По данным почвенно-географической базы данных России, глинистые грунты встречаются почти по всей территории страны и особенно распространены на севере в условиях холодного климата. Они служат основанием для строительства зданий и других сооружений. Фундаменты построек подвергаются различным воздействиям, например, для туннелей и мостов характерны циклические или, по-другому, повторяющиеся нагрузки. К ним можно отнести проезды автомобилей. Изучение деформации глинистых грунтов позволяет более точно определить их реальные свойства и спрогнозировать последующее состояние строительного объекта, сделать его прочным и безопасным. Однако сейчас большинство методов прогноза в строительстве ориентировано на случай однократной нагрузки, из-за этого они не полностью учитывают поведение грунтов в реальных условиях, когда воздействие происходит из раза в раз. Ученые ПНИПУ провели исследование и определили деформации глинистого грунта при длительных повторяющихся нагрузках. Это позволит сформировать рекомендации по прогнозу грунтовой осадки, чтобы на глине можно было возводить надежные сооружения.
Исследование опубликовано в журнале «Master's Journal» №1 за 2024 год. Разработка проведена в рамках программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030».
При проектировании зданий, мостов и туннелей просчитывают срок эксплуатации объектов и объем нагрузок, которые они должны выдерживать. Для этого, в том числе, определяют тип грунта и его осадку во времени. Применяемые сейчас модели расчетов учитывают только однократные статические нагрузки, например, вес самого сооружения, в то время как на поведение грунта в дальнейшем гораздо больше влияют циклические (периодические) нагрузки, например, от постоянно проезжающих по мосту автомобилей. Из-за этого предсказать поведение грунта в перспективе сложно, а значит нельзя достаточно точно спрогнозировать, сколько прослужат фундаменты построек.
Деформации грунта под воздействием нагрузок бывают двух видов – упругие, когда он восстанавливает прежнюю форму после прекращения действия силы (так деформируются при небольших нагрузках скальные грунты – гранит, мрамор, известняк), и пластические, когда следы от нагрузок полностью или частично остаются (например, дорожная колея, сползание склона, осадка здания после окончания строительства). Образование того или иного вида деформации зависит от приложенных напряжений, пористости, размера частиц и других свойств грунта. Если он способен восстанавливаться, то лучше сохраняет форму и становится более подходящим для долгосрочных построек.
Ученые Пермского Политеха провели исследование, чтобы выяснить, как циклические нагружения влияют на глинистые грунты. Для этого они выполнили эксперименты с мягкопластичной глиной, сжимая ее в специальном компрессионном приборе. После анализа данных политехники построили графики изменения деформации грунта и проследили зависимость между нагрузкой и его деформацией.
– Исследование проводилось в три этапа и оказалось, что пластические деформации грунта максимальны при первом нагружении, а после разгрузки и повторения этого процесса они уменьшаются. С каждым последующим нагружением деформации снижаются на 61,5% и 13,3% и упругие преобладают все больше. Это значит, что грунт способен со временем уплотняться и становиться более устойчивым, – объясняет доцент кафедры строительного производства и геотехники ПНИПУ Евгения Акбулякова.
Ученые ПНИПУ выяснили, что при первом нагружении грунта формируется остаточная пластическая деформация, которая при последующих циклах уменьшается в 3-6 раз. Таким образом, с увеличением количества циклов «нагрузка-разгрузка» глинистый грунт становится более плотным и деформируется упруго. Использование полученных данных поможет правильно проектировать строительство здания на глинах с применением моделирования. Постройки на таких уплотненных глинах будут испытывать меньшие деформации.
На основе полученных данных ученые Пермского Политеха планируют разработать рекомендации для проектирования фундаментов зданий и других сооружений на глинах. Это позволит возводить надежные сооружения, своевременно их обслуживать и более точно прогнозировать срок службы.
Выживание организмов в природе зависит от их способности адаптироваться к изменениям окружающей среды. Например, некоторые водоросли двигаются к источнику света для фотосинтеза. Бактерии перемещаются к более концентрированным участкам с химическими веществами, чтобы находить питание. Еще один пример такого поведения – биоконвекция – процесс самоорганизации, при котором организмы распределяют тепло равномерно по всему сообществу. Подобное явление наблюдается у пингвинов – они собираются в плотную стаю и перемещаются так, чтобы каждый успел согреться, побывав в самом теплом участке. Ученые ПНИПУ смоделировали такой эффект в группе роботов, каждый из которых выделяет тепло и движется в точку поля с наибольшей температурой. Выяснилось, что они способны циркулировать в пространстве подобно живым организмам. Результаты могут применяться для микро- и нанороботов в медицинских или биотехнологических разработках, чтобы бороться с онкологическими заболеваниями, транспортировать лекарства по кровеносной системе или поддерживать функции отдельных органов. При этом тепло можно заменить любым другим способом коммуникации между роботами.
