Научпоп

Речь идёт не о социальных свободах, а более формализуемых - механических. Да-да, опять эта физика. Надеюсь хоть в этот раз смогу рассказать как можно попроще.

В теоретической механике есть понятие "число степеней свободы". Грубо говоря - это то число независимых перемещений механической системы. Слово независимый тут является ключевым, но вернёмся обратно. Пример: Столб вкопанный в землю имее степень свободы 0 - он вообще не может двигаться. Поршень в насосе или двигателе - степень свободы 1 - двигается только в одном направлении -вверх-вниз, крутиться поршню не даёт шатун. Ннежелательные перекладывания и люфты не учитываем - мы же играем в теорию, а не практику. 😉

Сейчас, для простоты, будем говорить исключительно о нашем, привычном евклибовом пространстве. Так вот свободная, не связанная с к-либо механической системой, геометрическая точка (ну со школы же должны помнить, что точка не имеет размера) имеет три степени свободы - вверх-вниз, влево-вправо и вперёд-назад. Движение под углом - это просто совокупность этих трёх движений, если мы должным образом повернём систему координат - всё встанет на свои места.

А вот любое, свободное трёхмерное тело, оказывается ещё может дополнительно и вращаться по трём осям:

Для твёрдого тела 6 - это максимальное кол-во степеней свободы.

Тут вроде всё понятно и доступно. Но механика исследует механизмы, зачастую сложные.

Казалось бы должно быть много больше, но мы видим, что все звенья взаимосвязаны, и какую бы точку в каком бы звене мы не выбрали - она будет двигаться только по одному криволинейному пути. Это как поезд на рельсех - вперёд или назад, и пофиг как извивается Ж/Д дорога - путь будет только один.

Расчёт шарнирных систем и кол-во степеней свободы - это уже нехилая такая математика, потому не буду вам и себе пудрить мозг. Скажу только что у человеческой руки (без учёта пальцев кисти) семь степеней свободы, а жётско закреплённую роботизированную руку сделали с восемью степенями свободы (и тут железные ящики переплюнули кожанных мешков).

Вообще кол-во степеней свободы механизмов во многом зависит от количества звеньев - чем больше тем лучше. На практике же роборука должна обладать сервоприводами, поворотными механизмами + учитываются ещё и допустимые нагрузки - это уже достаточно сложная инженерная задача.

В довесок задачач со звёздочкой: какое кол-во степеней свободы у резинового мячика (ответ в спойлере)?

Ответ: бесконечное, потому как надо рассматривать деформацию мяча, т.е. каждая точка, каждая молекула мяча имеет свои степени свободы

Источник раз, два, три

Начнем со сложного

Глоссарий

• Ассемблер - если вы даже примерно не знаете, что это такое, то первую часть статьи вероятно можно пролистать и перейти на обсуждение парадигм.
• Регистр - именованная численная переменная внутри процессора. Может иметь особое предназначение, а может просто использоваться для хранения любых чисел и арифметики. Их немного.
  
• Инструкция - одиночная команда, представляет из себя последовательность из нескольких байт со специальным значением. Любая программа представляет из себя последовательность инструкций внутри памяти. Указатель на инструкцию, которая будет выполнена следующей, содержится в регистре IP, который сам увеличивается после выполнения каждой инструкции. По-хорошему стоило нарисовать пошаговую наглядную анимацию с демонстрацией всех регистров и куском ассемблерного кода, но мне лень, а в гугле я ничего толкового не нашел.
• Метка - константа, содержащая адрес чего-либо. К примеру процедуры или глобальной переменной.  Примерно как метка для goto в высокоуровневых языках, но универсальнее. Применяются при написании на ассемблере, в процессоре как таковые не существуют и разрушаются до обычных чисел при ассемблировании и линковке.
• Разыменование - операция над указателем, когда тот превращается в переменную с адресом, который был записан в указателе (своеобразный пульт Д/У для переменной). 
• Парадигма - "стиль" написания и постройки архитектуры программы, частично определяется языком. Технически на том же C можно писать в практически любой парадигме (через костыли можно писать в стиле ООП, через макросы реализовать метапрограммирование, а через нестандартные расширения вообще ядерный бред), но родная для него - процедурная. А Go, к примеру, хоть и имеет недоклассы и методы, но лишен практически всех благ ООП и не сильно далеко ушел от C.
• Синтаксический сахар - необязательная возможность, которая сокращает количество кода, повышает его читаемость или удобство поддержки

Стек

Большинство процессоров Фон-Неймановской архитектуры в своей конструкции предлагают механизмы стека. Кто играл в покер должны вспомнить стеки фишек. То есть некие значения, сложенные друг на друга (обычно это переменные, в частности адреса в памяти). При этом основными операциями являются добавление фишки на вершину (инструкция PUSH) и ее снятие (инструкция POP). Еще можно косвенно читать и заменять (перезаписывать) фишки относительно вершины (на вершину указывает регистр SP, неявно обновляется через POP и PUSH) или основания (указывает регистр BP) вглубь.

Помимо хранения локальных переменных стек позволяет делать довольно интересную вещь: мы можем положить на стек все необходимые аргументы (x в математике, но их может быть несколько), адрес следующей инструкции (взяв из указателя инструкции IP, это будет адрес возврата), после чего совершить прыжок на какой-нибудь другой адрес (сохранение адреса и прыжок делаются инструкцией CALL).

А на этом адресе может быть функция. Сначала она кладет текущий BP на стек, после чего приравнивает основание к вершине (BP к SP), тем самым создав для себя "новый стек" сразу после предыдущего (это еще называется стековым кадром), в котором якобы лежит только значение старого основания стека (BP), чтобы можно было восстановить его перед возвратом.

После чего функция может прочитать переданные ей аргументы относительно основания своего стека вниз (технически это будет выход за границы текущего стека), выполнить с этим какие-либо действия (записать в файл, вывести в консоль, просто перемножить) и сохранить результат (обычно результат сохраняется не на стек, а в регистр AX).

После чего функция восстанавливает старое значение BP, сняв его со стека, и выполняет команду RET, которая снимает со стека адрес возврата и совершает переход на него, тем самым переключившись на инструкцию сразу после CALL.

И эта система так или иначе перекочевала в большинство высокоуровневых языков начиная с FORTRAN. К примеру в C CALL превратился в круглые скобки, RET в return, а адреса и метки в имена (при этом без скобок они все еще являются указателями, то есть адресами).

Пример кода (к сожалению, штатного форматирования не предусмотрено):

#include <stdio.h>
int pow2(int x) {
    return x * x;
}
int main() {
    int y = pow2(16); // Вызов функции. В y будет сохранено число 256
    printf("%p", pow2); // Без скобок вместо вызова просто выведет адрес функции
    return 0; // Возврат нуля из главной функции означает отсутствие ошибок.
}

Такой стиль программирования называется процедурным (выделение кода в блоки называется структурным). А вот называть процедурный язык функциональным совершенно неправильно, ибо функциональное программирование ≠ процедурное, они даже в разных категориях (императивное и декларативное).

А теперь скомпилируем этот код и разберем ассемблерный листинг

Интерактивный компилятор и дизассемблер. (printf я убрал для упрощения, его наличие добавляет слишком много лишних инструкций).

Важно понимать, что стек в большинстве архитектур традиционно растет от больших адресов к меньшим (и в x86). То есть для того, чтобы отодвинуть его вершину вверх, от регистра SP нужно отнимать значения, а вот для ужимания и съедания ненужных значений к указателю на вершину значения прибавляют. И для доступа к значениям относительно основания или вершины это тоже важно учитывать. Это может звучать запутанно, но через время привыкаешь и всё становится очевидным. 

Post scriptum

Это всё довольно упрощенно. Как минимум, в защищенном режиме используется больше 5 разных соглашений о вызове, которые отличаются деталями реализации. Это было описание для cdecl, обычно используемого в C. Еще часто используются соглашения pascal, fastcall, thiscall, winapi и другие. Fastcall, к примеру, избегает хранения аргументов на стеке, если их возможно передать через регистры, что улучшает производительность. А winapi отличается от cdecl тем, что функция сама очищает стек от аргументов для себя при возврате. А еще я упустил, к примеру, сохранение регистров, которые функция может перезаписать и испортить, а потому обязана предварительно сохранить и перед возвратом восстановить, передачу переменного количества аргументов (как в printf) и возврат значений шире 32 бит (которые не влезут в EAX).

Плюс сейчас мало кто компилирует ПО под защищенный 32-битный режим, а в длинном режиме (AMD64) используется пара других соглашений, основанных на fastcall и имеющих несколько отличий друг от друга.

Так процедура или функция? Или подпрограмма?

Процедурное программирование предлагает делить код на подпрограммы, которые принято называть функциями и процедурами (функция обычно является наиболее понятным, частым и обобщенным названием, поэтому я его использую).

Процедура от функции отличается только тем, что функция возвращает какое-то значение (как в математике), а вот процедура этого не делает. Не во всех языках явно есть процедуры (в Pascal есть, но не в C). В таком случае их заменяют функции, возвращающие ничего (void, Unit, undefined, None).

Хотя и тут есть свои особенности. К примеру функция, возвращающая void в C и Java является прямым аналогом процедур, как-либо использовать возвращенное значение из такой функции невозможно, ибо его нет физически. А вот Unit в Kotlin это синглтон (а-ля единственная и уникальная константа уникального типа), ссылку на который можно присвоить в переменную, но в этом особого смысла нет. Undefined в JS и None в Python тоже уникальные константы специальных типов. 

Но не тут-то было

Вроде бы процедура никогда не может ничего вернуть...

Только она этого никогда не делает напрямую. При она этом может записать результат в глобальную переменную, а еще часто принимает в себя указатели или ссылки, по которым может записать результат. Это еще удобно тем, что можно "вернуть" несколько значений. Пример:

void procedure(int x1, int *x2, int *x3) { // Функция ничего не возвращает, то есть это процедура
    *x2 = x1 * x1; // Разыменовываем указатель и записываем по его адресу результат.
    *x3 = x1 * x1 * x1; // Разыменовываем другой указатель и записываем по его адресу результат.
}
int y1, y2;
procedure(16, &y1, &y2); // В y1 оказался результат, аналогичный прошлому примеру. А в y2 куб числа.

PS: оператор звездочка при указании типа превращает его в тип-указатель, а при применении на переменную-указатель разыменовывает ее до изначальной переменной. Амперсанд превращает переменную в указатель на нее (иногда еще называется оператором получения адреса).

То есть мы вернули сразу 2 разных значения из процедуры, которая якобы ничего не возвращает. Чудеса. Подобные чудеса есть в том числе в Pascal с явным делением на процедуры и функции (плюс там это сделано немного удобнее). Хотя механизм тут отличается от того, который используется в возврате значения из функции и совпадает с механизмом передачи обычных аргументов, поэтому никакой магии.

Еще про связь с математикой

Главное отличие функций в программировании от функций в математике в том, что они могут делать что-то на стороне и не обязаны возвращать одинаковый результат при одинаковых аргументах.

К примеру функция получения случайного числа по определению не может существовать в математике, если она не принимает в себя предыдущее случайное число или зерно для его видоизменения. Или функция записи в файл, возвращающая 0 в случае успеха и другое число при провале. Ко всему прочему, такая функция имеет побочный нематематический эффект, то есть запись в файл, что тоже недопустимо традиционной математикой без высоких абстракций.

Поэтому придумали чистые функции. По сути это ограничитель, которые делают функцию полным отражением таковой в математике. Им запрещено возвращать разные значения при одинаковых аргументах (точнее запрещено всё, что может такое позволить сделать), запрещено обращаться к нечистым функциям, запрещено обращаться к тому, что не является аргументом или локальной переменной, запрещены вообще любые действия, которые могут сделать что-то на стороне (даже функция sin() в C не всегда является чистой, ибо может зависеть от состояния FPU).

Чистые функции через ключевое слово pure явно есть в D и FORTRAN (проверка на чистоту во время компиляции), а также являются основой функционального программирования.

Чистая процедура тоже имеет право на жизнь, используя механизм со ссылками (на счет указателей не уверен из-за возможности арифметики над ними).

Функциональное программирование

Это очень сложная категория, которую постоянно путают с процедурным программированием. А еще это де-факто противоположный стиль: декларативный. Традиционное императивное программирование детально описывает процесс получения результата, а декларативное сам результат, без деталей реализации (хотя разделение обычно довольно нечеткое). При этом второй типичен для языков разметки типа HTML и CSS. То есть, условно, как одна и та же операция могла бы выглядеть в императивном и декларативном стиле:

document.tags.A.color = "blue" /* Императивный (JSSS). Сделать ссылки синими */

a { color: blue } /* Декларативный (CSS). Ссылки должны быть синими */

Почувствуйте разницу.

И функциональное программирование я никогда не изучал и слишком мало о нем знаю. Так что готовьтесь к ошибкам и не воспринимайте всё за чистую монету.

Внутри чистого функционального программирования

Основано полностью на математике, все функции обязаны быть чистыми. Операция присваивания запрещена (разрешены константы), переменных в привычном виде нет. Прикольно? Очень!

Во многих процедурных языках функции и процедуры являются объектами второго класса (не путать с классами из ООП), что не позволяет их свободно присваивать в переменные, передавать как аргументы в другие функции или возвращать из них (только через указатели). Функциональные языки расценивают функцию как объект первого класса, то есть их можно, а часто нужно передавать в другие функции напрямую.

Это дает некоторые преимущества, особенно в плане безопасности и при работе с многопоточностью (по причине неизменяемости данных и отсутствия глобального состояния), но вся концепция имеет один фатальный недостаток: вы мало чего полезного можете сделать, ибо что ввод, что вывод являются математически нечистыми, а потому запрещены. Вот такое вот гениальное изобретение безумных математиков.

Каждый чисто функциональный язык выкручивается из этого по-своему, к примеру через монады. Это позволяет им существовать вне шуток и даже использоваться на практике.

Это не все особенности функциональных языков, но одни из самых важных. Самый известный такой язык: Haskell. Функциональные F#, Lisp, ML и многие другие не являются 100% чистыми.

Смешанное функциональное программирование

Последнее время часто используются смешанные языки, к примеру вместе с процедурным или объектно-ориентированным программированием, что избавляет от ограничений математики, но дает гибкость в том, что функциями можно оперировать как с любыми другими типами данных, а еще дает много очень удобного сахара вроде замыканий и лямбд. Это C#, Python, JS, частично Java и C++ (в них нужны костыли в виде интерфейсов из одного метода или оберток над указателями).

Особенности

Функции как объект первого класса. К примеру в C# это реализовано через систему делегатов, которые представляют из себя тип-обертку для функций:

Action<string> printer = Console.WriteLine; // Action<string> - тип-делегат. Неявно создаем его объект и присваиваем туда функцию
printer("Hello, World!"); // Вызываем функцию через делегат

Локальные функции: как обычные, только вложенные в другую функцию (объявленные внутри нее)

void Func1() { // Глобальная функция
    void Func2() { // Локальная функция
        Console.WriteLine("В локальной функции");
    }
    Func2();
}

Лямбды: возможность объявить безымянную функцию посреди кода (часто удобнее локальных)

var pow2AsLambda = x => x * x; // => - оператор лямбда-выражения
pow2AsLambda(5); // Вернет 25

Замыкания (можно использовать вместе с лямбдами и локальными функциями):

int someValue = 42;
var pow2AsLambda = x => x * x + someValue; // someValue будет захвачено замыканием, хотя напрямую не передано
pow2AsLambda(5); // Вернет 67

Особенность замыканий в том, что они могут захватить локальную переменную родительской функции внутрь себя, продлевая ей время жизни за пределы блока с кодом. После чего такую лямбду можно передать в другую функцию, которая просто так не имеет доступа к someValue (в обычных условиях someValue вообще уже будет уничтожен), а вот переданная лямбда сможет ее прочитать или записать всегда и откуда угодно. И самое интересное то, что значение этой переменной будет сохранятся между вызовами к замыканию. То есть она становится глобальной, но видимой только из функции-замыкания.

ООП

Посмотрим на индекс TIOBE по популярности языков. Фиолетовым я пометил чистые функциональные языки. Языки, имеющие возможности, присущие функциональным языкам (смешанные) - синим, процедурным - красным, а объектно-ориентированным (ООП) - зеленым. Языки, в которых нельзя объявить функцию, принадлежащую самой себе или модулю, процедурными считать не совсем корректно (Java).

Видите фиолетовые точки? И я не вижу. А вот синих 12. В то же время красных и зеленых по 16. При этом реально применяемый чисто процедурный язык всего 1: С. Остальные имеют какую-либо встроенную поддержку других парадигм.

И сейчас практически всё большое ПО пишут в ООП. Ибо позволяет хоть как-то сдерживать структурированность кода после перехода с десятков тысяч строк к сотням (и миллионам).

Внутри

ООП является развитием идеи процедурного программирования. Проблема была в том, что помимо кода в программе существуют еще и данные, которые было бы неплохо связать с соответствующим им кодом. И через некоторое время после появления процедур появились структуры (они же записи в Pascal, не путать со структурным программированием).

Структуры были удобным способом объединить несколько переменных в единое целое. Пример:

typedef struct user_struct {
    char *username;
    int userid;
    int reputation;
} user_t;
user_t someuser = { "IvanKr08", 17002, 253 }; // Инициализируем значениями
someuser.reputation += 10; // Обращаемся к полю

(Вместе с этим объявляем структуру новым типом через typedef, что не делается по умолчанию в C, в отличии от C++. Один из ярких примеров несовместимости C и C++):

После чего user_t превращается в новый тип, как int или char. Можно создать полноценную переменную типа user_t (или массив такого типа), а потом обратиться к какой-нибудь ее части (полю) через оператор точки (.). Можно сделать функцию, которая будет принимать или возвращать переменную типа user_t (к примеру someuser). Можно сделать указатель на user_t, тогда для обращение к полю используется оператор стрелки (->). Или можно встроить переменную типа одной структуры в другую, это тоже не запрещено. Внутри структурная переменная представляет из себя последовательно слепленные поля в одно целое.

Возвращаемся к ООП

Суть ООП в том, что помимо полей структуры могут содержать процедуры и функции. Такая структура называется классом, переменная класса - объект, а процедура класса - метод.

Метод принципиально ничем не отличается от любой процедуры или функции, кроме того, что неявно принимает в себя специальный аргумент this (в Python это делается явно, в некоторых языках вместо this может быть self). Он содержит в себе ссылку/указатель на объект класса, от которого был вызван. Пример:

class User {
public:
    char *username;
    int userid;
    int reputation;

    void print() {
        printf("Пользователь \"%s\" (%i). Репутация: %i\n", this->username, this->userid, this->reputation);   
        // Постоянно писать this-> не обязательно. Если локальной переменной с таким именем нет, то будет произведен доступ к полю
    }
};
User someuser = { "IvanKr08", 17002, 253 }; // Инициализируем значениями
someuser.print(); // Вызвали метод, print() неявно получил в себя указатель this, который указывает на someuser
someuser.reputation += 10; // Обращаемся к полю
someuser.print(); // Теперь вывод поменяется

Да, никто не мешает объявить обычную функцию, которая будет явно принимать в себя указатель на User и ничего не поменяется, и так повсеместно делают в C (тот же WinAPI на этом построен целиком и полностью), но ООП на самом деле крайне сложная, большая и холиварная тема, которая развивалась на протяжении 60 лет в разных направлениях и которую поднимать тут глупо. Только опишу еще несколько разновидностей методов:

• Статичный метод - как обычный метод, только не получает в себя this и вызывается от имени класса, а не объекта (не someuser.method(), а User::method()). Зачем это нужно и в чем отличие от просто функции? Статичный метод можно спрятать за инкапсуляцией, плюс он привязан к классу, а не болтается в глобальном пространстве имен.
• Конструктор - автоматически вызывается при создании нового объекта. Может иметь аргументы, тогда обязан явно вызываться как функция с именем класса, т.е. User("IvanKr08", 17002, 253)
• Деструктор - есть в C++. В C# называется финализатором и имеет несколько важных отличий. Автоматически вызывается перед уничтожением объекта (к примеру выход из области видимости, явное удаление оператором delete или удаление сборщиком мусора в C#). Не может иметь аргументов.
  
• Свойство - есть в Delphi и C#, куда перешел от первого. С точки зрения синтаксиса это поле, которое можно читать и записывать, только вместо прямого обращения в память вызываются соответствующие методы (set и get). Пример:
  ...
  int SomeProperty{ get => 42; set => Console.WriteLine("Set"); }
  ...
  test.SomeProperty = 10; // Значение никуда не сохранится, будет выведено "Set" в консоль
  Console.WriteLine(test.SomeProperty); // Всегда будет 42
  
• Перегрузка оператора - специальный метод, который позволяет переопределить стандартные операции для типа. К примеру нельзя сложить два объекта User или User и число, но если перегрузить оператор +, то можно будет определить свою логику для этого (не обязательно, чтобы оно что-то реально складывало. Это может быть любое действие).
• Индексатор - синоним перегрузки оператора квадратных скобок. Объект начинает вести себя как массив.
  
• Функтор - перегрузка оператора круглых скобок (иначе называется перегрузкой оператора вызова функции). Позволяет "вызывать" объект так же, как и функцию. Звучит запутанно, но можно погуглить. Есть в C++. Также бывает функтор в функциональном программировании, но он не имеет ничего общего с функтором в C++.
• Виртуальная функция (метод) - самый интересный и сложный тип, составляет основу полиморфизма. Вкратце объяснить его невозможно, но одним из ключевых принципов ООП является наследование, то есть один класс (наследник) копирует в себя все поля и методы другого класса (родитель), и может добавить новые. И суть в том, что указатель (ссылка) на объект класса-наследника может быть присвоен в переменную-указатель родительского типа. А самое интересное то, что любые обращения (к примеру вызовы методов), сделанные через родительский указатель, будут вести себя аналогично обращениям, сделанным напрямую через указатель с типом наследника. Это называется полиформизмом. Но это было бы не слишком полезным, если бы не возможность объявить метод в родительском классе виртуальным, а в наследнике полностью переопределить его код.
• И то, что я забыл

Послесловие

Если вы осилили эти 3000 слов и даже смогли что-то понять, то найдите и распечатайте себе утешительную грамоту. А я устал и пойду искать смысл жизни...

UPD: исправлены косяки форматирования, очепятки, добавлено еще пару пунктов про разновидности методов и функциональное программирование.

Все хим. элементы являются отходами жизнедеятельности звёзд. Но только до железа. А вот более тяжёлые элементы - результат космических катастроф, как-то слияние белых карликов, нейтронных звёзд и пр. о-о-чень ярких событий.

Хим. элементов тяжелее железа очень мало, но они есть и мы добываем их в промышленных масштабах (сотые доли процента от массы нашей планеты, но всё же есть). И, по сравнению с массой нашей планетки теоретически могут накопиться весьма критические массы вибраниума, ураниума.

Уран, точнее Uranium, бывает во многих видах, но самые распространённые это злой и добрый Уран. Добрый уран, как и полагаяется всем добрым скуфам имеет повышенную массу с атомным числом в 238, а вот его злой брательник худой - "весит" всего 235, оттого и злой - "нетрония" не хватает стабилизировать ядро.

Появлялись эти элементы примерно в равных количествах, но "злые", то бишь радиактивные ядра, элементы, изотопы долго не живут. Вот потому и "злых" хим. элементов становится всё меньше и меньше.

Так, кажись меня опять "понесло", Пост о чём? Правильно, о ядрЁных реакциях в природе. При некоторой концентрации урановой руды с большим кол-ом 235го урана теоретически возможен не только ядрёный взрыв (а они вполне могли быть на заре формирования планеты), но и долгоиграющие атомные реакторы.

За счёт цепного деления порода разогревается, потом к-либо методом происходит выброс энергии и порода начинает "тлеть".

Теория это хорошо и увлекательно, только об этом сценарии никто и не думал, пока не открыли месторождение урания в Окло, в Габоне, посреди Африки. (СССР и после РФ являются крупнейшими в мире поставщиками обогащённого урана, но это не означает что у нас его дохрена - просто мы умеем его очень дёшево и много обогащать, потому как "на игле сидим").

Вот схема ентого реактора:

По расчётам реактор пахал около 1.8 миллиардов лет назад.

Реактор возник в результате затопления пористых богатых ураном пород грунтовыми водами, которые выступили в качестве замедлителей нейтронов. Тепло, выделявшееся в результате реакции, вызывало кипение и испарение воды, что замедляло или останавливало цепную реакцию. После того, как порода охлаждалась и распадались короткоживущие продукты распада, поглощающие нейтроны и вызывающие отравление реактора, реактор разотравлялся, вода конденсировалась, и реакция возобновлялась. Этот циклический процесс продолжался несколько сотен тысяч лет.

В прошлом моём посте я понял, что не все вомбатяне имеют высшее техническое образование. Это не укор, просто гениальному хирургу или учителю начальных классов, да даже водителю или сварщику такие знания не нужны. Потому попытаюсь писать посты как можно проще.

И так, возникла проблема в понимании самой сути некоторых физ. понятий. Люди спутали заряд и энергию, хотя при этом получились правильные цифры.

И так. Школьный ликбез говорит, что есть мера измерения электрического заряда. Ещё древние греки заметили, что если ебонитовую палочку потереть об древнеегипетскую кошку, то к палочке начинает прилипать пыль, кусочки бумаги, клопы и пр. мелочь. Озадачились, а что же это за сила, которая ставит волосы дыбом после того как потереть башкой об воздушный шарик? Например Фалес (ну и имя, прости меня господи) Милетский считал что таким образом янтарь, в отличие от магнетита может стать магнитным. Т.е. сила притягивания имела такую же природу как и у магнитов. И это было за шесть веков до нашей эры. Он уже тогда предпологал, а может и знал, но не мог никому объяснить (теория попаданцев) уравнения Максвелла.

После этого ещё итальянец Гальвани (зоошизы на него не хватает) и над лягушками поиздевался, точнее над их частями - лапками. Эх вот не ездил бы Пётр-I в европу, может и в Петербурге расчленёнки небыло...

Так и появилось понятие электромагнетизма. Пора уже и к википедИи обратиться: "Электри́ческий заря́д (коли́чество электри́чества) — физическая скалярная (т.е. не имеет направления, как, к примеру, сила, которая направлена куда-то в пространстве) величина, показывающая способность тел быть источником электромагнитных полей и принимать участие в электромагнитном взаимодействии."

А из чего состоит-то та самая липездрическая сила, которая при контакте с фазным проводом заставляет нас дёргаться как те самые легушачьи конечности (надеюсь тег "Жесть"тут не нужен) у Гальвани?

Было ещё пару чуваков, которые изучали это самое электричество. Это естественно Кулон и его величество Ампер (мне по работе очень часто приходится иметь дело с тысячными долями ентого чувака, в основном от 0 до 20 милиАмперчиков). Что характерно, оба они французы, т.е. "лягушатники" (а мы ещё корейцев за собак ругаем...) Так мало того, что бедные лягушки (во Франции вообще среду стоит объявить выходным днём, по-типу "лягушачья" сиеста ), так Кулон ещё и Ампера протащил по узкому проводнику

А кто такой Ампер?

Ампер — сила неизменяющегося тока, который при прохождении по двум параллельным прямолинейным проводникам бесконечной длины и ничтожно малой площади кругового поперечного сечения, расположенным в вакууме на расстоянии 1 метр один от другого, вызвал бы на каждом участке проводника длиной 1 метр силу взаимодействия, равную 2⋅10−7 ньютона.

Грубо говоря, Ампер вычислил силу эл. тока проходящую по условным рельсам и вырази её в силе. Ну а Кулон пропустил Ампера через "проводник"... Вот такие они франецузы - извращенцы ещё те.

Тут появляется ещё один француз - Шарль Франсуа Дюфе, который заметил, что не все "эбонитовые палочки" и не все "коты" ведут себя одинаково. Некоторые притягиваются, а некоторые отталкиваются...

Ну ладно воду в ступе толочь. Пора уже и в "кванты" опускаться. Немец (ну а кто же ещё) Иоган Вильгельм Гитторф заметил свечение люминофора при приложении напряжения между люминофором  и разогретым катодом. Подтянулась целая толпа немцев с англичанами и поняли - что-то летит от катода в сторону мишени.

Затем, всё это экспериментаторство вылилось в модель атома от господина Резерфорда (о - знакомая фамилия). В модели атома Резерворда как раз и появился электрон.

Естественно за енту тему впряглись все, кто мог хоть что-то, в том числе и Эйнштейн.

Он объяснил фотоэффект, это когда светом вышибаются электроны из из атома - на ентом принципе построены как светодиоды, так и фотоприёмники (когда жмакаете пимпачку на ИК-пульте телека - вспоминайте Эйнштена), за что получил нобелевку с присказкой "и другие заслуги", которые подразумевали теорию относительности (ну не мог коммитет признать такую революционную теорию).

Ну что же - электрон открыт, разогнан, потом его и изучат. Причём с офигительной точностью. Именно электрон виноват в "ебонитовой палочке в кошечку". К тому же, на данном этапе развития науки, электрон является реально неделимой частицей, в отличие от протона или нейтрона... Вот таки дела малята.

Неделимый? Да сколько его не долбали в экспериментах - всегда фотон получается, а фотон - ну так себе частица - оно массы не имеет. Вроде как есть(пока движется), а вроде как и нет (замедлить в среде можно, а вот остановить нет).

Вот и получилось, что есть массовая частица с электрозарядом. Меньше этого электрозаряда нет, есть только математические трюки про кварки (по одиночке они не существуют, а в паре, тройке или пентакварке - всегда получается заряд чётный электронному). Т.е. этот заряд является фундоментальным, и пока опровергнуть даже в теориях не получается.

Естественно этот заряд сначала рассчитали, а потом и подтвердили экспериментально.

Ввиду лёгкодоступности "липиздричества" измерить его удалось о-о-очень точно.

Масса: 9,109*10^−31 килограмм

Электрический заряд: −1,602176634*10^−19 Кулон

Спин: 1/2 (нет, это не вращение, это просто очередное квантовое число - означает свойства частицы, но ничего не объясняет, как и вся квантовая физика)

Ну и так как эта хрень, электрон (ну и позитрон конечно) является наименьшей неделимой частицей с зарядом, то по этому используют единицу измерения энергии, которая равна действию для перетаскивания этого электрона в электростатическом поле (конденсатор) с разностью потенциалов в 1 Вольт. И ентот эВ.равен заряду электрона в Кулонах, умноженный на разность потенциалов для переноса. Т.е. eV = qU, где q = 1,602 176 634*10^-19 (элементарный заряд) на U = 1 Вольт. Вот так и получается, что электронвольт кратен кулону

Вроде невозможность достижения скорости света в вакууме для объектов, обладающих массой покоя никого уже не удивляет. Я тут решил поинтересоваться, а до каких скоростей человечеству уже удалось достичь? Именно в вакууме т.к. в среде неинтересно - про свечение Вавилова-Черенкова и почему это имеет место быть мне ещё в школе рассказали.

Естественно взор падает на элементарные частицы. В первую очередь начал смотреть на электроны (чем легче частица - тем легче её разогнать) и... обломался. Электрончики в ускорителях разгоняют слабо, всего до 91% от скорости света.

Ладно, глянем на самый-самый БАК:

Фишкой БАКа является то, что он заточен на ускорении протонов. Протоны разгоняются в двух встречных пучках и сталкиваются в области детекторов частиц:

БАК способен разогнать протоны до энергии в 7 ТэВ (при этом масса протона увеличивается почти в 7000 раз) и скорости 299 792 455 м/с, всего 3 м/с не дотягивая до скорости света. А это 99,9999991% от скорости света. Впечатляет. И это у каждого пучка.

Ладно, а на что способна природа? Есть детектор “Fly’s Eye” который смотрит в небо и фиксирует взаимодействие космических частиц с атмосферой Земли. 15 октября 1991 года американские ученые зафиксировали очень быстрые протоны. Даже назвали их OMG-particles ("О Боже Мой" - частицы). Скорость этих частиц 99,99999999999999999999951% от световой с энергией порядка (3.2±0.9)×10^20 Эв (320 ЭэВ (экза-электронвольт)) .

Да... Нам до таких энергий и скоростей ещё расти и расти.

Источник 1 Источник 2 И все ссылки по тексту.

Пространство-время – это математическая модель, которая объединяет три измерения пространства (длина, ширина, высота) с одним измерением времени в единый четырехмерный континуум. Вместо того, чтобы рассматривать пространство и время как отдельные и независимые сущности, мы рассматриваем их как взаимосвязанные и взаимозависимые аспекты единого целого. Это связанное состояние является чем-то типа сцены, на которой творится вся физика и вся наша жизнь. Но откуда оно взялось и как сформировалось?

Ну и да, я буду рад, если вы посмотрите мой ролик на YouTube по этой теме. Там всё разложено по полочкам и много чего интересного. Каждый просмотр важен.

Вопрос о происхождении пространства и времени – один из самых фундаментальных и завораживающих в физике. Это не просто вопрос “когда” и “где”, это вопрос о самой ткани реальности, о тех нитях, из которых сплетен наш мир. Ответить на него полностью мы пока не можем, но существующие теории и модели дают нам некоторое представление о проблеме. И проблема эта точно не самая простая.

Вообще теорий существует просто невероятное количество. Вот только если говорить именно про научные, да ещё и на сугубо физические подходы, то я насчитал их всего три. Давайте их и разберём.

Для начала отмечу, что особняком стоит взаимоотношение пространства и времени с информацией. Будет ли информация являться частью пространства-времени или это разные сущности? Правильного ответа нет, как нет и полного описания понятия "информация". Но в одном случае уместно полагать, что информация описывает ещё и пространство-время и становится его основой, а в другом - что информация появляется внутри пространства-времени. Вдумайтесь в этот момент.

Некоторые физики полагают, что пространство-время формируется в пределах масштабов Планка, то есть на масштабах, близких к одной триллионной доли метра. Другие сводят всё к взаимодействию кварков. Сложность лишь в том, что ни те, не другие не могут точно сказать, что именно происходит.

Не было никакого “ДО”

Одна из самых "хитрых" теорий построена на том, что пространство и время существуют вечно. Сама идея “до” теряет смысл, ведь “до” предполагает наличие времени, а его, как такового, вероятно и нет. Можно представить это как вопрос о том, что находится севернее Северного полюса. Понятие просто не имеет никакого смысла в данной системе координат.

Если сюда добавить разные подходы, связанные с зацикливанием поведения Вселенной и её физического состояния, то сам вопрос о формировании пространства-времени теряет всякий смысл.

Квантовые флуктуации

Эта теория построена на том, что в физике не может существовать пустоты. До формирования Вселенной (всё равно по какой причине) не было пустоты. Был набор квантовых флуктуаций. Они каким-то образом (опять-таки не важно каким) получили энергию и стали раскручиваться. Этот процесс позволил говорить о формировании не просто материи, а пространства и времени вместе с ней. Очень грубая аналогия - это как театр приехал на гастроли и привёз с собой всё необходимое. Сцену, актёров, декорации.

Но тут сама квантовая теория тонет в изобилии гипотез. Среди них можно выделить самые известные:

• Теория струн: Представляет собой радикальный подход, заменяющий точечные частицы одномерными струнами, вибрирующими в многомерном пространстве. Пространство и время, в этом случае, возникают как эмерджентные свойства этих струн.
• Петлевая квантовая гравитация: Подход, который квантует само пространство-время, представляя его в виде дискретной сети “спиновых сетей” и “спиновых пен”. В этой модели, пространство и время не являются непрерывными, а состоят из фундаментальных, квантованных “атомов”, а они появились после Большого взрыва.
• Теория причинно-следственных множеств: Предполагает, что пространство-время состоит из дискретных элементов, связанных причинно-следственными связями. Время, в этом случае, является фундаментальным аспектом реальности, определяющим порядок этих связей. Они тоже сформировались когда-то при Большом взрыве.

Пространство-время как эмерджентное явление

В некоторых моделях, пространство и время не являются фундаментальными, а возникают как эмерджентные свойства более фундаментальных объектов или состояний. Это подобно тому, как температура возникает как усредненное значение кинетической энергии молекул, хотя сами отдельные молекулы не имеют “температуры”.

Этот взгляд часто обыгрывал Эйнштейн. Когда он рассуждал на тему искривления пространства-времени для формирования гравитации, часто звучала мысль, что ни в коем случае нельзя рассматривать пространство и время как что-то уже существующее и искажающееся как простынь. Он склонялся к мысли, что массивные тела формируют вокруг себя некоторое окружение пространством, которое на фоне других точек является искаженным.

Одной из интересных идей является то, что пространство-время может быть связано с квантовой запутанностью. Квантовая запутанность – это явление, когда две частицы оказываются неразрывно связаны, независимо от расстояния между ними. Некоторые теории предполагают, что пространство-время “сшивается” благодаря запутанности между фундаментальными элементами реальности.

Ну и свежая не-физическая теория

Есть теория, которая сейчас довольно активно обсуждается в сети. Я бы не стал относить её именно к физической теории. А потому в заголовке упомянуты только три теории, а не четыре. Но просто считаю нужным про неё упомянуть. Это теория космического генома. Она чем-то похожа на теорию симуляции и превалирование космического программного кода.

Представьте себе, что Вселенная – это не хаотичный взрыв, а тщательно запрограммированный организм, управляемый космическим геномом. Это не просто набор чисел, а фундаментальная информационная матрица, существующая вне пространства и времени, содержащая “Кодоны Вселенной” (KVU).

KVU – это квантовые состояния, как инструкции, определяющие свойства и отношения. Пространство рождается как эмерджентное свойство, когда KVU взаимодействуют, сплетаясь в сети. Близость в пространстве – это степень их информационной связанности. Время – это последовательность активации KVU, создающая причинно-следственные связи. Квантовая запутанность - это нелокальная связь KVU, имеющих общего “родителя” - родительский KVU, связь вне пространства и времени.

Эволюция Космического Генома, мутации, ведут к изменению физических законов, создавая разнообразие вселенных в мультивселенной. Теория предлагает рассматривать Вселенную как колоссальный информационный процесс, где информация первична, а пространство и время – лишь её голографические проекции. Проверяемость пока сложна, но идея открывает двери для нового понимания фундаментальной природы реальности.

Вместо заключения

Происхождение пространства и времени всё равно остается открытым вопросом. Развитие теории квантовой гравитации и дальнейшие исследования в области космологии и теоретической физики, возможно, приблизят нас к пониманию этого фундаментального аспекта нашего существования. Какая ситуация в физике сейчас? Всё просто, никто в полной мере не понимает, откуда взялось пространство-время.

Нанесу тут вам всякого в качестве затравки.

Как обычно, проблема терминологии существует только в описательном языке науки, но без этой проблемы мы не можем существовать, не положено.
В русской фольклористике принято выделять в устном народном творчестве два близких жанра: былички и бывальщины. 

На первый взгляд эти жанры очень похожи. И на второй и третий, если честно, тоже похожи. Настолько, что достаточно долго они считались в науке синонимичными. Спасибо Эрне Васильевне Померанцевой, благодаря которой в современной науке закрепился принцип, по которому мы теперь различаем былички и бывальщины (хотя, строго говоря, это же фольклор, иногда можно встретить тексты, которые нельзя однозначно отнести к той или иной категории). То есть, чтобы привязать пост к ивенту, мы до сих пор испытываем давление её точки зрения. :)

Почитайте вот.

Итак, под быличкой мы понимаем меморат. То есть, рассказ о встрече с потусторонней силой, который имеет установку на достоверность и сохранил черты “свидетельского показания”, т.е. что-то произошло или с самим рассказчиком или с кем-то, кого он считает достоверным, авторитетным источником.

Бывальщины же являются фабулатами. Это повествование, которое утратило особенности текста-воспоминания действующего лица-очевидца, этот жанр приближается к т.н. городским легендам, но всё так же является рассказом о встрече с чем-то потусторонним.

И да, существуют тексты “переходного характера”, но мы здесь о сложностях не говорим, нам лень, и вообще научпоп не про это. :)

А всё это к чему? А это к следующей статье, в которой я расскажу про славянских русалок и покажу пару быличек. 

Пока я тут распиливаю предложенную @JasonWoorhies тему аж на две статьи, заодно сообщу, что 20 апреля (воскресенье) в Одинцове в библиотеке 1 будет проходить мероприятие "Калейдоскоп культур". 

Почему я про него знаю? Потому что буду там рассказывать про боснийские сказки с точки зрения предложенной В. Я. Проппом теории. :) Обложка для привлечения внимания и наличия в посте картинки)

А помимо этого мои коллеги расскажут много всего интересного про культуры разных концов земного шара. 

Кто в это время будет в Москве/рядом - заходите. :)

Наверняка вы слышали эту байку. Лист бумаги можно сложить только 7 раз. Почему именно столько и откуда такое число? Да и правда ли это? Попробуйте провернуть это мероприятие с обычным офисным листочком и опишите результат в комментариях!

Но мне уже знаком ответ. Поэтому, продолжу повествование для тех, кто уже увидел результат теста.

Обычная офисная бумага имеет толщину около 0,1 мм и быстро увеличивается в размерах и "толстеет" при сгибании. Давайте прикинем процесс математически.

Складываем бумагу 7 раз: без сгиба - 0,1 мм, первый сгиб - 0,2 мм, второй сгиб - 0,4 мм, третий сгиб - 0,8 мм, четвертый сгиб - 1,6 мм, пятый сгиб - 3,2 мм, шестой сгиб - 6,4 мм, седьмой сгиб - 12,8 мм. Согласитесь, что 12,8 - это не так-то и много. Последняя складка соответствует 128 листам бумаги. Достаточно сложно сложить лист даже уже в 5 раз.

Но проблема на самом деле даже ни в этом. Проблема в том, что радиус сгиба в конечном итоге будет слишком большим, чтобы лист можно было сложить еще больше, не разорвав бумагу.

Представьте себе систему, которая состоит из слоёв. Например, тут очень хорошо подойдёт панель из вспененного материала, облицованного ПВХ. Такие панели активно используются для облицовки и утепления. Нам подойдёт любой аналогичный вариант, поэтому если этот материал вам не знаком, то представьте, что нечто относительно мягкое зажимается между жёсткими слоями.

Когда такую конструкцию пытаешься согнуть, то происходит интересный процесс. Слой ведут себя неравномерно и это более, чем очевидно. Тот слой, который оказывается снаружи угла будет не просто изгибаться и складываться. Он будет стремиться к растяжению.

Пока внутренней слой тонкий, то система будет изгибаться. Но когда внутри толщина слоя всё увеличивается, в какой-то момент наступит предел, где для получения складки нужно будет интенсивно растягивать внешний слой. Если материал податливый, то это не будет проблемой. Он просто деформируется. Примерно так повёл бы себя лист алюминия. Но бумага - это другой материал. Она практически не растяжима.

Соответственно, пока у бумаги хватает пластичности, она образует складку. Когда складка уже формироваться не может - она рвётся.

С механической точки зрения сложить бумагу уже не получится. Это действительно невозможно физически. Потому что бумагу нужно не складывать, а рвать. И рвать нужно по сути кусок фанеры, толщиной 12,8 мм. Сможете порвать такой кусок руками? Скорее всего нет.

Полезно отметить, что размер листа играет роль. Это оказывает влияние на минимальный радиус изгиба. Чем больше лист, тем меньше можно растягивать внешний слой. Поэтому 7 раз -это предел для листа офисного размера.

Лист бумаги большего размера можно сложить более 7 раз. Разрушители мифов однажды сложили лист бумаги размером с футбольное поле 11 раз.

Ну а как антипод тут поведёт себя какой-нибудь полимерный материал. Лист спасательного одеяла (одеяло из термомайлара) можно сложить минимум 12 раз руками. Толщина этих одеял всего 15 микрон. Пластичность этого материала высока и предел излома, который будет требовать порвать внешний слой, будет достигнут гораздо позже.

Такой простой процесс, а внутри спрятана столь интересная физика.

Проект "Геном человека" — международный научный проект по расшифровке и картированию всех генов человека. Начатый в 1990 году, он был завершен в 2003 году, определив последовательность примерно трех миллиардов пар оснований ДНК.

Результаты проекта революционизировали медицину, открыв путь к персонализированному лечению, генной терапии и лучшему пониманию наследственных заболеваний. Это один из самых амбициозных и успешных научных проектов в истории биологии.

Эту увлекательную беседу мы начнём с того, что обратимся к стандартному пониманию суперпозиции в обычной физике.

Обычная суперпозиция

В стандартном случае принцип суперпозиции означает, что если у вас есть несколько решений некоторого уравнения, описывающего физическую систему, то любая линейная комбинация этих решений также будет решением этого уравнения.

Звучит довольно путанно, но поможет простой пример. Представьте себе, что вы бросаете два камня в пруд. Каждый камень создает механические волны на поверхности воды. В тех местах, где волны от разных камней встречаются, они накладываются друг на друга (суперпозиционируются) или... если ещё проще...Складываются.

Можно смело сказать, что итоговая волна, которую вы видите на поверхности пруда, является результатом суперпозиции волн от каждого камня. Это линейная суперпозиция, потому что амплитуда результирующей волны в каждой точке является суммой амплитуд волн от каждого источника. Ну и важно отметить, что складывается оно по всем правилам математической обработки результата - плюс складывается с минусом, учитывается направление вектора и так далее. Некоторые почему-то притягивают сюда логику абсолютного значения.

И тут всё хорошо и логично. Но потом мы сталкиваемся с квантовой физикой. Там есть квантовая суперпозиция.

Определение квантовой суперпозиции и примеры

Это совсем другое понятие, хотя логика суммирования тоже может к нему применяться. Нам важно понимать что это такое, потому что суперпозиция - это база для всей квантовой механики.

Начнём с примера. Процитирую, пожалуй, классическое представление проблемы и не менее классический пример.

Представьте, что у вас есть монетка, которая крутится в воздухе. Пока она не упала, нельзя сказать, орёл там или решка – она как бы “и то, и другое сразу”. Вот это и есть квантовая суперпозиция!

В квантовой физике частицы (например, электроны) могут находиться в нескольких состояниях одновременно (например, иметь разный спин или энергию). Пока мы не измерили, в каком именно состоянии частица, она находится в “суперпозиции” всех возможных состояний. Только в момент измерения частица “выбирает” одно конкретное состояние.

Суперпозиция - это как “квантовая неопределенность” до момента наблюдения.

Осознать это в здравом уме не так-то и просто.

Кот Шрёдингера как пример безумия

Вот и Шрёдингер подумал, что это какой-то бред и привёл легендарный пример с котом. Да, я не устаю напоминать, что кот Шрёдингера был примером того, что квантовая физика - это безумие. Но в историю, как это часто бывает с событиями, он вошёл как милое животное, которое и живое и мёртвое.

Он предложил мысленный эксперимент. В закрытом ящике следует расположить кота и флакон с ядом. Флакон с ядом может быть разрушен, а зависит это от системы срабатывания, которая зависит от вероятности распада частицы. Мы умышленно подбираем такой вариант, когда это фифти-фифти или 50 на 50. Мы сможем узнать, что именно случилось с котом только в том случае, когда откроем ящик. Но до того момента кот сразу и живой, и мёртвый с равно вероятностью. Эксперимент иллюстрирует сразу и эффект наблюдателя, и состояние квантовой суперпозиции.

Квантовую позицию не представить в здравом уме

А теперь прочитайте это ещё раз и попробуйте перенести состояние фифти-фифти на обычную жизнь. Не получается? Именно так! Всё потому, что между квантовой физикой и физикой стандартной (которая нами легко воспринимается) существует серьезный барьер.

По сути любое квантовое событие рассматривается именно как кот в закрытом ящике. Я много раз поднимал эти темы на канале.

Состояние любой квантовой системы описывается квантовой или волновой функцией. Это база. И она не имеет определенного описания конкретного варианта или состояния системы.

Мы получаем результат только в случае наблюдения (парадокс наблюдателя). По сути дела это можно перефразировать, что конкретное состояние из множества вариантов проявляет себя только в момент взаимодействия с системой (это детектирование или что-то аналогичное). Такое взаимодействие принято называть коллапсом волновой функции.

