nplus1

N + 1

19 февраля 2018

F

Оптическая ловушка для ионов

Institut für Experimentalphysik

В России впервые официально объявлено о планах создать квантовое вычислительное устройство: МГУ, ВЭБ, Фонд перспективных исследований и ряд других организаций создали консорциум, цель которого — разработка квантового симулятора, состоящего не менее чем из 50 кубитов, сообщает пресс-служба «ВЭБ Инноваций». До сих пор российские ученые создавали только единичные кубиты, в то время как западные уже демонстрировали установки на 50 кубитах.

Существует несколько типов квантовых вычислителей: универсальные квантовые компьютеры, способные к выполнению любых квантовых алгоритмов, и квантовые вычислители, в которых квантовые объекты имитируют поведение реальных систем (например, атомных спинов в магнитных материалах или сверхпроводниках). Сложность допустимых вычислений и моделируемых систем экспоненциально зависит от числа кубитов (квантовых битов) в вычислителе. Кубит, в отличие от «обычных» битов, может находиться в суперпозиции нескольких состояний, поэтому на квантовом вычислительном устройстве можно одновременно выполнять сразу множество вычислений. Считается, что уже 50-кубитный универсальный квантовый компьютер сможет справляться с вычислениями, недоступными для мощнейших современных суперкомпьютеров.

Однако квантовые вычислители обладают преимуществом над классическими компьютерами лишь в ограниченном диапазоне применений. Так, существуют квантовые алгоритмы, способные во много раз ускорить разложение чисел на простые множители (алгоритм Шора, его часто называют угрозой для современных систем шифрования), поиск корней булевых функций (алгоритм Гровера) и так далее. Точно так же квантовые симуляторы позволяют эффективно предсказывать поведение реальных квантовых систем, например, молекул или электронов в кристаллах — по сути, выступая их аналогами.

На сегодняшний день международными группами уже созданы квантовые симуляторы на основе 53 кубитов и 50-кубитные универсальные квантовые компьютеры. В этих приборах важно то, на базе каких конкретных физических объектов построены кубиты. Два наиболее популярных направления — сверхпроводящие джозефсоновские контакты и холодные атомы и ионы. К примеру, рекордно сложный 53-кубитный вычислитель построен на основе ионов иттербия, а в универсальных компьютерах чаще используются сверхпроводящие системы.

В соглашении, подписанном в рамках Российского инвестиционного форума Внешэкономбанком, «ВЭБ Инновации», Фондом перспективных исследований, МГУ имени М.В.Ломоносова и АНО «Цифровая экономика», говорится о планах создания 50-кубитного вычислителя на базе фотонных чипов и нейтральных атомов, который будет использоваться для нужд производителей новых материалов и фармпрепаратов. Точные сроки реализации проекта, как и источники его финансирования в документе не указываются.

Ранее в России создавались лишь  единичные кубиты на базе сверхпроводящих контактов Джозефсона, в этом проекте участвовали МИСиС, Российский квантовый центр, МФТИ и Институт физики твердого тела РАН. На физическом факультете МГУ существует лаборатория, где разрабатываются системы квантовой криптографии, квантовыми технологиями в России занимаются также петербургский ИТМО.

Вероятно, новый проект будет реализоваться совместно с  Центром квантовых технологий МГУ, недавно выигравшим грант для центров компетенций Национальной технологической инициативы.

Квантовые вычислители уже используются в решении различных прикладных задач. Так, в 2016 году Google использовала квантовые нейронные сети для моделирования молекулы водорода. В 2017 году физики из IBM смоделировали более сложную молекулу — гидрида бериллия. Кроме того квантовые компьютеры уже применялись для исследования закономерностей рождения электрон-позитронных пар из-за флуктуаций вакуума. В  перспективе вычислители позволяют эффективно моделировать сложные молекулы и их свойства, что, например, даст возможность точнее определять, как взаимодействуют молекулы лекарств с рецепторами на мембранах клеток.

Владимир Королёв

Оригинал

Читайте также:

Уборка навредила женским легким

Холодный, как лимонад. Что такое крионика и можно ли найти бессмертие в жидком азоте

Для бензиновых двигателей создали систему динамического пропуска зажигания

Исследователи из Нью-Йорка впервые смогли успешно вызвать лактацию у женщины-трансгендера. Они добились этого с помощью гормональной терапии и использования молокоотсоса. Ученые сообщают, что молока у пациентки было достаточно, чтобы ее ребенок в течение первых шести недель жизни обходился без искусственных смесей. Случай подробно описан в статье, опубликованной в журнале Transgender Health.

Примерно в середине беременности лактоциты (клетки эпителия молочной железы) начинают производить молозиво — секрет молочной железы, который через несколько часов после родов сменяется грудным молоком. Его выработке способствует гормон пролактин, стимулирующий лактоциты. Выделение молока из альвеол, в свою очередь, происходит благодаря гормону окситоцину, который в больших количествах выделяется во время родов и первых контактов матери и новорожденного младенца.

Грудного вскармливания, тем не менее, можно добиться даже в том случае, если женщина не рожала ребенка. Такая лактация называется индуцированной, ее вызывают путем гормональной терапии и стимуляции сосков (их должен сосать ребенок или можно использовать специальное устройство — молокоотсос). До сих пор, однако, индуцированной лактации не удавалось добиться у людей, сменивших пол с мужского на женский.

Тридцатилетняя женщина обратилась в один из медицинских центров Нью-Йорка с просьбой вызвать лактацию для кормления ребенка, которым в тот момент была беременна ее партнерша (она сама отказывалась от грудного вскармливания). Пациентка находилась на гормонотерапии для смены пола с мужского на женский с 2011 года (в течение шести лет до начала экспериментального вызова лактации).  

Эксперимент проходил под наблюдением группы ученых под руководством Зиль Голдштейн (Zil Goldstein) и занял три с половиной месяца до момента рождения ребенка. В этот период женщина ежедневно принимала домперидон — препарат, индуцирующий выработку пролактина. Врачи также увеличили дозировку других прописанных женщине препаратов: прогестерона (до 200 миллиграммов) и эстрадиола (до 8 миллиграммов). Кроме того, женщине необходимо было трижды в день стимулировать соски с помощью молокоотсоса.

В начале лечения доза домперидона составляла 10 миллиграммов в сутки: во время первого осмотра женщине удалось производить капли молока. Далее дозировка домперидона и прогестерона была увеличена в два раза, а эстрадиола — до 12 миллиграммов; также, использование молокоотсоса увеличили до шести раз в день. За две недели до рождения ребенка, через три месяца после начала лечения, женщине удавалось производить около 227 граммов молока в сутки.

На момент публикации работы в начале января шестимесячный ребенок — полностью здоровый — все еще находился на естественном грудном вскармливании (в дополнение к детским смесям, которые были введены после шести недель из-за небольшого количества молока, производимого женщиной). Ученые сообщают, что описанный случай — первый успех в индуцированной лактации у женщин-трансгендеров и в будущем может успешно применяться в трансексуальной терапии. 

Возможно, в скором времени женщины-трансгендеры также смогут и забеременеть: по крайней мере, вырастить эмбрион мыши без яйцеклетки уже удалось.

Елизавета Ивтушок

Оригнал

Читайте также:

Бак разгонного блока «Фрегат» взорвался в космосе

Анализ РНК из трупных тканей поможет установить время смерти

Квантовые точки помогли создать программируемый двухкубитный процессор

David Nadlinger / EPSRC

Британский физик смог снять на обычную зеркальную камеру излучение иона стронция, зафиксированного в квадрупольной ионной ловушке. Эта фотография победила на конкурсе научной фотографии британского Совета по инженерным и физическим научным исследованиям.

Технология удержания отдельных заряженных ионов не нова и разные реализации удержания используются уже несколько десятилетий. В 1989 году Вольфгант Пауль и Ханс Демельт получили Нобелевскую премию по физике за разработку метода удержания отдельных ионов. Британский физик Дэвид Надлингер (David Nadlinger) из Оксфордского университета использовал для создания фотографии именно квадрупольную ионную ловушку, которую также называют ловушкой Пауля, в честь разработавшего ее немецкого физика. Она состоит из набора электродов, часть из которых создает постоянное электрическое поле. Другая часть постоянно меняет направление вектора напряженности поля на противоположное с высокой скоростью. Несмотря на то, что в каждый конкретный момент времени поле тянет частицу в определенную сторону, из-за постоянного изменения направленности эта сила усредняется и не дает заряженной частице вылететь из ловушки.

Изображения объектов Пояса Койпера 2012 HZ84 (слева) и 2012 HE85 (справа), полученные New Horizons 5 декабря 2017 года. На сегодняшний день эти фотографии являются самыми далекими, полученными когда-либо созданными космическими аппаратами. Цвета ложные.

NASA/JHUAPL/SwRI

Межпланетная станция New Horizons поставила новый рекорд, получив снимки небесных тел с максимального расстояния до Земли на сегодняшний день. Предыдущий рекорд принадлежал аппарату «Вояджер-1» и продержался почти 28 лет. Об этом сообщается в пресс-релизе на сайте миссии.

New Horizons — первый космический аппарат, пролетевший мимо Плутона на близком расстоянии. Благодаря ему исследователям удалось узнать, что на Плутоне есть криовулканы, ледники, горные цепи и признаки подповерхностного океана, а также впервые увидеть спутники Харон, Никту, Гидру и Кербер в деталях. На передачу накопленной информации ушло более пятнадцати месяцев. После пролета в 2015 году было решено в период с 2016 по 2021 год исследовать пояс Койпера, расположенный на расстоянии 30-55 астрономических единиц от Солнца и содержащий тела, оставшиеся после формирования Солнечной системы. Сейчас аппарат находится на пути к своей новой цели, двойному астероиду 2014 MU69, к которой он прибудет в январе 2019 года. Это транснептуновый объект из пояса Койпера, совершающий один оборот вокруг Солнца за 295 лет. Ученые предполагают, что 2014 MU69 может оказаться частью тройной системы, включающей помимо двойного астероида еще и спутник. В середине этого года начнется наблюдательная кампания, о деталях которой мы писали ранее, а пока New Horizons находится в режиме гибернации, который продлится до июня этого года. 

5 декабря 2017 года, за две недели до входа в «спячку», аппарат при помощи камеры LORRI (Long Range Reconnaissance Imager) получил навигационный снимок, на котором оказалось запечатлено рассеянное звездное скопление NGC 3532 «Колодец Желаний» из созвездия Киля. В момент съемки космическая станция находилась на расстоянии 6,12 миллиардов километров от Земли. Таким образом, она побила предыдущий рекорд, установленный в феврале 1990 года, когда аппарат «Вояджер-1» получил знаменитую фотографию Pale Blue Dot с расстояния около 6,06 миллиардов километров от Земли. 

Через два часа New Horizons побил уже свой собственный рекорд, сделав цветные фотографии двух объектов Пояса Койпера (2012 HZ84 и 2012 HE85). Аппарат наблюдал за небесными телами и пытался обнаружить у них следы пыли или колец. Новые снимки также являются самыми близкими изображениями объектов Пояса Койпера, полученными на сегодняшний день. 

Успех первого запуска тяжелой ракеты Falcon Heavy вызывает у потомков и соотечественников Гагарина и Королева естественный вопрос: а можем ли мы так? И если нет, то почему? На эти вопросы отвечает блогер и популяризатор космонавтики Виталий «Зеленый кот» Егоров.

2886968

Пуском Falcon Heavy Маск не сделал ничего фантастического. В нашей стране такое делали Сергей Королев, делал Глушко. Не в смысле запуска кабриолетов на межпланетные траектории, а в плане реализации сложных космических проектов, которые вдохновляли граждан СССР и других стран мира. Технический и научный потенциал, заложенный в Советском Союзе в нашей космической отрасли, во многом сохранен. Но это Маск показывает шоу, а мы смотрим со стороны на фантастическую картину электромобиля в космосе и возвращающиеся на Землю ракеты.

Может ли «Роскосмос» запустить автомобиль к Марсу? Да, такие технические возможности есть. Скафандры тоже имеются. Собственно, 23 декабря 2014 года это и произошло, когда с космодрома «Плесецк» запустили ракету «Ангара-А5» с двухтонным «неотделяемым габаритно-массовым макетом полезной нагрузки». То есть, с технической точки, зрения разницы никакой. Только у SpaceX вернулись на землю боковые ускорители для повторного использования и ракета в три раза грузоподъемнее, чем наша ракета с нашего космодрома.

У меня неоднократно спрашивали разные люди: «Можем ли мы повторить успех SpaceX?» Технически можем. В конечном счете, посадка ступени или сверхтяжелая ракета — это математические задачи. Математики у нас не перевелись! Хорошие и увлеченные инженеры, способные найти нестандартное решение в сложных условиях, тоже.

У нас перевелись мечтатели.

Чтобы знать, как лететь и куда лететь, нужно знать, зачем лететь.

Зачем вам в космос, ребята? Зачем вы встаете по утрам? Когда в последний раз вы любовались звездами? Эти вопросы не задают на пресс-конференциях «Роскосмоса». У меня была возможность спросить о звездах свеженазначенного главу ведомства Игоря Комарова в 2015 году. Я решил не валить сложными вопросами нового руководителя, на которого было много надежд. Спросил про российскую программу межпланетных исследований. Он сказал: «Конечно, она у нас в приоритете, и мы будем решать эти задачи». Тогда пуск «Луны-25» еще обещали на 2017 год, а телескопа «Спектр-РГ» — на 2016-й. Сегодня их обещают запустить в 2019-м.

В отличие от «Роскосмоса», Маск знает, зачем ему в космос. Он хочет на Марс.

Даже не так. Он считает, что мир станет лучше, если человечество будет обладать возможностью переселиться на Марс. Эта цель может казаться глупой или бессмысленной — зачем человечеству на Марс, когда в Африке дети голодают? Но эта мечта позволяет объединять всех, кто разделяет ее. Как у Экзюпери: чтобы переплыть море, не надо валить деревья и строгать доски, надо влюбить в морские путешествия плотников и кузнецов, и они построят корабли.

