция, Наука, Краб, Зоология, Зоопарк, Длиннопост

Изменения частей тела от десятиногих с длинным плеоном до краба. Слева: укорочение панциря, посередине: расширение грудины, справа: сокращение и складывание плеона.


Карцинизация является примером конвергентной эволюции, в которой ракообразное превращается в крабоподобную форму из некрабоподобной формы. Термин был введен в эволюционную биологию Л. А. Боррадейлом, который описал его как «одну из многочисленных попыток природы развить краба». Считается, что крабоподобные формы встречались независимо, по крайней мере, пять раз у десятиногих ракообразных, включая фарфоровых крабов, волосатых каменных крабов и кокосовых крабов.


Конвергентная эволюция – это процесс, посредством которого различные виды независимо развивают аналогичные структуры, потому что они должны адаптироваться к аналогичной среде. Из нашей статьи: "Анатомо-физиологические доказательства эволюции"
Природа не раз пыталась развить краба. И для этого есть термин – карцинизация Биология, Эволюция, Наука, Краб, Зоология, Зоопарк, Длиннопост

Виды 3-х родов крабов: Petrolisthes (6 видов) и родственных родов Allopetrolisthes (3 вида) и Liopetrolisthes (2 вида). (A) Allopetrolisthes spinifrons, (B) Petrolisthes tuberculosus, (C) Allopetrolisthes angulosus, (D) Liopetrolisthes mitra, (E) Liopetrolisthes patagonicus, (F) Petrolisthes granulosus, (G) Petrolisthes desmarestii, (H) Petrolisthes tuberculatus, (I) Petrolisthes laevigatus, (J) Petrolisthes violaceus, (K) Allopetrolisthes punctatus.


Наверное, крабовая форма эффективна, поэтому многие ракообразные пытаются ей соответствовать. Тем не менее, ученые предостерегают в исследовании 2017-го года, что нет никаких оснований предполагать, что «эволюционные тенденции» или любая подобная расплывчатая концепция сыграли свою роль. Они пишут, что в результате карцинизации определенные структурные согласованности привели к определенным внутренним анатомическим паттернам, обнаруживаемым у крабоподобных форм.


Источник: https://4everscience.com/2020/10/15/carcinisation/

Показать полностью 1
891

Что в центре чёрной дыры?

Что в центре чёрной дыры? Комиксы, Веб-комикс, Наука, Научный юмор, Черная дыра, Физика, Астрономия, Анахорет, Длиннопост
Что в центре чёрной дыры? Комиксы, Веб-комикс, Наука, Научный юмор, Черная дыра, Физика, Астрономия, Анахорет, Длиннопост
Что в центре чёрной дыры? Комиксы, Веб-комикс, Наука, Научный юмор, Черная дыра, Физика, Астрономия, Анахорет, Длиннопост
Что в центре чёрной дыры? Комиксы, Веб-комикс, Наука, Научный юмор, Черная дыра, Физика, Астрономия, Анахорет, Длиннопост
Что в центре чёрной дыры? Комиксы, Веб-комикс, Наука, Научный юмор, Черная дыра, Физика, Астрономия, Анахорет, Длиннопост
Что в центре чёрной дыры? Комиксы, Веб-комикс, Наука, Научный юмор, Черная дыра, Физика, Астрономия, Анахорет, Длиннопост
Что в центре чёрной дыры? Комиксы, Веб-комикс, Наука, Научный юмор, Черная дыра, Физика, Астрономия, Анахорет, Длиннопост
Что в центре чёрной дыры? Комиксы, Веб-комикс, Наука, Научный юмор, Черная дыра, Физика, Астрономия, Анахорет, Длиннопост
Что в центре чёрной дыры? Комиксы, Веб-комикс, Наука, Научный юмор, Черная дыра, Физика, Астрономия, Анахорет, Длиннопост
Что в центре чёрной дыры? Комиксы, Веб-комикс, Наука, Научный юмор, Черная дыра, Физика, Астрономия, Анахорет, Длиннопост


У Анахорет есть телеграм - https://t.me/anahoretcomics

Основано на статье - https://www.livescience.com/what-happens-at-black-hole-cente...
Про планковские звёзды отсюда - https://www.worldscientific.com/doi/abs/10.1142/S02182718144...

Показать полностью 9
794

Почему песок мягкий?

Почему песок мягкий? Песок, Физика, Habr, Наука, Частица, Длиннопост

Для многих областей науки, от предсказания оползней до сельского хозяйства, очень важно понимать физику потока частиц. Пока что учёным не очень хорошо это удаётся.


