Category: наука

Category was added automatically. Read all entries about "наука".

Kimura

лазерная комаробойка

Несколько лет назад видел видео комара, сбиваемого лазерным лучом. Замедленная съёмка, размеренно взмахивающий крыльями комар, невидимый луч, попадающий ему по крыльям, крыло подламывается, и выпустив небольшое колечко дыма, комар уходит в крутое пике и выпадает из кадра.
Сейчас решил узнать, как там поживает проект. Узнал, что (цитаты из википедии):

- комар падает вниз уже мёртвым, но "точная причина смерти комара неизвестна"
- система "вычисляет тип насекомого и его пол [...] — кусаются только самки комаров"
- фотонный забор может убить до 100 комаров в секунду
- несмотря на это "разработчики решили дополнить лазерную систему летающими дронами, патрулирующими в воздухе для обнаружения потенциальных жертв"
- "один комплект фотонного забора может быть сделан примерно за $50. Партия прототипов была успешно продана на eBay".

Короче, хочу! А за $50 - дайте два, пригодятся. И чтобы от батареек работали - в походах использовать.

https://vk.com/video69360943_456239187
https://ru.wikipedia.org/wiki/Антимоскитный_лазер

А, да! Чуть не забыл - технология разрабатывалась для борьбы с малярией в Африке. В самый раз подходит для Африки, ведь правда?
A.J.

эффект

Вот интересно. Эффект "кувыркания" тела при вращении относительно второй главной оси инерции известен почти два века. Теоретически он был рассмотрен в книге 1834 года "новая теория вращения тел", на практике наверняка наблюдался и ранее. В космосе с ним впервые столкнулись американцы на спутнике Explorer 1 - для стабилизации полёта его закрутили, а он вместо этого начал кувыркаться. А называется эффект... правильно - эффект Джанибекова, который наблюдал его в 1985 году при восстановительных работах на станции "Салют 7" (да, про которую фильм). Потому что космические станции с космонавтами - популярнее спутников, и уж тем более - античных учебников по теормеху :-)


https://vk.com/video69360943_456239185
Corvax

science warriors

Передний край науки (нашей, ИПФ РАН). Берем углекислый газ (который плохой, Грета Тунберг врать не будет), одну часть углекислого газа смешиваем с пятью частями аргона(!), зажигаем в полученной смеси разряд при помощи 24ГГц гиротрона(!), и с энергоэффективностью 9.5% (кстати, неплохой - у фотосинтеза, если интернет не врёт, типично 1-2%) разваливаем примерно треть углекислого газа на угарный газ (видимо безопасный, во всяком случае Грета про него ничего не говорила) и кислород ("...decomposition of CO2 into CO and O2"). Размешанный в пятикратном избытке аргона. Результат опубликован в реферируемом журнале "Journal of CO2 Utilization", ссылки внизу.

1) это только я фундаментально не понимаю, почему если на одну часть CO2 потратить пять частей аргона и немного электричества, и получить в результате угарный газ (в смеси с аргоном и остатками CO2), то это хорошо? Экологам-то это наверное очевидно.

2) Название "Journal of CO2 Utilization" само по себе радует - даже под такую тему оказывается есть отдельный журнал. Хочу "Journal of Black Lives Matter"! Под редакцией сами понимаете кого. И "Journal of SJW", на общую тематику (включая "радужную"). И ведь вполне могут и запилить :-)

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2212982020302742
https://sci-hub.st/https://doi.org/10.1016/j.jcou.2020.101197
Dexter's Lab

о коронах

А вот вам немного о коронах, но других.

Химия, как известно, работает в основном с молекулами. Ещё с атомами (как частный случай молекулы), ионами (заряженными молекулами), радикалами (молекулами со свободной связью)... с молекулами, в общем :-) А работает ли химия с элементарными частицами - чтобы взаимодействовать с ними именно химически, а не физически, как при каком-нибудь "облучении потоком частиц"? Казалось бы вряд ли - элементарной частице химическую связь образовывать нечем, для этого минимум атом нужен, чтобы с этими был, как их... с орбиталями.

Но если чуть-чуть подумать, то станет ясно, что таки работает. Любая кислота в растворе отдаёт катион (положительно заряженный ион) водорода. Ион водорода - водород, у которого отняли электрон. Поскольку водород - это протон с оболочкой из электрона, то ион водорода без электрона - это тупо протон, то есть элементарная частица. И когда вы капаете уксус в маринад - знайте, там, в растворе, плавают свободные протоны (ну, почти свободные - облепленные полярными молекулами воды, но без химической связи, чисто "на прилипании" (электростатическом)).

Но это ещё не всё. Оказывается, есть группа ионных соединений, в которых роль аниона ("кислотного остатка") играет тупо электрон! Они так и называются - "электриды". Регулярный (но не единственный) способ получения - щелочной металл растворяется в аммиаке, сильно полярный аммиак при этом отрывает у металла электрон, получается раствор типа Me+/e-. Затем в раствор добавляют краун-эфир ("краун" - это как раз "корона", а краун-эфир - крупная циклическая ("колечком", а точнее действительно "короной" - то есть колечком с зигзагами) молекула, способная "захватывать" без химической связи внутрь своего кольца другую - мелкую - молекулу). Краун-эфир захватывает ион металла, после чего аммиак аккуратно выпаривают, ион металла остаётся внутри молекулы краун-эфира, электрон к нему внутрь кольца подлезть не может, и получается кристалл, состоящий из Me+ внутри колец краун-эфира, и свободных электронов, при этом краун-эфир с самим Me+/e- химически не связан, это просто "матрица", удерживающая ионы металла.

Но и это ещё не всё!
Если сделать электрид, например, натрия (Na+/e-), и правильным образом добавить к нему собственно натрий (проще всего - взяв при изготовлении электрида вдвое меньше краун-эфира), свободный электрон прицепится к натрию, получится ион Na-, и вместе с ионом Na+ получится ионное соединение (Na+/Na-), то есть НАТРИД НАТРИЯ, при этом в отличие от какого-нибудь H2, N2 или там I2, которые электрически симметричны и атомы в них заряжены одинаково, молекулы натрия в натриде натрия заряжены по разному - одна "катион", другая - "кислотный остаток" (ну, условно кислотный конечно, соединение-то само по себе шизофреническое).

Вот теперь у меня всё.
И корона на что-нибудь да полезна, да!
Haruhi-kun

квантовая механика

Беседуем на работе за физику.
- ...эффект Брауна-Твисса. Ну то есть там ещё третий мужик был, но я фамилию всё время забываю, что-то вроде Хэмбери
- Hamberry? Типа "ягода ветчини́ка"?? Давай уточним про этого мужика поподробнее!

Мужик на поверку оказался Hanbury - "урой Хана", ничего интересного. Зато Хэнбери Браун оказался Славой КПСС - то есть это не три мужика: Хэнбери, Браун и Твисс, а два - один Хэнбери Браун, а второй Твисс. Почему такое неравноправие я так и не понял: был бы там дефис, было бы понятно что сложная фамилия (Щекочихин-Крестовоздвиженский, Мамин-Сибиряк), но тут-то дефиса нет.

Всё-таки много есть в квантовой механике загадочного.
петросян

уникальный образец

Собираем установку.
- а почему у тебя к шасси рядом прикручены две клеммы, но на одной написано ХЗ, а на другой - Х8? И почему к одной подходит провод цвета земли (полосатый жёлто-зеленый, им традиционно подводится заземление) а к другой - цвета неба (синий)?
- ты не понимаешь! Именно в этой точке происходит смычка земли и... эээ... синего.
- смычка Земли и Неба? То есть это горизонт?
- да!