Российская космонавтика не предлагает ничего, кроме низких зарплат, работы в интерьерах советских КБ, строительства [почти] советских ракет и спутников. «Роскосмос» ничем не может улучшить этот мир, не может помочь голодающим детям Африки или внести сколько-нибудь существенный вклад в экономику России. Даже телевещание жителям Анголы провести не удалось. И если бы у нас предложили идею запустить «УАЗ Патриот» на ракете, это вызвало бы какие угодно реакции, вплоть до уголовных дел о нецелевом расходовании бюджетных средств, вместо воодушевления и сбора миллионов зрителей у экранов.

Так уж сложилось, что полеты на Марс являются составной частью многих картин светлого будущего. Мы можем разделять эти ожидания или критиковать их, но мы не можем предложить своих. Да, наши предки сделали мир лучше в 1945-м, 1957-м и в 1961-м, мы можем гордиться их заслугами, но что мы сделали сами, какие улучшения оставим после себя?

Зачем мы просыпаемся по утрам?



Оригинал

Читайте также:

По гороскопу лев, по жизни овен. Почему люди до сих пор верят в астрологию
Ученые отсеквенировали геном старейшего британца. Он был голубоглазым и темнокожим
Все планеты системы TRAPPIST-1 признали землеподобными

Изображение галактики 1H0707-495

Наблюдая за искажением излучения, которое испускает аккреционный диск, вращающийся вокруг черной дыры, можно определить, насколько метрика дыры близка к метрике Керра, предсказываемой Общей теорией относительности. Группа ученых из США, Китая и Германии выполнила такой анализ для сверхмассивной черной дыры из галактики 1H0707-495 и показала, что она действительно хорошо описывается метрикой Керра. Статья опубликована в Physical Review Letters, препринт работы выложен на сайте arXiv.org.

Общая теория относительности (ОТО) хорошо проверена для слабых гравитационных полей — например, для планет Солнечной системы или для двойных пульсаров. В то же время, сильные гравитационные поля изучены гораздо хуже. Поскольку некоторые альтернативные теории гравитации совпадают с ОТО в пределе слабых полей, но дают другие предсказания для сильных полей, ученых интересует проверка предсказания ОТО в этой области.

Особенно сильные гравитационные поля создают черные дыры — настолько сильные, что свет не может вырваться из-под их горизонта событий. Теорема об отсутствии волос гарантирует, что единственным стационарным решением для черной дыры, помещенной в четырехмерное пространство-время, является метрика Керра-Ньюмена (а поскольку большинство объектов во Вселенной не заряжены, метрика Керра-Ньюмена переходит в метрику Керра). Точнее, стационарным, асимптотически плоским и регулярным вне горизонта событий решением. Вокруг такой дыры может образоваться аккреционный диск, фотоны в котором будут ускоряться благодаря обратному комптоновскому рассеянию на электронах; кроме того, атомы диска тоже будут излучать. Из-за гравитационного красного смещения и искривления света отдаленному наблюдателю будет казаться, что спектр излучения и форма излучающей области искажаются. Измеряя эти искажения, можно определить, насколько точно метрика вокруг черной дыры совпадает с метрикой Керра.

В данной статье группа ученых под руководством Козимо Бамби (Cosimo Bambi) впервые применила этот метод на реальных данных, собранных для сверхмассивной черной дыры из галактики 1H0707-495. Ранее они уже описывали подход, с помощью которого можно определить, насколько хорошо метрика Керра описывает такие черные дыры. В этом подходе вводится некоторая модельная метрика, отклонения которой от керровской задаются набором параметров, определяемых из наблюдений. Если все эти параметры оказываются близки к нулю, модельная метрика воспроизводит метрику Керра. Преимуществом этого подхода является независимость от выбранной альтернативной теории гравитации. Здесь ученые рассмотрели метрику Йохансена (Johannsen metric), в которой таким параметром служит α13. Подробности модели можно найти в дополнительных материалах статьи.

Затем ученые проанализировали данные, собранные о сверхмассивной черной дыре телескопами XMM-Newton, NuSTAR и Swift. Анализ исследователи выполнили с помощью программы RELXILL_NK, в которой свободными параметрами являются момент импульса черной дыры a, параметр метрики α13, угол наклона диска и несколько других величин. Следуя статьям 1 и 2, ученые рассмотрели три гипотезы, объясняющие различные особенности спектра радиоизлучения и примененные к разным данным. В результате они получили оценки на параметр α13 в зависимости от a, которые можно увидеть на рисунках. Линиями разных цветов отмечены оценки, отвечающие разным уровням достоверности (68 процентов для красной, 90 для зеленой и 99 для синей).2886100

Допустимые значения параметра α13, определенные из анализа 1

Zheng Cao et al. / Phys. Rev. Lett.