Исследование опубликовано в журнале Fluid Dynamics & Materials Processing. Работа выполнена при поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации.
Активная среда – это совокупность элементов, которые самостоятельно перемещаются и взаимодействуют друг с другом. Изучение таких систем позволяет понять процессы объединения единиц в биологические структуры. Это называется самосборкой.
Подобное происходит и среди высших животных. Например, императорские пингвины на зимовке демонстрируют коллективные действия, основанные на простых физических принципах. Когда погода ухудшается, животные переходят к плотной стае, состоящей из сотен и тысяч особей. Внутри такой толпы температура достаточна для выживания. Уже доказано, что в этой среде наблюдается не только самосборка птиц, но и фазовые переходы первого и второго порядка. Первый – это когда из одного агрегатного состояния среда переходит в другое. То есть, плотность нахождения пингвинов характеризует какое-то состояние – если они расположены на расстоянии, то это напоминает газ, если плотно, то жидкость. Переход второго рода заключается в изменении порядка в системе, то есть в проявлении самоорганизации.
Искусственный объект, например, робот, действующий по определенному простому алгоритму, тоже может быть элементом активной среды. Группу самоорганизующихся роботов, действующих сообща за счет алгоритмов, называют роем. Он является важным элементом различных технических систем, среди которых управление бактериальными киборгами в биомедицинских приложениях, технологии создания новых метаматериалов с внутренней структурой и другие.
– С помощью математического моделирования мы рассмотрели возможность возникновения коллективных вихревых движений у самодвижущихся роботов и доказали, что это вполне реализуемый сценарий. Разработали модель явления и программную реализацию алгоритма, которая заставляет ботов искать максимум температурного поля. Кроме того, создали модель сплошной среды для подтверждения численных результатов. Так можно наблюдать внезапную циркуляцию роботов от края группы к ее центру и обратно, что напоминает классическую тепловую конвекцию (течение, которое образуется при нагреве снизу и охлаждении сверху). Мы обнаружили, что с увеличением числа особей рой демонстрирует все более сложные модели циркуляции, – объясняет аспирант кафедры прикладной физики ПНИПУ Кирилл Костарев.
В рамках математической модели ученые ПНИПУ предположили, что каждый робот является источником тепла, оснащен датчиками температуры и, следуя простой программе, движется в направлении градиента глобального температурного поля. Политехники стремились доказать, что законы поведения сложных систем одинаковы для элементов разной природы – как для живых, так и для созданных человеком.
– Мы рассмотрели свойства сформировавшегося роя из мелких роботов в заданных границах. Результаты анализа математической модели показали, что с увеличением их количества в рое проявляется самоорганизация. Выяснилось, что аналоги тепловой конвекции возникают в различных активных средах, когда элементы системы имеют внутренние источники энергии и способны двигаться за их счет. В эту категорию попадают как стайные живые организмы, так и коллективы из роботов с вибромоторами, – рассказывает доктор физико-математических наук, заведующий кафедрой прикладной физики ПНИПУ Дмитрий Брацун.
Открытие носит фундаментальное значение, поскольку демонстрирует силу и универсальность физических принципов, которые лежат в основе науки синергетики. Исследование ученых ПНИПУ доказывает, что живые и неживые системы имеют много общего. Группы роботов способны самоорганизовываться подобно живым организмам в природе. Благодаря этому исследованию станет понятно, как использовать физические процессы в пользу науки. В будущем результаты работы послужат для качественного управления системами роботов и для разработки новых функциональных материалов разных устройств и приборов, которые продвинут медицину вперед.
⚙️В ЛЭТИ разработали эффективный протез стопы, который весит всего 500 грамм. Технология 3D-печати и маркерный видеоанализ помогли создать протез, который улучшит жизнь людей с ампутацией.
После прочтения/прослушивания трилогии Задача трех тел, почитал/послушал другие произведения Лю Цисиня, пару дней назад завершил Шаровую молнию, там есть момент про наблюдателя и сознание наблюдателя, задумался, а насколько осознанным должен быть наблюдатель, чтобы фотоны «поняли», что они частицы, а не волны? Если наблюдает ребенок допустим 10 лет и ему не сказали, что фотоны при наблюдении ведут себя не как волны. А потом сказали?) поискал в интернете не нашел сходу) а если ребенку 5 лет и ему рассказали суть, но он еще не может осознать?)
Супруга надо мной угорает: мужчины думают о глобальных вещах: квантовый эффект, сознание наблюдателя и тд. А женщины о всякой фигне: куда поехать в отпуск, что приготовить на обед… ))
Наиболее широко дискутируемым вопросом относительно теории большого взрыва является возникновение материи из НИЧЕГО
Но не меньше в этой теме интригует необходимость объяснять «как во Вселенной появилась та сложность, которую мы наблюдаем вокруг себя?».
Смысл здесь не только в том, что вероятность самопроизвольного формирования структур, которые нас окружают и нас самих из неорганизованной материи крайне низкая.
Странным является то, что согласно теории, в момент большого взрыва Вселенная была предельно простой и поэтому величина ее энтропии была самой низкой из возможных, но в будущем энтропия должна стать максимальной - Вселенной предсказана тепловая смерть.
Парадокс и состоит в том, что на этом пути - от низкой к высокой энтропии, - во Вселенной возникли такие сложные высокоорганизованные системы как человек.
Является ли Вселенная бесконечной? И существует ли вообще бесконечность как объективная реальность, а не как абстрактное понятие?
Для ответа нужно понять, что этот вопрос глубже своей базовой семантики которая по умолчанию задает направление исследовательского поиска, только в направлении исследования "бесконечности" как очевидной антитезы конечному без каких либо дополнительных атрибутов. Хотя понятийно под семантикой "бесконечного", также по умолчанию, подразумевается нечто большее, а именно: безначально-бесконечное, по крайней мере когда речь идет о бесконечной(?) Вселенной у которой нет ни конца, ни начала. Именно безначальность является необходимым атрибутом полно выраженной бесконечности, а сама по себе "бесконечность", по семантическому определению, не предустанавливает этот атрибут.
Математическая теория множеств которая занимается исследованиями бесконечного, исследует именно семантически точные НЕ безначальные бесконечности базовым примером которой является ряд натуральных чисел. Такие бесконечности по определению можно назвать неполноценными, но даже при этом теория множеств имеет значительное количество противоречий и парадоксов.
Положение натуральных чисел в иерархии числовых множеств.
Ряд натуральных чисел считается бесконечным, так как всегда можно сделать n+1, но, он не безначален, так как начинается с единицы, а строго говоря, только то, что не имеет начала не имеет и конца и может считаться истинной бесконечностью. Т.е. ряд натуральных чисел вопреки расхожему мнению не является строго бесконечным, так как имеет реальное ограничение как минимум с одной стороны, да и с другой стороны его бесконечность лишь потенциальная, а самое большое число на сегодняшний день это число Райо. Это неплохой пример для того чтобы понять как абстрактные представления науки о реальности, отличаются от действительного состояния объективной реальности. Абстрактно бесконечный ряд натуральных чисел в умозрительных представлениях, и он же начинающейся с 1 и заканчивающийся числом Грема в действительности. К подобной иллюстрации можно отнести и апории Зенона которые также могут являться яркой иллюстрацией различия между чисто умозрительными математическим представлением о реальности и самой реальностью, и для решения которых необходимо актуализировать бесконечную последовательность событий таким образом, чтобы принять её всё-таки конечной.
Концепция финитизма как отказ от использования интуитивно сомнительной абстракции актуальной бесконечности также остается в рамках семантики конечное-бесконечное по своему определению и в этом смысле является другой крайностью этой дихотомии. Финитизм наиболее корректен в форме темпорального финитизма который постулирует, что время в прошлом не бесконечно, иначе настоящее никогда бы не наступило.
Современная космогония, принимает темпоральный финитизм в форме теории Большого Взрыва. То есть - у Вселенной есть Начало. Т.е. никакой абстрактной, актуальной(истинной) бесконечности в реальности не существует, а существует только НЕ безначальная потенциальная бесконечность, которая образно и отражается через ряд натуральных чисел. Т.е. существует начало(1)-есть настоящее сейчас(n-условно число Райо)-и будет завтра(n+1), но завтра именно будет, а не есть. Теоретическая невозможность актуальной бесконечности является универсальной и касается не только времени, но и пространства.
Другой фундаментальный вопрос в исторических корнях натурфилософии как предтечи прикладных дисциплин физики, космологии и т.д. после - была ли Вселенная всегда или у нее есть Начало - как она возникла? Иными словами: что такое космологическая сингулярность? - точка из которой развернулось пространство, время и все остальное.
Этот вопрос также нельзя рассмотреть только в одной плоскости, здесь мы сразу приходим к взаимоисключающим понятиям бытия и небытия, т.е. к фундаментальному - "почему существует нечто, а не ничто?" Соответственно, можно сформировать последовательность следующего вида: ничто-сингулярность-нечто, в которой нужно определить каждый элемент и понять их взаимосвязь.
"Ничего" нельзя измерить или взвесить, у него нет размерности, плотности, объема, нет ничего. Ничего это отсутствие, поэтому ничего(отсутствия) как сущности не существует. Отсутствие это антитеза наличию. Пустота(то же что и ничего) за пределами временных и пространственных измерений.
