Летом 2022 года я опубликовал на Хабре статью «Как и зачем создавать вселенную в лаборатории», которую задумывал исключительно в качестве оммажа великому космологу и мыслителю Андрею Дмитриевичу Линде, сыну одной из последних ночных ведьм, покинувших наш мир. Но с тех пор я иногда возвращался к мыслям о том, насколько сложные физические процессы в принципе поддаются лабораторному моделированию, и что нам могут подсказать такие опыты. Сегодня я расскажу об амбициозных и пока не слишком удачных попытках смоделировать проходимую червоточину в виде компьютерной симуляции. Червоточина (wormhole), также называется «кротовая нора» или «мост Эйнштейна-Розена». Такая гипотетическая структура могла бы связывать произвольно удалённые друг от друга точки пространства-времени, если бы была проходимой. При этом, искусственная червоточина была бы очень интересна сама по себе, так как могла бы подсказать способ унифицировать гравитацию с другими взаимодействиями Стандартной Модели, в конечном счёте — объединить квантовую и классическую физику.

В 1987 году вышла дебютная научно-популярная книга Джеймса Глика «Хаос. Создание новой науки», впервые опубликованная на русском языке в переводе издательства «Амфора» и выложенная здесь. Эта книга оживила интерес к теории самоорганизующихся систем, сформулированной в середине XX века в работах Германа Хакена (1927-2024) из Штутгартского университета, посвящённых синергетике. Смежные исследования по физике неравновесных систем принадлежат Илье Романовичу Пригожину (1917 - 2003),  франко-американскому физику российского происхождения. В основе этих работ лежит идея о том, что существуют такие системы, нарастающая энтропия в которых постепенно выравнивается, и общая структура системы остаётся относительно неизменной, несмотря на то, что в отдельных частях системы энтропия продолжает нарастать. В том же 1987 году появилось удивительное исследование Пера Бака, Чао Танга и Курта Визенфельда, в котором они описали модель песчаной кучи.    

Феномен связан с изучением и моделированием самоорганизующихся систем и их устойчивости, а также смыкается с исследованием фракталов, степенных рядов и клеточных автоматов. В контексте фракталов эту тему рассматривал на Хабре уважаемый Андрей Заболотский @Browning в статье «Фракталы в песках или больше трёх не собираться». Если желаете вместо моего текста почитать строгое, но вполне популярное и увлекательное изложение данной темы — отсылаю вас к статье уважаемого Никиты Калинина «Песочная модель», размещённой на сайте МФТИ. Под катом я расскажу, как эта модель работает и какие неожиданные вопросы подбрасывает.

Меня довольно смущает плохо замаскированная эмерждентность окружающего мира, причём не только пространства, но и времени. Ранее я не мог не высказаться о знаменитом эксперименте с двумя щелями, а также о некоторых парадоксальных свойствах субатомного мира. Например, о том, что протон, по-видимому, самопроизвольно не распадается вообще, а нейтрон не распадается только в составе атомного ядра — в свободном же состоянии период полураспада нейтрона составляет около 10 минут. Как я ещё раньше упоминал в статье «Вы снова здесь, изменчивые тени», можно каким-то рациональным образом обосновать подобные факты, если допустить, что элементарные частицы – это тени четырёхмерных объектов, однако, это скорее фантазия, чем гипотеза. Сегодня же я хочу рассказать ещё об одних удивительных фермионах, зафиксированных в ушедшем 2024 году и названных «электронами Дирака». Электроны Дирака приобретают массу, лишь будучи в движении, и догадки о сути их природы, возможно, потребуют уточнить наши представления об электронах и фотонах.

Среди наиболее удачных редакционных материалов Хабра, вышедших в начале этого года, была и переводная статья уважаемого @SLY_G «Энтропия — это мера того, как мало мы на самом деле знаем». Незадолго до того мне попадалась на глаза ещё одна переводная статья, вышедшая в корпоративном блоге издательства «Питер» рекламирующая книгу «Пространство, время и движение» Шона Кэрролла и также посвящённая совершенно различным трактовкам энтропии, но в данном случае с акцентом на энтропию чёрных дыр. Поэтому я решил оперативно высказаться об ещё одной малоизвестной концепции, сформулированной всего около полутора лет назад и рассматривающей энтропию в необычном прикладном аспекте — как инструмент для проектирования новых материалов и прогнозирования их потенциальных свойств. 

В Рунете осталась практически незамеченной интересная теория, предложенная летом 2023 года исследователями из Пенсильванского университета под руководством Зи-Ку Лю. В своей статье авторы попытались ответить на вопрос о том, почему в некоторых материалах объём вещества уменьшается при повышении температуры. Практическая ценность этого вопроса заключается в проектировании материалов, которые могли бы сочетать в себе свойства ферромагнетиков и парамагнетиков, чтобы, к тому же, эти материалы можно было управляемо переключать между такими состояниями. В термодинамике известна формула, согласно которой производная объёма относительно температуры (термическое расширение) равна по модулю производной энтропии относительно давления. Эта закономерность подтверждается эмпирически, но формального объяснения не имеет. Поиск ответа на этот вопрос позволил учёным наметить очертания теории, которую они назвали «центропией». Центропия пока развивается в рамках вычислительной термодинамики, но в случае удачного развития поспособствует точному проектированию новых материалов и созданию материалов с заданными свойствами. В дальнейшем она открывает перспективы создания целого «генома материалов» — множества данных не менее масштабного, чем Геном человека.

Одна из самых больших дискуссий в моём блоге на Хабре развернулась под статьёй «Укрощение кислорода и подводные камни терраформирования», опубликованной в апреле 2023 года (+69, 15k просмотров, 237 комментариев). В этой статье я затрагивал, в том числе, и тему «кислородной катастрофы», то есть, крайней губительности кислорода для первых анаэробных организмов. Об эволюционном смысле кислородной катастрофы подробно рассказывает знаменитый популяризатор науки Сергей Ястребов в статье «Кислородная революция и Земля-снежок», вышедшей в 2016 году в журнале «Химия и жизнь». Тема кислородной катастрофы на Хабре исследована слабо (но затрагивается в ещё одной чрезвычайно удачной статье «Мы уникальны. И, вероятно, одиноки», которую уважаемый @Barrayar опубликовал в блоге компании VK), поэтому заинтересовавшихся ею отсылаю, прежде всего, к статье господина Ястребова. Но здесь я затрону смежный вопрос, всерьёз интересующий современных астробиологов: а как быть с тем, что первая жизнь на Земле образовалась в практически бескислородный период, при отсутствии озонового слоя? Модели, описывающие роль ультрафиолета на ранних этапах биологической эволюции, сегодня даже заставляют выделять специфическую «ультрафиолетовую зону обитаемости» и присматриваться к доле ультрафиолетового излучения в спектре звёзд M и K (красных и оранжевых карликов). О соотношении убийственной и живительной роли звёздного ультрафиолета поговорим под катом.   

За всё время существования моего блога на Хабре одна из самых забавных астрофизических публикаций вышла в июле 2023 года. Она называлась «Зима наступает. Возможные астрофизические объяснения климатического хаоса в Вестеросе», и в ней я разобрал некоторые гипотетические причины (связанные с инсоляцией и небесной механикой), которые могли бы приводить к неограниченно долгим и внезапно наступающим похолоданиям в известном фэнтезийном мире, придуманном Джорджем Мартином. Времена года — интереснейшая черта земного климата, и в Солнечной системе смена сезонов также достоверно зафиксирована на Марсе, а в специфической форме — и на газовых гигантах, в частности, на Юпитере. Периодичность и продолжительность времён года определённо должна коррелировать с эксцентриситетом орбиты и с наклоном оси планеты. Поскольку вся земная биосфера функционирует в тесной взаимосвязи со сменой времён года, предполагается, что выраженная сезонность может быть биосигнатурой.

По-моему, в этом блоге ни разу не упоминался свитер. Исправим данное упущение.

Повсеместное проникновение Интернета Вещей способствует разработке различной гибкой электроники. В основном речь идёт о развитии жидких кристаллов и гибких дисплеев на их основе. Но существует и менее известное направление, которое уже вскользь упоминалось на Хабре. Это производство умных волокон и умных тканей, позволяющих внедрять датчики и дисплеи в одежду. Уже в 2021 году выпускались медицинские датчики, наклеиваемые на кожу и позволяющие одновременно измерять кровяное давление и биохимические показатели. Летом 2022 года я публиковал на Хабре статью «Умные бронежилеты и введение в текстронику». Текстроника – это передовая инженерная дисциплина, изучает создание гибридных материалов, сочетающих черты текстиля и электроники. Оформилась в середине прошлого десятилетия, одна из первых популярных статей на русском языке, которую мне удалось найти, «Многофункциональный текстиль и умная одежда» вышла в 2016 году. Сегодня я расскажу о некоторых новых разработках в этой области, обеспечивающих не только снятие и отображение простейших биометрических данных, но и полноценный обмен информацией, обмен энергией, а также обрисую перспективы использования таких материалов и метаповерхностей.