В итоге ученые заключают, что с большой долей вероятности пространство-время вокруг черной дыры из галактики 1H0707-495 описывается метрикой Керра, как и предсказывает Общая теория относительности. Авторы статьи считают, что разработанный ими подход так же успешно можно будет применить для анализа данных по другим черным дырам.

Общая теория относительности была сформулирована еще в начале XX века и получила огромное число экспериментальных подтверждений. Например, в июле прошлого года телескоп «Хаббл» заснял прохождение белого карлика на фоне далекой звезды, в результате которого изображение звезды сместилось в соответствии с предсказаниями ОТО. А в мае 2016 года японские астрономы подтвердили, что теория Эйнштейна работает на красных смещениях, больших единицы. Тем не менее, некоторые люди утверждают, что ОТО не верна — впрочем, их аргументы не вызывают доверия.

Дмитрий Трунин

Оригинал

Читайте также:

Археологи обнаружили «черновик» Стоунхенджа

Обнаружены тысячи планет за пределами Млечного Пути

Стимуляция височных долей улучшила память

Двигатель GE9X на летающей лаборатории Boeing 747-400

GE Aviation

Специалисты американской компании GE Aviation во время стендовых испытаний крупнейшего в мире авиационного двигателя GE9X обнаружили, что при работе одни из элементов его статора испытывают повышенные нагрузки. Как пишет Aviation Week, эти повышенные нагрузки являются следствием небольшого конструкторского просчета, который, впрочем, на этапе разработки силовой установки относительно легко отстранить. Из-за обнаруженного просчета начало летных испытаний GE9X пришлось на некоторое время отложить.

Разработка GE9X ведется GE Aviation с 2012 года. Диаметр вентилятора этого двигателя составляет 3,4 метра, а диаметр его воздухозаборника — 4,5 метра. Для сравнения, диаметр GE9X всего на 20 сантиметров меньше диаметра фюзеляжа лайнера Boeing 767 и на 76 сантиметров больше диаметра фюзеляжа лайнера Boeing 737. Новая силовая установка может развивать тягу до 470 килоньютонов. GE9X имеет крайне высокую степень двухконтурности — 10:1. Этот показатель позволяет двигателю поддерживать высокую мощность, потребляя существенно меньше топлива по сравнению с другими двигателями.

Новый двигатель будет устанавливаться на пассажирские лайнеры Boeing 777X, самые большие в мире двухдвигательные пассажирские самолеты. Длина лайнеров в зависимости от версии составит 69,8 или 76,7 метра, а размах крыла — 71,8 метра. Самолет получит складное крыло, благодаря которому сможет помещаться в стандартном авиационном ангаре. Размах сложенного крыла B777X составит 64,8 метра. Максимальная взлетная масса лайнера составит 351,5 тонны. Самолет сможет выполнять полеты на расстояние до 16,1 тысячи километров.

К настоящему времени двигатель GE9X прошел несколько этапов испытаний, а с мая прошлого года участвовал в сертификационных проверках. По итогам одной из проверок выяснилось, что плечи рычагов, приводящих поворотные лопатки статора, который расположен за лопатками 11-ступенчатого компрессора GE9X и отвечает за сглаживание и направление воздушного потока, испытывают во время работы двигателя нагрузки, превосходящие расчетные. Потенциально это может приводить к поломкам. Другие подробности об обнаруженной проблеме не раскрываются.

В компании GE Aviation объявили, что специалисты пришли к выводу о необходимости замены приводных рычагов статора. Пока будут и изготавливаться новые рычаги специалисты намерены решить, возможно ли двигателю с имеющимися такими элементами приступить к летным испытаниям. В американской компании также отметили, что обнаруженный просчет не скажется на сроках испытания лайнера Boeing 777X, первый полет которого намечен на февраль 2019 года. Завершение сертификации силовой установки, вероятнее всего, тоже не сдвинется; оно запланировано на начало 2019 года.

После начала серийного производства GE9X пополнит семейство турбовентиляторных реактивных двигателей GE90. В начале прошлого года стало известно, что компания General Electric разработала мощную газотурбинную электростанцию, основу которой составил выпускаемый серийно двигатель GE90-115B. Использованная для создания электростанции силовая установка пока является крупнейшим в мире серийным авиадвигателем, диаметр вентилятора которого составляет 3,3 метра.

Новая газотурбинная электростанция получила обозначение LM9000. Ее электрическая мощность составляет 65 мегаватт. Станция может обеспечивать электричеством до 6,5 тысяч домов. После пуска станция способна выходить на полную рабочую мощность в течение десяти минут. GE спроектировала новую электростанцию для обеспечения электричеством заводов по производству сжиженного природного газа. Использовать серийный турбовентиляторный двигатель в составе электростанции компания решила, потому что это позволяет существенно снизить ее стоимость.

Василий Сычёв

Оригинал

Читайте также:

На севере Гватемалы нашли 60 тысяч построек майя

На пути к теории всего

Собаки покусали незнакомцев и эмоционально нестабильных людей


Walter A. Aue / flickr.com

Американские физики уточнили размерность пространства-времени, сравнив расстояние до источника, рассчитанное по затуханию гравитационных волн и по красному смещению электромагнитного излучения. Ученые выполнили такие расчеты для события GW170817 и выяснили, что размерность нашего пространства-времени примерно равна D ≈ 4,0 ± 0,1. Кроме того, они установили нижнюю границу на время жизни гравитона, которая составила около 450 миллионов лет. Препринт статьи выложен на сайте arXiv.org.

Общая теория относительности и Стандартная модель построены в предположении, что мы живем в четырехмерном пространстве-времени. Точнее, в (3+1)-мерном: 3 пространственных измерения и одно временно́е. С другой стороны, ученые склонны сомневаться в самых элементарных утверждениях. Может быть, размерность нашего пространства-времени не в точности равна четырем, а просто очень близка к этому значению? В самом деле, существуют теории, в которых наше пространство-время вложено в пространства с большей размерностью. Поэтому, вообще говоря, четырехмерность нашего мира нужно доказывать, а не принимать на веру.

Группа физиков под руководством Криса Пардо (Kris Pardo) установила точные ограничения на размерность нашего пространства-времени, анализируя событие GW170817 — практически одновременно пришедшие на Землю гравитационные и электромагнитные волны, излученные во время слияния двух нейтронных звезд. С одной стороны, расстояние до источника волн можно определить по красному смещению электромагнитной компоненты. С другой стороны, его можно рассчитать по затуханию гравитационных волн. Очевидно, оба этих расстояния должны совпасть, что накладывает ограничения на отличие скорости затухания от скорости, предсказанной ОТО. Стоит заметить, что дополнительную погрешность в расстояние, определенное по красному смещению, вносит тот факт, что значения постоянной Хаббла, измеренные по скорости разбегания галактик и по флуктуациям реликтового излучения, не сходятся друг с другом. В данной статье ученые на всякий случай выполнили расчеты для обоих значений, однако погрешность экспериментальных данных все равно перевешивала эту погрешность.

В Общей теории относительности напряженность гравитационных волн спадает обратно пропорционально первой степени расстояния от источника: h ~ 1/r. Однако в теориях с бо́льшим количеством измерений этот закон модифицируется, и затухание происходит быстрее: h ~ 1/rγ, где γ = (D − 2)/2, а D — количество измерений. Получается, что энергия волны как будто «утекает» в дополнительные измерения. Вычисляя «электромагнитное» и «гравитационное» расстояние до нейтронных звезд, физики определили, что степень зависимости γ ≈ 1,00 ± 0,03, то есть размерность нашего пространства D ≈ 4,0 ± 0,1.


Распределение вероятности того, что мы живем в D-мерном пространстве. Линии разных цветов отвечают разным значениям постоянной Хаббла, используемой в расчетах
K. Pardo et al.

С другой стороны, в еще одном типе альтернативных теорий гравитация экранируется — на маленьких расстояниях она ведет себя так же, как в четырехмерной теории, а на больших напоминает D-мерную. Учитывая ограничения события GW170817, физики определили минимальный радиус экранирования таких теорий — он составил около двадцати мегапарсек. При этом собственно источник волн находится в галактике NGC 4993 на расстоянии около сорока мегапарсек.

Наконец, дополнительное затухание гравитационных волн может возникнуть из-за того, что гравитоны являются нестабильными частицами и распадаются за время путешествия от источника до детектора. Отталкиваясь от этого предположения, физики вычислили нижнее ограничение на время жизни гравитона. Оказалось, что оно не может быть меньше 4,5×108 лет.

Одновременная регистрация гравитационной и электромагнитной компоненты оказало большое влияние на альтернативные теории гравитации. Например, в конце декабря прошлого года в Physical Review Letters одновременно вышло сразу четыре статьи, посвященные событию GW170817 и ограничениям на различные квантовые теории гравитации. Кроме того, это событие устанавливает очень жесткие ограничение на скорость гравитации — теперь отношение скорости гравитации к скорости света может отличаться от единицы не больше, чем на 3×10−15.

Дмитрий Трунин

Оригинал

Читайте также:

Косатка научилась повторять слова за человеком

Уровень образования мужчин повлиял на репродуктивную грамотность женщин

Китайцы вырастили детям новые уши из их собственных клеток

ПАО «ФСК ЕЭС»

Компания ФСК ЕЭС завершила основные испытания самой длинной в мире кабельной линии на основе высокотемпературных сверхпроводников. Предполагается, что эта линия длиной 2,5 километра в 2020 году соединит две подстанции в Санкт-Петербурге, сообщается в пресс-релизе компании.

Обычно для передачи электроэнергии от электростанций на большие расстояния используют высоковольтные линии электропередачи. Неизбежные потери электроэнергии возникают как в них самих, так и на подстанциях, которые повышают напряжение для подачи на высоковольтную линию и понижают его для конечных потребителей энергии. В качестве решения этой проблемы инженеры предлагают использовать сверхпроводящие линии, но использовать их стало экономически целесообразно относительно недавно — после открытия высокотемпературных сверхпроводников с критической температурой выше температуры кипения азота. Дело в том, что сверхпроводники с меньшей критической температурой приходится охлаждать жидким гелием. Но затраты на получения гелия превышают выгоду от использования сверхпроводящей линии.

Уже существуют реально применяемые сверхпроводящие линии электропередачи, но все они имеют довольно малую длину. Самая длинная их них была запущена в 2014 году в Германии. Она имеет длину в километр и напряжение 10 киловольт и стала заменой обычной линии с напряжением 110 киловольт.

В 2010 году сверхпроводящую линию электропередачи начала разрабатывать российская компания ФСК ЕЭС. Теперь она заявила о завершении основных испытаний крупнейшей в мире сверхпроводящей кабельной линии длиной 2,5 километра. В ее основе лежит высокотемпературный сверхпроводник Bi2Sr2Ca2Cu3O10+x с критической температурой 108 кельвинов (-165 градусов Цельсия). Из-за такой температуры охлаждать проводник до сверхпроводящего состояния можно жидким азотом. Для этого над слоем изоляции в кабеле есть две трубы, между которыми циркулирует жидкий азот. Система охлаждения для 2,5-километрового кабеля потребляет 250 киловатт мощности.

Линия рассчитана на 2500 ампер и напряжение 20 киловольт. Предполагается, что в 2020 году ее введут в реальную эксплуатацию. Она должна соединить две 330-киловольтные подстанции в Санкт-Петербурге.

Сверхпроводимость — довольно сложное явление, вопрос о причинах которого до конца не решен до сих пор. О том, какие механизмы предлагает современная физика для объяснения сверхпроводимости, можно прочитать в нашем материале «Ниже критической температуры».

Григорий Копиев

Оригинал

Читайте также:

Фитнес-трекеры вскрыли местоположение военных баз

В Вашингтоне сложную для ремонта технику предложили сделать незаконной

Митохондрии в человеческих клетках разогрелись до 50 градусов

Фрагмент рукописи Войнича

Beineke Library

Канадские лингвисты применили алгоритм искусственного интеллекта для расшифровки рукописи Войнича, написанной на неизвестном языке. Исследователи утверждают, что им удалось прочесть первое предложение, а также определить язык манускрипта — им оказался иврит, сообщает канал CTV News. Публикации в рецензируемом журнале о результатах работы на данный момент нет, и другие ученые относятся к этому заявлению с осторожностью.

Рукопись Войнича представляет собой иллюстрированную книгу, созданную в Центральной Европе в XV–XVI веках неизвестным автором. Она была названа по имени коллекционера Уилфрида Войнича (Wilfrid Voynich), который приобрел ее в 1912 году у иезуитов в местечке неподалеку от Рима. Сейчас она хранится в библиотеке Йельского университета. Книга написана на неизвестном языке с помощью алфавита, насчитывающего 20–25 букв: исключение составляют лишь несколько десятков знаков, встречающихся в рукописи всего один-два раза. Рукопись состоит из 240 страниц из тонкого пергамента и поделена на шесть разделов, которые сопровождаются рисунками.

Несколько лет назад удалось установить, что текст рукописи Войнича подчиняется закону Ципфа, статистически описывающему встречаемость слов в естественных языках. Это говорит в пользу вполне осмысленного содержания книги. Тем не менее, расшифровать ее язык до сих пор никому не удалось, хотя сделать это пытались многие. В их число вошли такие известные криптологи, как Уильям Фридмен, который во время Второй мировой войны взломал код японской шифровальной машины PURPLE, и британец Джон Тилтмен, считавшийся одним из лучших криптологов времен Второй мировой, — однако они не добились успеха.