И тут целая вереница интересных размышлений и разбора сопутствующих проблем (например про варианты, которые были у системы или про скрытые параметры). Но не будем пока отвлекаться. Всё это интересно, однако нам нужно познать квантовую суперпозицию.

Квантовая суперпозиция - это МАТЕМАТИКА

Очень важно осознать, что квантовая физика отталкивается от математики. Переносить туда знания о макромире не то, чтобы сильно правильно.

Квантовая суперпозиция - это математика и только потом попытка наложить её на физику.

Для того, чтобы в должной мере понимать проблему, полезно изучать историю физики. Но я упрощу вам задачу и сделаю это за вас. Вывод там один - почти все квантовые явления начинаются с математического анализа. Это не физика, в которой встречается математика, это математика, которую потом пытаются найти в реальности и даже частенько находят.

Пример наблюдения квантовой функции в реальности

Вот, например, в 1993 году Дон Эйглер и его коллеги из лаборатории IBM Almanden в Сан-Хосе придумали способ реализовать студенческую задачу про частицу в ящике в реальной жизни. Это как раз способ моделирования суперпозиции.

Используя методы манипуляции отдельными атомами (ранее использовавшиеся для написания «IBM» атомами на металлической поверхности и про это было на канале), Эйглер и его команда поместили 48 атомов железа на медный лист таким образом, чтобы образовать твердую стенку радиусом 7,1 нанометра. Затем они инжектировали электроны в эту яму. Используя сканирующий туннельный микроскоп, который может улавливать отдельные электроны с поверхности, они измерили плотность электронов в разных точках загона.

При разных уровнях заполнения загона электронами они могли визуализировать плотности электронов, связанные с отдельными волновыми функциями в загоне. Вы можете прочитать об этом в их оригинальной статье в журнале Science: Crommie, Lutz, and Eigler, Science 262, 218 (1993).

По сути это наблюдение загадочной волновой функции на практике, где электроны вели себя согласно расчёту.

Получается, что как-то доходчиво представить математическую суперпозицию в терминах стандартной физики очень сложно. Механику сюда не притянуть. Лучшим примером остаётся монетка в воздухе, но и тут не всё так просто.

В классической механике объекты всегда имеют определенные значения своих свойств (например, положение или скорость). Суперпозиция просто описывает, как комбинируются значения этих свойств от разных источников.

В квантовой механике, как мы уже обсуждали, суперпозиция означает, что объект не имеет определенного значения свойства до момента измерения. Он находится в “смеси” всех возможных значений. Это принципиальное отличие, которое делает квантовую суперпозицию гораздо более загадочной и контринтуитивной, чем классическую.

Это говорит лишь о том, что не зря квантовые системы отталкиваются от математики, накладывая расчётные состояния на реальность. И можно было бы плеваться и говорить, что это не настоящая физика, но примеров, когда это работает успешно, вполне хватает. Например, в вашем устройстве, на котором вы сейчас читаете текст, есть транзисторы с квантовым туннелированием и это работает.

Дальше нам остаётся спорить про выбор конкретных состояний или про существование истинной случайности, про хаос или детерминированную, но сложную математическую модель и про то, что происходит при детектировании частицы в опыте Юнга. Но это уже совсем другая история.

Открытие бозона Хиггса в 2012 году стало одним из самых значительных достижений современной физики. Эта элементарная частица, предсказанная еще в 1964 году, является ключом к пониманию того, как устроена материя и почему объекты во Вселенной обладают массой. Попробуем разобраться в этом удивительном явлении, не прибегая к сложным формулам и заумным терминам.

Загадка массы во Вселенной

В физике долгое время существовал парадокс: почему одни частицы имеют массу, а другие (например, фотоны) нет? Откуда вообще берется масса? Этот вопрос мучил ученых десятилетиями, пока не появилась идея о существовании особого поля, пронизывающего всю Вселенную — поля Хиггса.

Механизм поля Хиггса

Поле Хиггса — это особое квантовое поле, заполняющее все пространство Вселенной. Различные элементарные частицы взаимодействуют с этим полем с разной интенсивностью. Некоторые частицы, такие как фотоны, практически не взаимодействуют с полем Хиггса и потому не имеют массы. Другие частицы активно взаимодействуют с полем, и именно сила этого взаимодействия определяет их массу — чем сильнее взаимодействие, тем больше масса частицы.

Что такое бозон Хиггса?

Бозон Хиггса — это квантовое возбуждение поля Хиггса, элементарная частица, которая является своеобразным проявлением этого поля. При столкновении частиц высоких энергий возникают условия, при которых поле Хиггса может локально передать часть своей энергии, порождая бозон Хиггса.

Эта частица крайне нестабильна и практически мгновенно распадается на другие частицы, что долгое время делало невозможным ее экспериментальное обнаружение.

Значение для современной физики

Без поля Хиггса и его бозона существование материи в известной нам форме было бы невозможно: все частицы двигались бы со скоростью света, не образуя ни атомов, ни молекул. Именно благодаря полю Хиггса во Вселенной существуют звезды, планеты и сама жизнь.

Примечательно, что сами физики не приветствуют популярное название "частица Бога", данное бозону Хиггса журналистами. Они предпочитают называть его просто бозоном Хиггса, в честь одного из ученых, предсказавших его существование — Питера Хиггса (29 мая 1929 года — 8 апреля 2024 года).

Экспериментальное обнаружение

Поиск бозона Хиггса стал одной из самых сложных задач в истории физики. Для этого был построен Большой адронный коллайдер — самый мощный ускоритель частиц в мире. В нем протоны разгоняются почти до скорости света и сталкиваются друг с другом, создавая условия, похожие на те, что были сразу после Большого взрыва. При этих столкновениях высвобождается колоссальная энергия, достаточная для рождения бозона Хиггса.

Бозон Хиггса живет всего лишь одну секстиллионную долю секунды, почти мгновенно распадаясь на другие частицы. Обнаружение этой частицы происходит путем тщательного анализа продуктов распада в детекторах коллайдера — сложнейших устройствах, способных фиксировать мельчайшие следы взаимодействия частиц. Именно таким образом физики получают экспериментальные доказательства существования бозона Хиггса.

Триумф науки

Открытие бозона Хиггса стало триумфом человеческой мысли, технологий и международного сотрудничества. Оно показало, что даже самые смелые теоретические предсказания, основанные на математических расчетах, могут найти подтверждение в реальности при наличии достаточного упорства, технологических возможностей и финансовых ресурсов.

Читайте также:

• Из чего состоят электроны?

• Почему электрон не падает на ядро?

• Прорыв в физике: впервые обнаружены топ-кварки в столкновениях ионов свинца.

Вся теория прочности материалов строится на поиске какого-то дефекта в его структуре. Если материал, например, начал ломаться под нагрузкой, то это означает, что какое-то несовершенство в его строении оказало фатальное влияние и произошло разрушение.

Процессы тут описываются довольно разнообразно, но я предлагаю акцентировать внимание на металлических кристаллических материалах. Там всё линейно и легче представить, а общая идея будет одинаковой во всех системах и типах конструкций материалов.

Кристаллический - это значит, что атома металла упорядочены некоторым стандартным образом и картинка их пространственного расположения повторяется с некоторым периодом. Тут хорошо вспоминать "кубик" с уроков химии.

Теперь представьте, например, что на раме вашего любимого велосипеда образовалась макротрещина. Макро - потому что мы уже видим её глазами и предполагаем, что дальнейшая эксплуатация рамы может привести к неожиданной поломке в самый неподходящий момент.

Трещина обычно появляется или из-за превышения допустимой нагрузки, или из-за усталостного износа. Причин на самом деле тут может быть больше, но мы опять-таки всё упрощаем. При этом металл, из которого сделана велосипедная рама, имеет кристаллическое строение.

Во всём виноват дефект

Как материаловед опишет вам причину появления трещины и по сути произошедшее разрушение? Ну поскольку мы условились, что это металлический кристаллический материал, то отталкиваемся от дислокаций.

Дислокациями называется линейный дефект, который образуется из-за того, что (теперь внимательно!) в какой-то момент упорядочивание атомов в структуре оказалось дефективным. Скажем, всегда у нас получался стандартный кубик, а тут оказалось, что вместо 4 атомов на ячейку пришлось всего 3. Система при этом всё равно образовалась и металл получился. Но при этом появилась "слабая" плоскость. Если нагрузка придётся на эту точку, то дислокация "поедет" по всей структуре и в итоге образуется сначала микротрещина, а потом и макро.

Тут можно сломать голову над тем, какую ассоциацию должен использовать человек, мало знакомый с азами материаловедения. Но я предлагаю представить вам самодельный мостик через ручеёк.

Пусть он состоит из трёхметровых досок и имеет длину 3 метра. Пускай 7 досок у нас будет нужной длины, а восьмая доска короче на 10 сантиметров. Она вроде как выполняет свою функцию и кое-как лежит на своем месте. Но если наступить именно на эту доску, то она провалится, тогда как остальные доски выдержали бы.

Эта дефектная доска и будет дислокацией в случае кристалла.

Процесс упрочнения металлического изделия обычно строится на попытке играться с такими дефектами. Например, дислокациям создаются разные барьеры из других дефектов и невозможность перемещения приводит к упрочнению системы. Примерно так работает наклёп. Это когда механически воздействуют на образец с целью его упрочнения - можно бить по нему молотком или обрабатывать дробью.

Ну и как промежуточный итог отмечу, что дефектов в строении бывает невероятное множество. Примесные атомы, дислокации, вакансии, атомы замещения и куча других.

Так вот вся эта длинная речь была подводкой к нашему основному вопросу. Однажды меня спросил: Если все проблемы от этих дефектов, то почему нельзя пойти простым путём и сделать материал без таких дефектов? И вот тут начинается самое интересное.

Идеальный материал - это мечта

Сделать бездефектный материал физически невозможно.