Мы не знаем. Никто не понимает, как работает песок.

Звучит абсурдно, но в принципе так и есть. Понимание потока гранулированных материалов, типа песка, — одна из основных нерешённых задач физики.

Почему песок мягкий? Песок, Физика, Habr, Наука, Частица, Длиннопост

Допустим, вы решили сделать песочные часы и заполнить их гранулами песка, размер и форма которых известны. Вы не найдёте формулы, способной точно предсказать, сколько времени песок будет перетекать из одной части часов в другую, и будет ли он перетекать вообще. Вам останется только провести эксперимент.

Карен Дэниелс, физик из государственного университета Северной Каролины; она изучает песок и другие гранулированные среды (эта область называется "физика мягкого вещества"). Она рассказала мне, что одна из сложностей работы с песком связана с огромным количеством свойств песчинок – форма, размер, шероховатость, и т.п. «Одна из причин, по которой у нас нет общей теории, состоит в том, что все эти свойства имеют значение».

Почему песок мягкий? Песок, Физика, Habr, Наука, Частица, Длиннопост

Однако разобраться с отдельными песчинками – это только начало. «Нужно заботиться не только о свойствах частиц, но и о том, как они организованы», — сказала Дэниелс. Свободно лежащие частицы кажутся мягкими, потому что у них есть пространство для манёвра. Если плотно упаковать частицы, у них уже не будет места для движения, и они на ощупь будут казаться твёрдыми. Поэтому поверхность песчаного пляжа кажется мягче, чем нижние слои – песчинки в них спрессованы, и находятся ближе друг к другу.

Почему песок мягкий? Песок, Физика, Habr, Наука, Частица, Длиннопост

Мы не можем найти общую теорию песка не потому, что плохо стараемся. Для многих областей науки, от предсказания оползней до сельского хозяйства, чрезвычайно важно понимать физику потока частиц. Нам просто пока не очень хорошо это удаётся.

«Люди, работающие на химических производствах с машинами, имеющими дело с частицами, подтвердят, что эти машины очень часто ломаются, — сказала Дэниелс. – Каждый, кто пытался починить автоматическую кофемолку, знает, что в ней постоянно застревают частицы. Эти вещи не очень хорошо работают».

Почему песок мягкий? Песок, Физика, Habr, Наука, Частица, Длиннопост

счастью, мы движемся не совсем на ощупь, и можем кое-что сказать о том, почему песок кажется мягче или твёрже.

Обычно песок с более округлыми гранулами кажется мягче, поскольку таким гранулам легче скользить. Также гранулы меньшего размера не так сильно давят на кожу. Но если они будут совсем уж мелкими, они будут слипаться из-за влаги, из-за чего материал будет казаться комковатым и плотным.

Дэниел сказала, что самым мягким сыпучим материалом, который она когда-либо трогала, было вещество Q-Cell – кварцевая пудра, заполняющая трещины в досках для сёрфинга. Она состоит из пустотелых гранул, поэтому кажется очень лёгким. При этом кварц плохо смачивается, из-за чего такая пудра не комкуется. Она сравнила то, как эта пудра пересыпается в ведре, с очень мелким и сухим пляжным песком.

Пляж, состоящий из «песка» Q-Cell, был бы очень мягким, но не очень приятным. Мелкий сухой порошок – это не песок, а пыль, и дышать такой пылью очень вредно для лёгких. Размеры и форма гранул песка на идеальном пляже должны сочетать в себе мягкость, мелкость, комкуемость и множество иных свойств, делающих песок мягким и приятным для ходьбы. Поскольку приходится рассматривать так много факторов, очень сложно сказать, каким должен быть идеальный мягкий песок для пляжа.

Нужно собрать больше экспериментальных данных.

Почему песок мягкий? Песок, Физика, Habr, Наука, Частица, Длиннопост

Источник

Показать полностью 4
42

Максим Воробьёв, Ярослав Борисов - Электронная микроскопия в научном парке СПБГУ

Как устроен микроскоп? Чем отличаются электронные приборы от своих световых аналогов? Каков процесс и порядок работы с этими аппаратами? Как в работе с такими микроскопами используются тяжёлые металлы? Какие существуют правила пользования данными устройствами?

Рассказывают:

• Ярослав Борисов, сотрудник научного парка СПбГУ, специалист по просвечивающей и сканирующей электронной микроскопии.

• Максим Воробьёв, сотрудник научного парка СПбГУ, специалист по просвечивающей и сканирующей электронной микроскопии.

Похожие посты закончились. Возможно, вас заинтересуют другие посты по тегам: