Литературно-публицистический журнал «Млечный Путь»


       Главная    Повести    Рассказы    Переводы    Эссе    Наука    Поэзия    Авторы    Поиск  

  Авторизация    Регистрация    Подписка    Друзья    Вопросы    Контакт      

       1    2    3    4  
  14    15    16    17    18    19    20    21      



Павел  АМНУЭЛЬ

  ПРЕДСКАЗАННОМУ – ВЕРИТЬ! 

Астрологи любят делать прогнозы, но не любят вспоминать о том, что предсказывали год назад. Свои прогнозы у футурологов. Им, как политикам и астрологам, приходится объяснять, почему они ошиблись, предсказывая то, что так и не случилось (или случилось – но с противоположным знаком) в прошедшем году.

У писателей-фантастов своя система подсчетов. Они не любят называть в своих произведениях конкретный год – наверняка это будет ошибкой. Гарри Гаррисон писал в середине ХХ века в замечательном романе «Подвиньтесь! Подвиньтесь!» о том, как тяжко будет жить американский народ лет через тридцать, в восьмидесятых годах того же ХХ века: жуткая перенаселенность, продуктов не хватает, люди голодают… И это в самой богатой стране мира! Писатель ошибся, но не в принципе (проблема перенаселенности еще может оказаться актуальной в далеком будущем), а в конкретной дате. И Джордж Оруэлл ошибся в дате – впрочем, он вообще не думал о сроках, когда писал роман «1984». Назвал достаточно отдаленное от своего 1948 года время, просто переставив цифры.

Фантасты не любят указывать время действия (разве что туманно: «В XXI веке»), что, однако, не делает их прогнозы менее точными. Прогностическая фантастика правильно предсказывает будущие открытия и изобретения, и каждый год сбывается то или иное предсказание, сделанное много лет назад. Жизнь сама устанавливает сроки. В нынешнем году список сбывшихся фантастических прогнозов существенно пополнился.

 

«Машина открытий» Альтова приходит в реальность

 

На сайте «Компьютерры» опубликована заметка Михаила Ваннаха – о предсказании писателя-фантаста, которое становится реальностью в наши дни. http://www.computerra.ru/150203/mashina-otkrytiy-altova-prikhodit-v/.

В 1964 году, более чем полвека назад, отечественный автор Генрих Альтов (он же теоретик изобретательства Генрих Альтшуллер) опубликовал в сборнике «Формула невозможного» маленький рассказ «Машина открытий». В нем описывалась вычислительная машина, непосредственно занимающаяся научной деятельностью. В духе эпохи космической романтики машина эта размещалась на поверхности Ганимеда, политкорректного спутника Юпитера. Но дальше все было очень серьезно.

Цитата из научно-фантастического очерка Генриха Альтова «Машина открытий»:

«Эта машина, в сущности, представляет собой кибернетический аналог целой отрасли науки, скажем, физики. Надо добавить: физики будущего. Оснащенная мощнейшим исследовательским оборудованием, не разделенная ведомственными и иными барьерами, способная к молниеносному обмену информации, лишенная присущей человеку инерции мышления и работающая круглосуточно, машина эта приобретает новое качество — динамичность. Путь, которой физика проходит за десятилетия, Машина Открытий пройдет в течение нескольких часов или дней.

Работать Машина Открытий будет так.

Главный электронный центр (назовем его “Мозг” – так проще) получит задание с указанием направления и желаемых результатов (например: исследовать явления при температурах, близких к абсолютному нулю, собрать новые данные о строении вещества и найти практически пригодные способы хранения энергии без потерь). “Мозг” выработает программу первого цикла исследований. Характерная особенность Машины Открытий состоит в том, что она работает по единой программе. Поэтому Машина Открытий сможет одновременно ставить большое число разных вариантов одного опыта. При таких условиях цикл исследования – от имеющегося уровня знаний до первого следующего открытия – будет весьма непродолжительным. Машина сделает новое открытие и на этой основе (тут очень важный момент в цепи наших рассуждений!) сама скорректирует программу исследований: повернет исследования в наиболее интересном, неожиданном направлении. Второй цикл пойдет по программе, которую человек, не зная сделанного в первом цикле открытия, мог бы и не предусмотреть».

А сейчас самообучающийся искусственный интеллект пришел в физический эксперимент. Об этом рассказывает журнал «Nature» в статье «Fast machine-learning online optimization of ultra-cold-atom experiments» (http://www.nature.com/articles/srep25890).

Использованы возможности самообучающегося искусственного интеллекта были в одной из популярных задач квантовой физики – получении больших объемов конденсата Бозе-Эйнштейна. Это не антигравитация, как в рассказе Альтова, но, пожалуй, вещь еще более фантастичная и не укладывающаяся в обыденное сознание.

Конденсат Бозе-Эйнштейна – макроскопический объект, ведущий себя по законам квантовой механики. Его приличные дозы в высшей степени полезны для решения некоторых сугубо инженерных задач, например, создания высокоточных инерциальных систем, прежде всего военного назначения (популярные в настоящее время GPS/ГЛОНАСС уязвимы средствами РЭБ, и полностью потеряют работоспособность в случае уничтожения спутниковой группировки). Ну и для научных работ конденсат Бозе-Эйнштейна крайне необходим.

Получают конденсат Бозе-Эйнштейна низкотемпературным испарением, снижающим температуру ансамбля атомов. Бойкий и шустрый, вносящий беспокойство в коллектив атом улетает, делая остальные частички менее подвижными и всю их совокупность – более холодной. Звучит просто – еще древние египтяне производили лед для охлаждения фараонова пива путем испарения воды из каменных корыт – только вот реализовать такое производство на квантовом уровне и с высоким выходом крайне сложно. Традиционные классические модели тут к оптимизации не применишь.

И поэтому задачу поручили самообучающейся машине, использующей некий гибрид из генетических и градиентных методов. Именно она управляла процессами лазерного и радиочастотного охлаждения ансамбля атомов рубидия. Управляла, выбирая оптимальные параметры для крайне сложного процесса.

И результаты, которые были получены, рассматриваются проводившими исследование учеными как в высшей степени перспективными. Мы наблюдали первый детский крик кремниевого ученого, планирующего эксперименты.

 

К звездам!

 

Вот цитата из другого рассказа Генриха Альтова – «Ослик и аксиома», опубликованного в 1966 году, полвека назад http://www.altshuller.ru/rtv/science-fiction3.asp:

«“Энергетический запрет” межзвездных перелетов возник, когда лазерная техника была еще в пеленках. Впрочем, уже тогда говорили о возможности использования лазеров для связи с кораблями. Разумеется, совсем не просто перейти от информационной связи к энергетической. Тут есть свои трудности, но в принципе они преодолимы. По мере развития квантовой оптики будет увеличиваться мощность, которую способны передавать лазеры. К тому же для разгона или торможения корабля – одного только корабля, без этих колоссальных запасов горючего – потребуется не так уж много энергии. “Я выбрал этот вариант из уважения к закону сохранения энергии”, – сказал Антенна. Что ж, с этим можно согласиться».



 

 

В семидесятых годах прошлого века аналогичную идею выдвинул советский физик А. Кан­торовиц – он предложил использовать лазеры для выведения на орбиту тяжелых искусственных спутников, а группа физиков из Физического института имени П. Н. Лебедева дополнила идею конкретными расчетами.

В 1986 году американский физик Роберт Форвард (http://go2starss.narod.ru/pub/E001_FBPPS.html) опубликовал теоретическую работу, в которой изложил концепцию полета к звездам на луче квантового генератора – лазера или мазера. О рассказе Г. Альтова, конечно, никто из них не вспомнил.

Не вспомнили автора идеи и недавно, когда российский предприниматель Юрий Мильнер и известный физик Стивен Хокинг представили свой проект Breakthrough Starshot: в ближайшие 20 – 30 лет отправить к Альфе Центавра автоматический звездолет массой всего в несколько граммов и разогнать этот аппарат с помощью мощного лазера – именно так, как предлагал Г. Альтов полвека назад.

 

 

Подробнее о миссии к другой звездной системе рассказал один из ее инициаторов, российский бизнесмен Юрий Мильнер (http://www.gazeta.ru/science/2016/04/12_a_8173487.shtml).

«Я достаточно сильно сфокусирован на научно-технологических разработках. Меня назвали Юрием в честь Гагарина – и я воспринимаю это как некое послание от родителей. Длительное время я учился в МГУ, потом работал в ФИАНе. Читал книги Иосифа Шкловского и Карла Сагана, и все связанное с космосом меня очень интересовало. Но когда становишься ученым – начинаешь скептически смотреть на разные прожектерские проекты типа межзведных путешествий.

У межзвездных путешествий богатая история вопроса. Но все размышления об этом упирались в двигатель, то, что по-английски называется propulsion. Есть конечное количество вариантов: термоядерная энергия, антиматерия, солнечный парус и некоторые другие. Идея солнечного паруса не новая, и когда мы занялись всерьез изучением истории этого вопроса, то выяснили, что такую идею высказывал еще Иоганн Кеплер в 1610 году. Первое серьезное предложение было сделано в 1924 году российским ученым Фридрихом Цандером. Он подал заявку в комиссию по изобретению, но ее отклонили, потому что она слишком опережала свое время. Но Цандер уже в те годы реально описал то, о чем мы говорим сейчас. Правда, он описывал это, исходя из солнечной энергии, ведь лазеров тогда не было.

Но когда были созданы лазеры, Роберт Форвард (http://go2starss.narod.ru/pub/E001_FBPPS.html) активно начал разрабатывать тему полета к звездам с помощью паруса и лазерной энергии. К сожалению, все это упиралось в то, что нужен был гигантских размеров лазер, чтобы «толкать» тяжелый космический корабль с огромным парусом. На этом все проекты заканчивались, потому что это практически нереализуемо. Так же к этому относился и я.

После того как некоторые из наших инвестиций оказались более или менее удачными, возникла идея опять подумать о науке.

Один из проектов, проработкой которого мы занялись, это межзвездные путешествия, хотя я продолжал скептически к ним относиться.

 

 

Но мы проделали определенную работу в рамках консультационного совета, в который входили разные ученые, и месяцев шесть тому назад я с удивлением обнаружил, что реализация этого проекта вполне возможна в ближайшее время. И связано это с развитием некоторых технологий, которые произошли за последние 15 лет. 15 лет назад Breakthrough Starshot был бы научной фантастикой. A теперь это уже не научная фантастика, а наука.

Первая технология – прогресс в области микроэлектроники. Это относится не только к чипам, как таковым, но и к микроэлементам. Камера, которая находится в телефоне, имеет размер в 100 раз меньше и стоит в 100 раз дешевле, чем 15 лет назад. Сейчас на Amazon можно купить мегапиксельную камеру весом в несколько грамм за 10 долларов. И такой прогресс касается всех элементов миниатюрного космического корабля: фотокамеры, элементов питания, фотонных двигателей и систем навигации и коммуникаций. Все эти элементы подверглись влиянию «закона Мура», и теперь они весят и стоят экспоненциально меньше, чем 15 лет назад. Поразительно, что вес такого «звездного чипа», то есть фактически полноценного космического зонда, уже сейчас, по нашим оценкам, может не превышать одного грамма.

Вторая технология – солнечный парус. 15 лет назад он весил бы килограммы, а сейчас парус площадью 10 квадратных метров можно сделать весом в несколько грамм. Это связано с развитием нанотехнологий и метаматериалов, которое позволяет говорить о том, что можно сделать парус толщиной в несколько сот атомов, который будет обладать нужными свойствами. Мы не можем пока изготовить такой парус, но есть близкие образцы, и в целом понятна дорога, по которой надо идти.

Третье – лазер. Если мы решаем проблему веса корабля, превращая его из сотен килограммов в граммы, то чисто математически оказывается, что нам нужен лазер мощностью 50 – 100 мегаватт. Это реально очень большой лазер, значительно, на многие порядки, превышающий современные возможности. И 15 лет назад такого рода лазер казался бы фантастикой, а сейчас – нет. За этот срок появилась технология фазовой синхронизации лазеров, с помощью которой можно, условно говоря, из большого количества одинаковых лазеров создать один большой лазерный луч. Фактически задача построения такого мощного лазера свелась к решению проблемы масштабирования.