Пишем заявки-отчёты.
- надо однажды вместо "источник одиночных фотонов" написать "одиночный источник фотонов". При чтении мало кто заметит разницу, но если "источник одиночных фотонов" - отдельная тема, может и не получиться, то для "одиночного источника фотонов" всегда можно взять светодиод, сказать что он у нас один, а значит одиночный, ну а раз он светится - то он источник фотонов, и формально условию соответствует. "Уникальный образец, у нас их два" (интересно, откуда взялась фраза? мне ни вспомнить, ни найти не удалось).
серая инкогнита - бамц!

GI20

Есть у нас система измерения плоскостности Logitech GI20 (интерферометр), управляется с обычного компа, программой IntelliWave (считаю что страна должна знать точные имена героев). Используем редко, поэтому заметили только сейчас.

А теперь, программисты - вдохнули:
Если в программе IntelliWave зайти в настройки, ничего не менять, "только посмотреть", и выйти, измеряемые программой значения увеличиваются примерно в 60 (шестьдесят) раз. В том числе при обработке уже отснятых интерферограмм. К счастью, если выйти-войти из самой программы, всё восстанавливается. Эффект хорошо воспроизводим, проверяли не один раз. И это - "высокоточный измерительный прибор".
Программисты - выдохнули!

Если опустить мат, то хочется сказать, что. Похоже что британские учёные (а логитек - британская фирма. И нет, это не тот же логитек, который клавы с мышами, хотя клава и мышь в комплекте именно логитековские) вместо классического компьютера поставили квантовый, и мы имеем "эффект наблюдателя" - когда сам факт наблюдения за системой изменяет состояние системы (и она начинает глючить). И что такое поведение британского измерительного оборудования многое объясняет в словосочетании "британские учёные": имея в распоряжении такие приборы, можно много чего намерить!

В общем, хорошо что заметили: в настройки иногда приходится лазить по делу (калибровать масштаб "в плоскости" при изменении "зума" - программа сама это не умеет), а то мы тут много чего понамерили бы, британские учёные обзавидуются. Но как они добились такого эффекта - я в упор не понимаю.

И это только самый, скажем так, выдающийся глюк программы. Ещё, например, настройка длины волны используемого лазера присутствует в двух местах, в одном месте работает "наоборот" (увеличение уменьшает результат измерений, хотя должно быть наоборот), а в другом не оказывает видимого эффекта, но при изменении выводится предупреждение "вы изменили здесь, я это скопирую ещё и в другое место", при этом в другое место копируется... не знаю что, систему мы не уловили, но точно не текущее значение длины волны. Ну или в брошюре написано что на одну полосу интерференции приходится 2 мкм высоты (в некоторых местах - 2мм, но это явная опечатка), а по нашим измерениям - всего 1.3-1.4мкм.
Kimura2

Люк, я твой научрук

Прочитал тут забавную задачку по теории вероятностей (мат. статистике) - https://sporaw.livejournal.com/667823.html. Задачку приведу сразу "со спойлерами" (с правильным ответом и его интерпретацией), потому что удивила меня не столько сама задачка, сколько один из выводов из неё.

Собственно, задачка. Пусть мы играем в орлянку (с "банком", то есть с бесконечным резервуаром денег), монета честная (вероятности орла-решки - по 1/2 каждая). Начальная ставка - $100, в случае орла текущая ставка увеличивается на 50% (т.е. умножается на 1.5), в случае решки - уменьшается на 40% (т.е. умножается на 0.6). Легко подсчитать, что мат. ожидание выигрыша в одной игре - (1.5+0.6)/2 = 1.05, то есть в среднем за один бросок ставка увеличивается на 5%.

Теперь рассмотрим "длинную" игру: начальная ставка всё те же $100, но бросок повторяется много (тысячу, десять тысяч) раз, каждый раз в игре участвует вся текущая ставка (нельзя "отложить" часть денег в сторону и играть только частью), нельзя закончить игру досрочно или продолжить игру после окончания. Для математической простоты будем считать что ставка может дробиться бесконечно - до наноцентов и ниже, и "в ноль" проиграться нельзя (но оказаться совсем к нему близко - можно). Вопрос классический: стоит ли в такую игру играть?