Гжегож Кондрак (Grzegorz Kondrak) и Брэдли Хауэр (Bradley Hauer) из Альбертского университета попытались разгадать тайну рукописи Войнича с помощью алгоритма искусственного интеллекта. Для обучения алгоритма использовалась Всеобщая декларация прав человека, переведенная на 380 языков. Как заявляют разработчики, их программа научилась определять язык с 97-процентной точностью. При этом как именно проверялся алгоритм, не сообщается.

Статистический анализ манускрипта, выполненный алгоритмом, показал, что его текст написан на иврите. Кондрак и Хауэр предположили, что в книге используется шифр, при котором буквы в каждом слове меняются местами, а гласные опускаются. Исходя из этого допущения, они попытались перевести первое предложение рукописи Войнича с иврита. По версии авторов, оно звучит так: «Она дала рекомендации священнику, хозяину дома, и мне, и людям» («She made recommendations to the priest, man of the house and me and people»).

Среди первых 72 слов книги, по заявлению авторов, также встречаются слова «крестьянин», «свет», «воздух» и «огонь». Это говорит в пользу гипотезы, что манускрипт Войнича мог служить фармакопеей, то есть сводом правил, которыми руководствуются при изготовлении, хранении и назначении лекарственных препаратов. Кондрак признает, что искусственного интеллекта недостаточно для расшифровки кодекса. В процессе необходимо участие людей, так как только они поймут синтаксис и смысл слов.

Эксперты восприняли сообщения о расшифровке скептически. «Пока нет полноценной научной статьи, рассказывающей об исследовании, что-то сказать сложно. По тому, что опубликовано в канадской прессе, создается впечатление, что авторы изучали частотные распределения символов, при этом допуская мысль о том, что буквы в словах могут быть переставлены местами. Это не самая обычная ситуация, которая возникает при автоматическом определении языка по тексту: обычно компьютерная лингвистика имеет дело с текстами, в которых буквы идут в нормальном порядке, и тогда частотность букв и их сочетаний позволяет легко определить, на какой из известных языков больше всего похож текст. Но есть риск, что, допуская произвольные перестановки букв в слове, авторы дали себе слишком много свободы: подозреваю, что так можно обнаружить в манускрипте Войнича почти любой язык. Я верю, что у них были какие-то способы оценивать статистическую значимость результата и ранжировать вероятности для разных языков, но пока нет подробностей, полагаться на это нельзя», — сказал N+1 лингвист Александр Пиперски, научный сотрудник ВШЭ и доцент РГГУ.

«Еще одна важная проблема — собственно лингвистическая: нет сомнений, что авторы сравнивали частотность символов с современными языками. Но ведь манускрипт Войнича был написан в XV веке, и понятно, что за это время сильно изменились и языки, и системы письма. Даже если взять русский язык, в современном тексте не будет, например, буквы «ъ» в конце слов и буквы «ѣ», а значит, частотное распределение букв совсем не такое, как в XV веке. И, конечно, остаются и филологические вопросы, связанные с интерпретацией. Авторы исследования говорят, что среди первых четырех слов одного из разделов нашлись слова «крестьянин», «свет», «воздух» и «огонь», которые хорошо вписываются в трактакт по ботанике. Но здесь нет ни одного слова именно про растения — и ясно, что если бы на картинках были изображены не растения, а скажем, виды оружия, мы бы так же легко сказали, что это слова из трактата об оружии, а если бы нашлись другие слова, мы бы и их подогнали под ботанику. Первая фраза — «Она дала советы священнику, хозяину, мне и людям» без более широкого контекста тоже выглядит как подгонка под ответ», — считает ученый.

Кроме того, жаль, что Грег Кондрак с ходу противопоставляет себя другим специалистам по манускрипту Войнича. «Они боятся, что компьютеры их заменят», — говорит Кондрак — но вообще-то математические методы, а значит, и компьютеры используются в дешифровке уже много лет, в том числе и при анализе манускрипта Войнича. Например, Алиса Кобер в первой половине XX века проделала много технической работы с греческим линейным письмом Б — и наверняка была бы только рада, если бы часть ее взял на себя компьютер. Но алгоритмы-то все равно пока приходится придумывать человеку, так что Кондрак просто стал еще одним из людей, высказавших гипотезу о манускрипте Войнича, а не первопроходцем, который перевернул мир дешифровки», — заключает Пиперски.

Недавно испанский издательский дом Siloé получил право на публикацию ограниченной серии копий рукописи Войнича. По мнению сотрудников Библиотеки Бейнеке, где хранится рукопись, публикация поможет приблизиться к прочтению таинственного текста.

Кристина Уласович

Оригинал

Читайте также:

Каннабидиол спас эпилептиков от половины приступов

Уменьшение числа сигарет слабо уменьшило риск сердечно-сосудистых заболеваний

На Земле услышали сигнал потерянного 12 лет назад спутника

Самое обсуждаемое

Популярное за неделю

Сегодня в эфире