Если объединить технологический прогресс в этих трех областях, то получается, что в обозримом будущем и за реальные инвестиции этот проект можно осуществить.

Мы не говорим, что это можно сделать за несколько лет и что все технические препятствия преодолены. Напротив, существуют серьезные технические препятствия (мы на данном этапе определили не менее 20). Но мы говорим, что этим можно заниматься, и мы начинаем этот путь. Мы будем финансировать подобные разработки, по крайней мере на первом этапе, чтобы можно было получить результат, скажем, через 20 – 30 лет.

В нашу команду, в консультационный совет входит Филип Лубин, представляющий Калифорнийский университет. Лубин – специалист именно по лазерам. Есть специалисты по микроэлектронике, межзвездной среде по атмосферной турбулентности и адаптивной оптике... Кстати, в совет входит Роальд Сагдеев, который долгие годы возглавлял Институт космических исследований (ИКИ)».

 

 

Более подробно о проекте полета микропарусника к Альфе Центавра можно прочитать на сайтах:

http://v-kosmose.com/otpravlyayas-k-zvezdam-kak-lazernaya-tehnologiya-mozhet-pomoch-v-etom/

http://mks-onlain.ru/news/korabli-budut-otpravlyat-k-zvezdam-s-pomoshhyu-lazera/

https://breakthroughinitiatives.org/News/4

https://breakthroughinitiatives.org/Initiative/3

 

Музыка звезд

 

В 2004 году орбитальная рентгеновская обсерватория «Чандра» зафиксировала в скоплении галактик в созвездии Персея черную дыру, испускающую звуковые, а точнее – инфразвуковые волны. Черная дыра как бы «поет» на очень низкой частоте. Черная дыра, обнаруженная в далеком скоплении галактик, окружена газом, в котором есть две колоссальные полости. Астрономы Кембриджского университета обнаружили, что от этих полостей расходятся волны, по своей частоте соответствующие ноте «си-бемоль», располагающейся на 57 октав ниже «до» первой октавы. Таким образом, в течение уже 2,5 миллиардов лет черная дыра «поет» на одной и той же инфразвуковой ноте.

Тот факт, что черные дыры испускают звуковые колебания, может объяснить давнюю загадку – почему в центрах галактик так много раскаленного газа. Теоретически этот газ должен остывать со временем – особенно быстро должны остывать плотные газовые облака в центрах галактик. Однако наблюдения этого не подтверждают. Возможно, звуковые волны, испускаемые черными дырами, подогревают газ, замедляя процесс остывания. Значит, звезды не просто «поют», но их «песня» продлевает галактикам жизнь...

Венгерские астрофизики Йено Кевлер и Золтан Колач в 2004 году записали «музыку звезд», и послушать эти удивительные звуки можно, зайдя на сайт http://www.konkoly.hu/staff/kollath/stellarmusic/ и скачав файлы в формате mp3. Раньше думали, что мы можем звезды только видеть, а слышать их невозможно хотя бы потому, что космос – пустота, звуки в пустоте не распространяются (когда в фильмах Лукаса звездолеты взрываются с оглушительным грохотом, знатоки школьного курса физики смеются и указывают режиссеру на ошибку).

Но на самом деле космос не так уж пуст – межзвездный газ чрезвычайно разрежен, в одном кубическом сантиметре содержится всего десяток-другой атомов, но ведь дело в принципе: это газ, и в нем могут распространяться звуки. Уловить их напрямую мы еще не можем, но есть и косвенный способ: мы, к примеру, не можем слышать ушами электромагнитные колебания, но преобразуем их в звук и слушаем по радио голоса дикторов и концерты любимых артистов.

То же и с голосами звезд. Кевлер и Колач исследовали звездные колебания. Колебания звезд вызывают колебания в межзвездном газе – это звук. Звездная песня. Ее можно записать и услышать. Что они и сделали.