Казалось бы, а чего тут думать-то - на каждом броске мат.ожидание выигрыша больше единицы (1.05), на N бросках это будет 1.05^N, значит игра выигрышная, причем круто выигрышная - на 1000 бросках это 1.05^1000 ~= 1.55e21, а на 10000 бросках - вообще 7.8e211, столько денег во всю вселенную не влезет, разве что безналом. Надо играть!

Или нет? 1.05 мы ведь подсчитали по множеству независимых бросков, там среднее арифметическое, а при последовательных бросках новая ставка зависит от исхода предыдущего броска, и результаты всех бросков перемножаются. Скажем, если у нас подряд выпал орёл и решка, мы получили 1.5*0.6 = 0.9, а вовсе не 1.05! А поскольку наиболее вероятно выпадение последовательности, в которой орлов и решек поровну, то вместо 1.05^N мы - с наибольшей вероятностью - получим проигрыш вида 0.9^(N/2) - тоже кстати довольно крутой, на 1000 бросков это 1.3e-23.

Или вот прикинем, можем ли мы свести игру "в единицу" (остаться примерно при своих), и с какой вероятностью. Для этого орлы (1.5) должны попадаться чаще чем решки (0.6), причём заметно чаще, процентов на десять (ну, примерно), если же мы хотим выиграть - орлы должны попадаться ещё чаще. А поскольку частотное распределение орлов-решек в серии бросков тем более узкое (в процентах), чем больше бросков сделано, и пик приходится на одинаковое количество орлов и решек, то вероятность хотя бы свести игру "в единицу" стремительно падает с ростом числа бросков, не говоря уже о вероятности выиграть.

Так это что же получается, нельзя играть, куда ни кинь сплошной проигрыш? Как проверить-то?!
По хорошему надо честно подсчитать мат.ожидание выигрыша для всей последовательности из N бросков, усреднив интересующее нас произведение для всех возможных 2^N исходов. Проблема в том, что для большого N количество исходов становится совсем запредельным (2^1000 ~= 1e301), и как такое считать. Ну да, ну да - для этого случая есть общая формула (о ней чуть позже), но я же не математик, я с её выводом сходу не справился, и решил проверить экспериментально (физик же, и как раз экспериментатор). Проверить ессно не с физической монетой, а на компе - написать простенькую программку, генерирующую случайные числа, и запустить несколько раз - посмотреть что получится. Написал, запустил - конечная сумма быстро улетела почти к нулю. Запустил ещё с десяток раз, ессно с другой "затравкой" последовательности (а то мало ли, случайности штука такая) - получил то же самое. Разумеется, исходы каждого моделирования игры отличались на порядки - но какая разница, если для любого практического применения они неотличимы от нуля: 1e-200 и 1e-250 это один фиг "полный проигрыш", хотя формально они отличаются на 50 порядков.

Так значит получается что "длинная" игра всё таки проигрышная - ведь и 1.05*0.6 у нас оказывается меньше единицы, и компьютерное моделирование показывает, что, грубо говоря, из 100 игр 100 закончились проигрышем? А применять 1.05^N нельзя потому что "система неэргодична" - среднее по ансамблю не равно среднему по времени?