Это примерно как попытаться в реальности создать абсолютный вакуум. Сколько не старайся, а всегда там что-то да будет болтаться. Это может быть квантовая пена и результаты квантовых флуктуаций или обрывки обычных частиц. Но пустоты не получится никогда и абсолютный вакуум всегда будет чем-то из серии физической идеализации для упрощения расчёта.

Вот такая дичь творится в якобы пустоте. Частиц рождаются и пропадают, всё время что-то булькает

Точно также и идеальный кристалл для материаловеда будет чем-то типа недостижимого абсолюта.

Само собой, такие работы проводились, но их провал был ожидаемым и объясняется физикой строения материи. Например, очень активно прорабатывалась тема создания монокристаллов. Это кристалл без границ зерен. Но полноценное их использование так и осталось чисто гипотетическим.

Монокристалл удалось получить, но было не ясно, как это использовать. В лабораторных условиях система росла идеальной, да и то до некоторого предела. А дальше у нас получался "кусок материала" из которого нужно было вырезать, например, шестерню. При попытках обработки идеальная структура начинала плыть. В итоге монокристаллы стало возможным использовать только в электронике и прочих аналогичных системах. Да и то удалось лишь избавиться от сугубо "механических" неточностей конструкции.

Почему же всё так печально?

Причин неудачи в поиске идеального материала очень много. Давайте опишем самые очевидные и простые.

Представьте себе процесс формирования металлических кристаллов. Один атом присоединяется к другому и образуется связь. Я тут всегда привожу в пример неокуб. Он очень хорошо позволяет визуализировать такие вещи.

Силы взаимного притяжения заставляют атомы сближаться и они входят в электростатическое взаимодействие. Но этому процессу препятствует взаимное отталкивание электронных оболочек. Получается этакое равновесие - атомы достаточно сблизились и притягивают друг друга с достаточной силой, чтобы не оторваться, но не сталкиваются друг с другом потому что ещё и отталкиваются.

Такая пара частичек болтается в пространстве и встречает ещё один атом металла.

При подходящих условиях этот атом тоже "приклеится" к уже существующей системе. Силы взаимодействия перераспределятся и получится, что у нас есть баланс сил уже между тремя атомами металла, которые не могут оторваться и не могут окончательно сблизиться.

Процесс повторяется множество раз и выстраивается как раз то, что мы называем кристалликом.

И теперь представим, что болталась эта конструкция из группы атомов металла в пространстве, а потом атомы металла вдруг кончились.

Конструкция из группы атомов летает свободно и ничего больше не происходит. Но рано или поздно она встретит такую же другую конструкцию. Они начнут притягиваться друг к другу посредством гравитационного и электростатического взаимодействий и в какой-то момент образуют группу. Получится два кристаллика, что в микроскопе будет выглядеть как два зёрнышка.

В идеальных условиях эти зёрна бы объединились абсолютно идеально. Но мы-то с вами в реальной Вселенной. Там происходит что угодно.

На атомы и системы из атомов влияют самые разные силы: могут подействовать магнитные силы, может повлиять простая механика, может оказать воздействие солнечный ветер. Факторов бесконечно много. Это приводит к тому, что кристаллики срастаются не идеально, а криво-косо.

Это как представить, что на лету встретились два абсолютно идеальных снежка. При том, что форма их правильная, множество воздействий всё равно не позволят слипнуться им абсолютно ровно и идеально.

Примерно также это работает и с формированием самого единичного кристаллика или ячейки, если правильно. Атомы будут выстраиваться идеально ровно до тех пор, пока что-то не произойдёт.

Мимо может пролететь комета или какой-то электрически заряженный объект. Более того, влияет и сама внутренняя энергия атомов. В каких-то случаях у атома она высокая и он находится в активном тепловом движении. Когда-то атомы наоборот практически неподвижны. И когда такие противоположности сталкиваются, то образуется дефект. Не хватит у группы атомов энергии и вместо 4 атомов на ячейку получится три. Просто потому, что мимо пролетающий атом был настолько быстрым, что оторвался от системы, которая его притягивала.

Ну а потом эта этажерка из трёх атомов встретила в пространстве этажерку из пяти атомов и всё это соединилось. Согласитесь, получившаяся система далека от идеала.

Всё есть хаос

Самая важная мысль тут, что не стоит рассматривать взаимодействия атомов и их групп как идеальный процесс, который существует в изолированной системе. На частиц действует невероятное количество факторов. Мы разобрали лишь один и самый простой.

Мир частиц только на бумаге красивый и идеальный. На практике это хаотичный бульон в котором кое-как происходит некоторое упорядочивание. Поэтому удивительно было бы увидеть идеальный кристаллический материал, нежели чёрти-что с кривой структурой и неимоверным количеством дефектов. Все эти красивые ровные линии и упорядоченные картинки - результат очень сильного упрощения и идеализации. В реальности такого нет.

Даже на уровне макромира все машины едут по дороге не идеально, а каждая как может. Вот кто-то стоит на обочине, а вот машина летит быстрее потока. Ну а что, если посмотреть на муравейник? Там всё ещё интереснее. Тьма существ, которые управляются непонятно какой логикой.

Всё это сводится к логике хаоса. В невероятном хаосе из постоянных флуктуаций в какой-то момент формируется упорядоченная система, но влияние хаоса настолько сильное, что не о каких ровных линиях говорить нельзя.

И да, если вам нужны дополнительные занятия по физике материалов, то пишите на почту или в телегу проекта.

Обязательно подпишитесь на Telegram

При обсуждении научных открытий часто можно услышать фразу "это всего лишь теория", которой оппонент пытается обесценить научные знания. Но такое высказывание демонстрирует глубокое непонимание того, что в науке означает слово "теория".

© digitalzombie.com.au

Два разных значения

В повседневной жизни слово "теория" используется для обозначения догадки, предположения или непроверенной идеи.

"У меня есть теория, почему соседская собака лает по ночам" — вот типичный пример бытового использования этого слова.

Однако в науке "теория" имеет совершенно другое значение. Научная теория — это тщательно проверенное, подтвержденное множеством доказательств объяснение определенного аспекта природы. Это не догадка, а результат многолетних исследований, экспериментов и наблюдений.

Путь от гипотезы к теории

В науке путь к теории начинается с гипотезы — обоснованного предположения, основанного на имеющихся знаниях и наблюдениях, которое можно проверить. Именно гипотеза — хотя она тоже опирается на научные данные — ближе к бытовому пониманию слова "теория".

Чтобы гипотеза превратилась в теорию, она должна:

• Пройти многократную экспериментальную проверку;

• Объяснять существующие наблюдения;

• Иметь предсказательную силу — способность предвидеть результаты будущих экспериментов;

• Выдержать критику научного сообщества;

• Согласовываться с другими установленными научными знаниями.

Примеры научных теорий

Некоторые из самых надежных научных знаний называются теориями:

• Теория эволюции;

• Теория относительности;

• Квантовая теория;

• Клеточная теория;

• Теория тектоники плит.

Каждая из этих теорий подкреплена огромным количеством доказательств и успешно применяется на практике.

Почему это важно

Когда кто-то говорит "это всего лишь теория", он:

• Демонстрирует непонимание научного метода;

• Необоснованно ставит под сомнение надежные научные знания;

• Может способствовать распространению антинаучных идей и введению людей в заблуждение.

Научная теория в действии

Научные теории — это не просто абстрактные идеи. Они:

• Опираются на обширную базу экспериментальных данных и наблюдений;

• Проходят многоступенчатую проверку научным сообществом;

• Постоянно подтверждаются новыми исследованиями;

• Являются основой современных технологий и инноваций.

Например, без теории относительности Эйнштейна не работали бы GPS-навигаторы, а без квантовой теории у нас не было бы современных компьютеров и смартфонов.

Читайте также:

• В поисках идеальной вселенной: наша — не самая эффективная для возникновения жизни?

• Просто о сложном: гиперновая.

• Экзотическая гипотеза предполагает, что на Земле, возможно, скрывается неизвестная технологически развитая цивилизация.

Для ЛЛ (Лига Ленивых) - проматывайте вниз и любуйтесь 11 минутным роликом

Для ЛЛ (Лига Любознательный) - читаем длинно текст без картинок, раскрывае спойлер, ходим по ссылкам.

О жизни, в привычном нам виде (включая экстремалофилов, которым и кислород не нужен, не нужен солнечный свет и т.п.. Т.е. то, что мы уже видели у нас).

Только вот речь пойдёт не о нашей солнесной системе, а об экзопланетах. Изучать их очень сложно, только в редких случаях удаётся узнать у таких планет спектр атмосферы.

Лирическое отступление:

Например, "планета железных дождей" WASP-76b, которая крутится очень близко (0.033 а.е.) к своему красному карлику, крутится в приливном захвате (нет смены дня и ночи, это как Луна находящаяся в таком же захвате - повёрнута всегда одной стороной к нам), горячая сторона разогревается до 2,500 ± 200 K .

Есть такое понятие как  зона обитаемости - это расстояние от звезды, где может существовать жизнь. Взята за основу Земля - считается, что она в середине этой зоны. Если планета за её пределами, то и рассматривать как кандидата на жизненесущую планету не стоит. Есть такой сборный параметр как ESI (Earth Similarity Index)

И вот я увидел инфу про Тигарден b

Но планетка весьма примечательна. Нашли её не транзиентным методом, а доплеровским (о-о-очень точно фиксируют изманения спектра звезды, а так как планеты её "качают", хоть и практически незаметно, но в спектре можно увидеть колебания основных линий излучения).

Крутится она близко, на расстоянии в 0.025 а.е. (это чуть ли не в десяток раз ближе чем Меркурий с Солнцем) - это не помешает зародться жизни. Год равен 4 с половиной дней (блин, да тут же новогоднюю ёлку даже выкидывать не придётся). Масса на 5% больше Земли а радиус отличается на доли процента, т.е. и сила тяготения почти такая же как у Земли.Предполагают схожее с нашей Землёй строение, а значит наличие защитного магнитного поля.