А вот цитата из научно-фантастического рассказа П. Амнуэля «Далекая песня Арктура», опубликованного в 1977 году:

«Голос звезды застревал в горячих туманностях, извилистым путем пробирался сквозь непроходимые дебри межзвездного водорода, набирал силу в магнитных полях галактических спиралей и терялся в провалах между спиральными рукавами.

Звук убегал из Галактики в такую даль, что и сама звезда уже не была видна, скрытая темными облаками. Здесь звук умирал, затихал, он выполнил свой долг – возвестил о том, что в глуши третьего спирального рукава много миллионов лет назад родилась звезда. Рядовая звезда, одна из ста миллиардов жительниц звездного города – Галактики».

 

 

Между прочим, в рассказе «Далекая песня Арктура» астрономы обнаруживают «звездную песню» черной дыры именно в инфразвуковом диапазоне – как потом произошло и в реальности. В «Далекой песне Арктура» говорилось и о том, что не только звезды могут «петь свою песню», но и вся наша Вселенная в момент Большого взрыва должна была породить звуковую волну, сохранившуюся до наших дней подобно тому, как сохранилось реликтовое электромагнитное излучение. Эту «песню Вселенной» никто еще не слышал, но совсем недавно, в начале 2016 года, стали слышны «голоса» самых старых звезд в нашей Галактике – возраст этих звезд больше 13 миллиардов лет, они расположены в шаровом скоплении М4.

http://gizmodo.com/astronomers-recorded-this-eerie-music-from-a-13-billion-1780874453

Андреа Мильо и ее коллеги, опираясь на данные телескопа «Кеплер», измерили акустические колебания нескольких древних звезд в скоплении M4 и на их основе воссоздали звуки, которые они издают. Ученые нашли их несколько какофоничными, однако, не лишенными музыкальности.

Помимо эстетической, музыка звезд имеет и научную ценность. Измерив тон каждой звезды, исследователи вывели формулу, которую опубликовали в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Формула позволяет более точно определять массу и возраст космических объектов (некоторым из них около 13 миллиардов лет). Полученная информация позволит лучше понять первые эпохи жизни Вселенной.

«Звезды, которые мы изучаем, словно живые ископаемые времен зарождения нашей галактики, – сказал Мильо. – И мы надеемся раскрыть секреты возникновения и развития спиральных галактик, подобных нашей».

 

 

Послушать, как «поют» самые старые звезды, можно здесь:

http://www.strf.ru/material.aspx?CatalogId=222&d_no=118391#.V1kGj-QsPIW

 

Тайны далекого Плутона

 

О загадках карликовой планеты пишет Илья Хель (https://fstoppers.com/news/nasa-releases-closest-photos-pluto-yet-134123, http://hi-news.ru/tag/novye-gorizonty).

Плутон, как выяснилось, является сложным, геологически разнообразным миром, поверхность которого активно менялась миллиарды лет. Об этом нам рассказали данные, собранные космическим аппаратом «Новые горизонты». Эклектичная смесь гор, долин и равнин покрывает поверхность Плутона. Состав поверхности карликовой планеты так же обширен, как и география мира. Ученые постепенно приходят к мысли, что Плутон может быть одним из самых уникальных объектов во внешней части Солнечной системы.

Данные «Новых горизонтов» также позволяют ученым лучше понять космическую среду Плутона. Атмосфера карликовой планеты оказалась намного холоднее, чем считали первоначально, а воздух простирается дальше в космос, чем ожидалось. Это означает, что атмосферные газы утекают в космос относительно неторопливо.

Ранее NASA уже намекало на эти детали, но теперь их конкретизировали и опубликовали в пяти исследованиях в журнале «Science». Космический аппарат «Новые горизонты» пролетел мимо карликовой планеты в июле 2015 года. Во время облета камеры и приборы зонда собрали подробную информацию о поверхности, атмосфере и неожиданно холодной окружающей среде Плутона. NASA загружает эти данные с июля, и по мере того, как все больше информации достигает Земли, ученые могут собрать воедино полную картину того, как образовался этот космический камешек.