Нет!
Если все-таки найти общую формулу мат.ожидания для N бросков, и честно подсчитать средний выигрыш, мы действительно получим 1.05^N, как и предполагали изначально, то есть игра сильно выигрышная (в среднем).
И таки да, если подсчитать вероятность выигрыша, то при больших N она стремительно уменьшается, то есть в этой игре мы почти гарантированно проигрываем.
Одно увязывается с другим довольно просто. Средний выигрыш у нас большой - для 1000 бросков, как я уже считал выше, это 1.55e21. При этом максимальный выигрыш, если будут выпадать только орлы - ОХЕРЕННО большой, для 1000 бросков это 1.5^1000 = 1.23e176, ну и есть какое-то количество других выигрышей, поменьше, но всё равно охеренно больших. Поскольку проигрыши у нас не могут быть больше $100 (у игрока больше нет), получается что чтобы среднее сошлось, вероятность выигрыша стремительно падает с N (а вероятность проигрыша соответственно растёт, собственно чуть выше я про это писал), при этом так же стремительно растёт максимальный выигрыш. И игра быстро превращается в "лотерею с СУПЕРПРИЗОМ", в которой обычно проигрывают все - но с крайне низкой вероятностью кто-то может получить запредельно большой выигрыш, тем самым обеспечив то самое "среднее", равное 1.05^N. "Стоит ли играть" тут вопрос уже психологический, а не математический - вообще наверное нет, вероятность выигрыша исчезающе мала - но если стартовая ставка небольшая, и вам хочется "попытать счастья", то почему бы и нет, вдруг станете самым богатым человеком во вселенной (нет). Хотя формально игра выигрышная, да.

Но я собственно не про это.

Я про то, что например мы, физики, изучаем системы в том числе ставя эксперименты и делая измерения (если рассчитать не получается или в расчёте выходит какая-то странная фигня).
При этом если мы измерили один раз, то "мы знаем значение". Если измерили три раза и все три раза сошлись - "мы измерили, и у нас всё сходится, можно писать статью". Если измерили десять раз - "мы измерили и сделали статистику, теперь мы знаем погрешность". Сто раз - "нам было нужно ОЧЕНЬ ТОЧНО", тысячу раз... даже не знаю, тысяча повторов одного эксперимента штука на самом деле не такая уж и редкая (если эксперимент повторяется автоматикой и делается быстро), но всё-таки несколько нетипичная - обычно достаточно трёх повторений, при сомнениях - десяток, ну куда больше-то. При этом по мере усреднения последовательных измерений мы обычно приближаемся к истинному значению - есть даже оценки вероятной погрешности исходя из числа проделанных измерений.
В этой же задаче мы видим, что одно "измерение" с вероятностью близкой к единице даст нам полный проигрыш. И два "измерения" дадут нам прогрыш. И десять измерений дадут нам проигрыш. И даже сто измерений дадут нам полный проигрыш, потому что вероятность проигрыша на много порядков выше вероятности выигрыша, даже небольшого. А повторять измерение больше ста раз, при том что все сто раз мы получили практически один и тот же результат - полный проигрыш - зачем?? И так ведь ясно уже.

А вот это вот - эксперимент, усреднение, оценка погрешности, оценка "сколько достаточно экспериментов" - между прочим фундаментальные основы существующей методики познания. И в этих фундаментальных основах, на простой до тривиальности задаче, возникают такие вот спецэффекты: 100 измерений подряд дают "около нуля", истинное же среднее значение - "очень большое", и не зная внутренности системы фиг этот эффект экспериментально поймаешь.

И как в таких условиях двигать науку? И куда? "Вбок - потому что вперед не получается, а назад научрук не даёт"? (с)

Видимо так.
Haruhi-kun

на кроманьонском

К хорошему быстро привыкаешь. Заходил тут на почту, привычно ткнулся в электронную очередь... а она сломана, и очередь снова живая.
И сразу полное ощущение, что ты провалился на много веков назад, и сейчас, поправив набедренную повязку из кожи чебурашки, на ломаном кроманьонском спрашиваешь "кто последний".
Отпускает, когда получая посылку обнаруживаешь, что при "упрощённом получении" вместо смс с кодом приходит уведомление в приложение "почта россии", которое я на днях поставил в телефон, но так и не собрался хоть как-то использовать. Всё-таки нет ничего постоянней постоянных изменений - в ту сторону, которую разработчики считают лучшей
Dexter's Lab 2

КК(Г)

А я тут подумал про квантовый компьютинг.