Когда пытаются представить пустоту, то как правило представляют пустое(и бесконечное) космическое пространство - космический вакуум. Сознание не может работать с сущностями у которых нет атрибутов, а так как "ничего" не имеет атрибутов и его не возможно вообразить, поэтому сознание подбирает образ максимально приближенный из известных в виде космического вакуума(который на самом деле не является пустым). Но такое представление является очевидно ошибочным и если это не осознать все дальнейшие построения тоже будут ошибочными, как это и происходит в текущей научной парадигме. Ошибочность текущей парадигмы стала неизбежностью когда произошел отказ от философии в точных науках как предтечи точных знаний и сформировалось отношение, в частности к физике, как чисто прикладной дисциплине.
У пространства есть атрибут размерности, пространство это уже что-то, что можно измерить. Поэтому абстрактного пространства в "чистом" виде, которое можно было бы измерить, но при этом оно было бы "пустым" - не существует. Пространство это атрибутив сущности, а не самостоятельная сущность(как и время). Самостоятельной сущностью является только энергия, а формируемая ею насыщенная энергосреда и проявляет атрибутивное качество размерности - пространственной протяженности. Т.е. представление о том, что сингулярность произошла в какой-то точке пространства, в результате то ли квантовых, то ли вакуумных флуктуаций неверно. Процесс кардинально противоположный, пространство и время также развернулись из точки сингулярности. Пространство как энергетический пузырь надуваемый из точки сингулярности, а время это скорость надувания(условно) этого пузыря. Про время и пространство в 5 ч. Теории Потока.
Как сингулярность генерирует энергию, если Закон сохранения энергии гласит, что энергию нельзя создать?
По сформулированному условию - "почему существует нечто, а не ничто?" - возможны только два состояния: небытие или бытие (0 и 1). Но небытие без атрибутивно и может проявлять себя только через бытие как его антитеза или, если наоборот, бытие есть предопределенная антитеза небытия. Сингулярность это процесс реализации этой предопределенности.
При этом важно понять, что несуществующее небытие это реальная антитеза существующего бытия. Это может быть сложно для понимания, особенно если не ограничиваться пределами синтаксиса и поверхностной семантики, именно здесь проходит принципиальная граница познания за которой мы упираемся в состояние(?) без атрибутов. Именно по этой причине говорится о невозможности исчерпывающего понимания сингулярности или принципиальной непознаваемости Бога, не потому что это неисчерпаемые понятия, а потому что в их основе лежит то, у чего нет атрибутов. Поэтому напомню правило ментальной техники безопасности - не загоняй свой ум в тупик.
Очевидно, что небытие и бытие не могут сосуществовать в неконфликтном состоянии, как не могут соприкасаться вакуум и область повышенного давления, между ними произойдет процесс взаимной аннигиляции состояний или иначе выравнивание потенциала. Сингулярность это и есть подобный, этому условному примеру, процесс между небытием и бытием, т.е. "ничто-сингулярность-нечто" где сингулярность, можно сказать, короткое замыкание, возникшее из разницы потенциалов между небытием и бытием, между 0 и 1. Иначе сказать, это энергопробой в фокусной точке между сферами небытия и бытия - но никаких сфер небытия не существует т.к. у небытия нет атрибутов, а сферы бытия появляются уже в следствии "энергопробоя". Эта фокусная точка является Источником бытия, она формирует энергопоток который создает Вселенную, точнее энерго-информационный Поток. Источник энерго-информационного Потока широкого спектра, создает Время, Пространство, Гравитацию, Материю, Хаос, Конфликт, Многомерность, Жизнь, далее Разум, разум реализуется в Творчестве, творчеством, соответственно, занимаются Творцы.
Итак, возникновение "наличия" из "отсутствия" происходит на разнице потенциалов между абсолютным 0 и сущей 1 как генерация энергии, что фривольно именуется "большим взрывом". Это не та форма энергии которыми мы оперируем в физическом мире, это ближе к тому, что сейчас называют "темной энергией". Как эта энергия далее упаковывается в материю в 3 ч. Теории Потока.
Именно Источник в религиозных концептах отражается как изначальный и абсолютный Бог Отец. Для сциентистов актуальным будет концепция больцмановского мозга неизбежность которого предопределяется неисчерпаемостью энергоисточника сингулярности и диссипативным процессом самоорганизации.
Вышесказанное относится в большей степени к глобальному масштабу, к устройству многомерной метавселенной, мультиверсума. Как реализуется пространственная многомерность в 4 ч. Теории Потока. Как устроена именно наша локальная Вселенная в следующей части.
Для всех поклонников футбола Hisense подготовил крутой конкурс в соцсетях. Попытайте удачу, чтобы получить классный мерч и технику от глобального партнера чемпионата.
А если не любите полагаться на случай и сразу отправляетесь за техникой Hisense, не прячьте далеко чек. Загрузите на сайт и получите подписку на Wink на 3 месяца в подарок.