Одно из исследований, опубликованных на днях, показывает, что Плутон представляет собой мощную смесь геологических форм рельефа, включая крупные ямы, кратеры и долины, покрывающие большую часть поверхности карликовой планеты. Через северное полушарие Плутона на тысячу километров простирается и необычайно гладкая равнина под названием Sputnik Planum. Этот регион окружен ледяными горами в несколько километров высотой, и крупные ледники стекаются в равнину с севера. Ледниковые потоки позволили выявить множество долин на поверхности Плутона.

Поскольку область с равнинами настолько гладкая, ученые полагают, что Плутон активно меняет свою поверхность с момента образования Солнечной системы.

 

 

«Эта плоскость на Sputnik Planum не имеет ударных кратеров, – говорит Джеффри Мур, исследователь «Новых горизонтов» в Исследовательском центре Эймса при NASA. – Она не может быть старше 10 миллионов лет».

Ведущим объяснением является то, что Плутон имеет большое твердое ядро, состоящее из радиоактивных материалов. Эти минералы нагреваются под поверхностью, заставляя ледяные материалы Sputnik Planum плавиться и сглаживать любые кратеры, которые могли быть на ней раньше. Внутренний нагрев может также подразумевать подповерхностный океан, лежащий под корой Плутона.

Ледяные материалы Sputnik Planum, как полагают, представлены по большей части замороженным азотом, которым изобилует Плутон. Это в дополнение ко многим другим замороженным материалам поверхности, как метан, моноксид углерода и водные льды. Такое разнообразие вещества на поверхности уникально для объектов внешней Солнечной системы, считает автор исследования Энн Вербишер, астроном Университета Вирджинии. Обычно замороженные материалы вроде метана и азота превращаются в газы возле Сатурна или Нептуна, благодаря солнечному теплу. Но Плутон, похоже, оказался достаточно далеко, чтобы эти материалы остались в замороженной форме.

Распределение различных материалов на поверхности невероятно, – говорит Вербишер. – Мы не видели ничего подобного нигде в Солнечной системе».

Ученые также обнаружили, что атмосфера Плутона холоднее, чем ожидалось. Близко к поверхности карликовой планеты температура колеблется в пределах -233 по Цельсию. По мере того как атмосфера простирается дальше от Плутона, температура несколько поднимается, до -163 градусов Цельсия во внешней атмосфере, возможно, из-за наличия молекулы хладагента – цианида водорода.

Из-за этих более низких температур в космос утекает меньше газов, чем ожидалось. Более высокие температуры могут приводить к тому, что газы становятся более энергичными и движутся быстрее, что позволяет им освободиться от гравитации Плутона. Но поскольку верхние слои атмосферы настолько холодные, газы Плутона тесно прикреплены к маленькому мирку. «От Плутона оторваться несложно, но поскольку там так холодно, газы удерживаются лучше, как мы думаем», – говорит Рэнди Гладстоун, астроном Юго-Западного исследовательского института.

 

 

На снимке: ореол, создаваемый атмосферой Плутона.

 

Это также означает, что меньше газов уносится солнечной активностью. Солнечные ветры, идущие от Солнца, постоянно врезаются в атмосферу Плутона и выталкивают утекающие газы дальше в космос. Область, в которой происходит это смешение, называется областью солнечного взаимодействия. Но поскольку атмосфера Плутона так компактна, эта область взаимодействия намного меньше, чем ожидалось. «Похоже, Плутон больше похож на Марс, чем на кометы», – говорит автор исследования Фран Бэджинал, планетолог Колорадского университета.

Уникальные результаты этих исследований служат отправной точкой для исследователей, изучающих Плутон в мельчайших подробностях, поскольку карликовая планета таит еще очень много секретов. Например, «Новые горизонты» обнаружил несколько насыпей в пару километров высотой с глубокими отверстиями в их центрах. Мур и его коллеги считают, что это могут быть криовулканы, которые извергают замерзшую воду или другие материалы вместо лавы. Но никто не сможет сказать наверняка, пока не проведет компьютерное моделирование и не подтвердит, возможно ли такое вообще на Плутоне. Изучение Плутона также поощряет ученых отправиться на изучение других объектов Солнечной системы.




Комментарии

  Анна  МАРКИНА   * * *


 
Copyright © 2015-2016, Леонид Шифман