Квантовые явления - штука мелкая, в чистом виде обычно наблюдаются на масштабах атомов, если не элементарных частиц. Поэтому ясно, что первым делом КК хочется собрать из чего-то размером в несколько атомов - из центров окраски в кристаллах, "квантовых точек", чего-то подобного. Но мы с такой мелочью толком работать не умеем - только в лабораториях, с кубометром высоконаучного оборудования вокруг каждого кубита, плюс экспоненциально растущий геморрой по созданию и поддержанию взаимной когерентности, плюс кубитов нам нужен не один десяток... в общем, "не взлетит".

Но есть крупномасштабные квантовые эффекты, которые можно не то что увидеть в микроскоп - даже потрогать руками (в рукавицах), или потыкать пинцетом. Это, например, сверхпроводимость. Ну, и мелкого размера сверхпроводник сделать ессно можно - а с микронными "детальками" у нас электроника работать умеет просто отлично. И работы, где в качестве кубитов используются например Джозефсоновские переходы (на квантовании магнитного поля в колечке из сверхпроводника), выглядят куда перспективнее - нафигачил тысячу сверхпроводящих колечек размером с десяток микрон каждый, залил жидким гелием, переплёл их проводами, и управляй всей системой обычным электричеством. А хочешь - нафигачил миллион колечек, при микронном размере это всё равно порядка сантиметра, всё вполне реалистично.

И тут я и вспомнил, что кроме сверхпроводимости у нас есть как минимум ещё один макроскопический квантовый эффект, по макроскопичности даже покруче сверхпроводимости. Это сверхтекучесть! Может кто-то ещё помнит, когда-то давно была такая тема - проявляется тоже при экстремально низких температурах, в жидком гелии, эффект чисто квантовый, трение при этом не просто мало, а вообще отсутствует (до тех пор пока система сохраняет "квантовость"), куча приколов типа сверхбыстрого вытекания через тонкие капилляры или "перетекания через стенку" за счёт поверхностного натяжения. Эффект тогда активно хотели изучить и поставить на службу народному хозяйству, чуть ли не поезда пускать по рельсам без трения, потом поняли что всё не так просто, и успокоились. Но эффект остался - при температуре ниже "лямбда-точки" (2,172 К) жидкий гелий начинает течь без трения вообще.

А ещё у нас был гидравлический компьютер - "гидроинтегратор Лукьянова". Который первым в мире справился с решением дифференциальных уравнений в частных производных, и был создан в СССР в 1936 году (похожая буржуйская булькалка MONIAC появилась только в 1949, и та пошла на биржу, а не в народное хозяйство). Причём это была не лабораторная разработка, эта штука пошла в серию, и на таких дивайсах всерьёз рассчитывали серьёзные проекты - Каракумский канал, первая в мире ГЭС из сборного железобетона, она использовалась в геологии, металлургии, и даже ракетостроении. Там даже, как видно на рисунке, было что-то типа дисплея! Потом наконец придумали транзисторы, и успокоились.

И я вот и думаю. А нельзя ли скрестить? Ну, собрать гидравлический компьютер - мелкий конечно, с трубочками в десятки микрон, технология позволяет - залить его жидким гелием, охладить до двух кельвина, и получить КВАНТОВЫЙ ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ СУПЕРКОМПЬЮТЕР! И майнить на нём биткойны - в отличие от обычных ферм, потребляющих мегаватты электричества и греющие воздух, эта штука будет потреблять жидкий гелий и воздух охлаждать. Можно, кстати, скрестить с обычной фермой - пусть греют-охлаждают друг друга. Надо только найти хорошего теоретика, чтобы он рассчитал как должен быть устроен гидравлический КК, чтобы биткойнов побольше получалось, и можно начинать.

А ещё мне тут подсказывают, что есть ещё один макроскопический квантовый эффект - это лазер, и почему бы не сделать КК на нём. Но я считаю, что компьютер на лазере - настолько банальная идея, что если бы это было можно, её бы давно реализовали. Гидравлика - наше всё! И пневматика, но это уже другая тема...