Правда она горячее - от карлика планета получает на 15% больше энергии чем мы и, по расчётам, средняя температура там +28 цельсия.  Т.е. могут существовать океаны жидкой воды. Бактериям такой режим вполне комфортен Увы, спектр атмосферы получить не могём - методы и техника не доросла ещё.. А вот от этого как раз и зависит реальная температура поверхности (атмосфера из метана и/или CO2 может превратить планету в нашу Венеру, а вот если там облака воды (пара) - те наоборот могут сильно отражать свет звезды, и средняя температура будет более комфортной).

Ну а теперь про косяки красных карликов. В их зоне обитаемости разве что только газовые гиганты могут сохранить свой собственный момент вращения - остальное находится слишким близко и захватывается в приливной захват - как Луна повёрнута одной стороной к звезде. Как я уже написал под спойлером - климат там будет интересный (на одной стороне "сахара", а на другой стороне планеты арктика без света вообще). Ну и красные карлики сами по себе не подарок - у них очень (в десятки раз превышающие солнечные) выбросы плазмы и магнитные бури.  Если и есть там жизнь, то, либо в узкой полосе экватора, либо в океанах...

🧲 Есть два интересных и довольно распространенных вопроса:

- Что будет, если сломать магнит на две части? Сохранятся ли его полюса такими же?

- И что это за такая волшебная зона между двумя частями магнита, где синяя часть отделяется от красной? Может быть там какая-то хитрая точка с интересной структурой?

Ответить на эти вопросы совсем не сложно, если знать классическую теорию формирования магнитных свойств. Про неё и поговорим в новом ролике. И в процессе беседы внезапно придём к... магнитному монополю.

🧲Смотрим ролик на ДЗЕНе, если вам сломали Тубчик (https://dzen.ru/video/watch/6730abb25c020758f9832ec4)

Всем привет! Это мой первый пост на Вомбате, созданный вручную. Пишу серию постов Происхождение экономических систем путём естественного отбора, где сравниваю их эволюцию с происхождением биологических видов на основе системного анализа и научного метода исследования. В моем профиле есть предыдущие посты, перенесенные автоматически. Кто интересуется развитием общественно-экономических формаций, подписывайтесь!

Баланс интересов в международных взаимодействиях представляет собой тонкое равновесие между политическими, экономическими и культурными приоритетами различных государств и международных организаций. Этические аспекты этих взаимодействий становятся особенно важными в условиях глобализации, где решения, принимаемые одной стороной, могут иметь далеко идущие последствия для других. Этот баланс достигается через сложную систему переговоров, компромиссов и взаимных уступок, которые направлены на минимизацию ущерба и максимизацию пользы для всех сторон.

Одним из ключевых этических вопросов является справедливое распределение ресурсов. Развитые страны часто располагают большей долей мировых богатств и технологий, что позволяет им диктовать условия международной торговли и инвестиций. При этом развивающиеся страны оказываются в менее выгодном положении, сталкиваясь с долговой зависимостью и экологическими вызовами. Например, споры вокруг экологических стандартов часто показывают, как сложно совместить экономическое развитие и сохранение окружающей среды. Развитые страны требуют ужесточения экологических норм, но развивающиеся страны возражают, указывая на их нужду в использовании более дешёвых и доступных технологий.

Ещё одним важным аспектом является использование технологий в международных отношениях. Современные цифровые инструменты создают новые возможности для сотрудничества, но также открывают двери для неравенства и контроля. Например, использование больших данных для анализа рынков и прогнозирования политических процессов даёт конкурентное преимущество странам с высокоразвитой технологической инфраструктурой. Это вызывает обеспокоенность по поводу справедливости таких процессов и требует внедрения этических стандартов в цифровой сфере.

Политическая независимость и культурное разнообразие также находятся под давлением глобализации. Многосторонние соглашения и международные организации, такие как Всемирная торговая организация или Международный валютный фонд, нередко обвиняются в том, что их решения ущемляют национальный суверенитет и игнорируют локальные культурные особенности. Это особенно заметно в случаях, когда условия международной помощи или кредитов предполагают радикальные реформы, которые могут не соответствовать ценностям или историческим традициям стран-реципиентов.

Баланс интересов в международных взаимодействиях требует постоянного переосмысления этических основ и внедрения механизмов, которые позволяют учитывать интересы всех участников. Успех таких инициатив зависит от готовности государств и корпораций признавать взаимозависимость и стремиться к долгосрочным решениям, которые обеспечат устойчивость глобальной системы.

Предыдущий пост: Глобальная экономика как единый организм

Продолжение: Будущее глобального сотрудничества: переход к плановой мировой экономике

Этот пост входит в Часть 6. Кооперация и конкуренция

Описание взаимодействия экономических систем в глобальном масштабе. Роль международной торговли, альянсов и экономических санкций в формировании новых моделей. Сравнение с экосистемами, где виды конкурируют и сотрудничают.

Серия Происхождение экономических систем путём естественного отбора

Будущее глобального сотрудничества в условиях нарастающих вызовов современности требует перехода к более интегрированным экономическим моделям, среди которых плановая мировая экономика выглядит перспективным, хотя и сложным для реализации решением. Главной предпосылкой для такого подхода является необходимость справедливого распределения ограниченных ресурсов, минимизации экономических неравенств и решения глобальных проблем, таких как изменение климата, энергетическая безопасность и продовольственная нестабильность.

Современные технологии, такие как искусственный интеллект, системы больших данных и распределённые реестры, дают возможность создать более прозрачные и эффективные механизмы планирования. Такие системы могли бы учитывать сложные взаимосвязи между различными секторами экономики, регионами и участниками международной торговли. Например, с помощью алгоритмов можно прогнозировать потребности в ключевых ресурсах, распределять их с учётом экологических и социальных факторов, а также избегать избыточного производства, которое приводит к растрате природных богатств.

Эпидемия COVID-19 показала, насколько взаимозависимы мировые экономики, и как быстро могут быть нарушены существующие цепочки поставок и механизмы координации. В этом контексте переход к плановой мировой экономике мог бы создать резервные структуры и устойчивые системы реагирования, которые снизили бы последствия таких кризисов. Например, создание глобального фонда медицинских ресурсов, управляемого в рамках плановой системы, позволило бы более эффективно распределять вакцины и оборудование в условиях пандемий.

Однако переход к подобной модели потребует значительных усилий в политической и социальной сферах. Существующие элиты, привыкшие к рыночной конкуренции, могут оказать сопротивление, опасаясь потери контроля над капиталом и ресурсами. Более того, разные культуры и системы ценностей создают дополнительные барьеры, усложняя процесс глобального согласования экономических решений.

Плановая мировая экономика представляет собой не только способ борьбы с современными вызовами, но и новую парадигму сотрудничества, основанную на согласии, солидарности и учёте интересов каждого участника. Её успешная реализация зависит от способности человечества преодолеть существующие разногласия и поставить долгосрочные общие интересы выше сиюминутной выгоды отдельных групп.

Предыдущий пост: Баланс интересов: этические аспекты международных взаимодействий

Продолжение: Часть 7. Искусственный отбор: плановые экономики - Эволюция плановых экономик: от первых экспериментов к современным моделям

Этот пост завершает Часть 6. Кооперация и конкуренция

Описание взаимодействия экономических систем в глобальном масштабе. Роль международной торговли, альянсов и экономических санкций в формировании новых моделей. Сравнение с экосистемами, где виды конкурируют и сотрудничают.

Серия Происхождение экономических систем путём естественного отбора

Кто интересуется развитием общественно-экономических формаций, подписывайтесь!

Что бы им стать надо жрать больше пищевых красителей (шутка).

Физики и биологи из США сделали кожу живых мышей прозрачной при помощи раствора красителя тартразина (жёлтый пищевой краситель E102) в воде.

Его сильно поглощающие свет молекулы изменяли показатель преломления раствора, что приводило к уменьшению контраста в показателях преломления между водой и липидами, обратимо делая биологические живые ткани прозрачными. Среди прочего, ученым удалось сделать прозрачным живот живой мыши, что позволило напрямую наблюдать за внутренними органами, говорится в статье опубликованной в журнале Science.

Группа ученых под руководством Хуна Госуна (Guosong Hong) из Стэнфордского университета смогла сделать биологические ткани живых мышей прозрачными. Исследователи обнаружили, что с этой задачей справляются растворы молекул с высоким коэффициентом поглощения света, например, водный раствор пищевого красителя тартразина.

Чтобы проверить способ на практике, ученые нанесли раствор тартразина на выбритую кожу головы живой мыши и использовали лазерную спекл-контрастную визуализацию (ЛСКВ) ( хм. долго искал что это такое - простыми словами в кровь или лимфу добавляют безвредный контрастный краситель, что-то вроде рентгеноскопии, но только в видимом диапазоне), чтобы рассмотреть кровеносные сосуды в головном мозге. Такая процедура обычно требует удаления кожи головы из-за ее непрозрачности, а обычная визуализация выбритой головы мыши не выявила никаких интересных особенностей, зато после нанесения раствора сосуды стали видны. Аналогично ученые показали возможность применения раствора для визуализации органов в брюшной полости мыши. Прозрачный живот мыши позволил им напрямую наблюдать за внутренними органами, включая печень, тонкую кишку, слепую кишку и мочевой пузырь, при этом не потребовалось никакое дополнительное оборудование. Кроме того, авторы отмечают, что эффект полностью обратим — достаточно смыть водой нанесенный раствор.

Вот, что получается, когда сотрудничают абсолютно разные научные дисциплины.

Основной источник текста и картинок

З.Ы. Абзацы с техническими деталями я преднамеренно опускал, что бы не перегружать мозг читателя.