Вот уже более десяти лет прошло с тех пор, как я активно переводил научно-популярные книги. Далеко не сразу в их титрах стала появляться моя фамилия, но в тот период меня это мало волновало. Я очень хотел научиться издательскому делу, в целом заниматься просвещением и иметь ранний доступ к максимально свежим научно-популярным книжкам. В тот период я уже не первый год сотрудничал с Дмитрием Гурским, который готовил в одной из своих ранних компаний «Ideanomix» макеты для крупных российских издательств, в частности, «ЭКСМО». Именно от него весной 2011 года я получил в перевод одну из самых необычных книг в моей практике. Написал её кембриджский профессор Джон Бэрроу (1952-2020), и в оригинале она называлась «Cosmic Imagery». Только в 2014 году переведённая книга вышла в издательстве «ЭКСМО» под названием «История науки в знаменитых изображениях».

Наверное, именно эта книга, настолько же эклектичная, насколько и богато иллюстрированная, предвосхитила мой интерес к Хабру, вернее, к той его части, которая впоследствии стала называться «Гиктаймс» (и вновь влилась в «Хабр»). Сегодня я расскажу о наиболее запомнившихся мне сюжетах из этой книги и о том, какой огромной ценностью обладали научные иллюстрации сотни и тысячи лет назад.

На исходе 2021 года я опубликовал в этом блоге перевод статьи Шона Раймонда (Sean Raymond) «Гипотетическая звёздная система с 416 планетами в зоне обитаемости». Автор создал компьютерную симуляцию, демонстрирующую подобное астроинжереное сооружение, создатели которого попытались бы упаковать максимально возможное количество планет земного типа на комфортном расстоянии от звезды. Стабильная структура такого рода могла бы получиться, если бы для всех планет был тщательно подобран орбитальный резонанс, а также все планеты располагались бы на своих орбитах не поодиночке, а попарно, и каждая пара обращалась одновременно вокруг звезды и вокруг общего центра масс этой пары.

В 2023 году среди данных, полученных на чилийском телескопе ALMA, были, наконец, обнаружены две планеты, обращающиеся по одной и той же орбите возле родительской звезды PDS 70. Это красный карлик, расположенный в созвездии Центавра на расстоянии 370 световых лет от Солнца.

Привет, Хабр!

Мне очень понравилось, что в комментарии к предыдущей моей статье «Пещерные астронавты. Предыстория освоения внеземных лавовых трубок» уважаемый @ZekaVasch сравнил описанные проекты с фантазиями Николая Носова из книги «Незнайка на Луне». Поэтому теперь я вернусь к теме Солнечного Города.

Ранее в этом блоге я уже обращался к истории солнечных панелей и способам их оптимизации. Действительно, пока сложно всерьёз воспринимать идеи из разряда «застелить солнечными батареями значительную часть Сахары», во многом потому, что утилизация отработанных солнечных панелей ничуть не экологична. Однако уже существуют интересные проекты по встраиванию солнечных панелей в имеющуюся инфраструктуру, что позволяет переиспользовать её в качестве генератора энергии. Например, в 2023 году на Хабре вышла статья уважаемого @Zel «Действительно ли солнечные эксперименты неудачны?», где он упомянул о превращении в экспериментальные солнечные панели отдельных участков дорожного полотна в Европе. Небольшой обзор реализованных и ведущихся проектов такого рода на начало 2024 года (не только в Европе) приведён здесь, но в целом такая технология воспринимается с осторожным пессимизмом. Я же сегодня хочу рассказать о схожей технологии: в настоящее время разрабатываются прозрачные материалы для производства солнечных батарей, что позволило бы просто застеклить такими панелями высотные здания в районах с хорошей инсоляцией.

Ранее в моём блоге я почти не касался темы потенциального обустройства жилых баз на Марсе или Луне, поскольку пока она остаётся научно-фантастической. Тем не менее, в некоторых публикациях, например, «В ожидании зелёного утра» я пробовал рассказать о подготовительных исследованиях, ведущихся в этом направлении, и приходил к выводу, что выжить на поверхности Марса при современном уровне развития технологий почти невозможно. Ещё в 2019 году в издательстве «Springer» вышла обзорная книга «From Cave Man to Cave Martian: Living in Caves on the Earth, Moon and Mars» (От пещерного землянина до пещерного марсианина: как жить в пещерах на Земле, Луне и Марсе). Её автор Манфред фон Эренфрид полагает, что человеческий опыт освоения пещер очень пригодится первым колонистам при выстраивании баз под поверхностью Луны и Марса. Но обычных пещер земного типа мы там не найдём, поскольку пещера возникает под действием воды и выветривания. На Луне этих факторов нет по определению, а на Марсе они в лучшем случае отдалённо напоминают земные. Поэтому вместо пещер учёные пристально рассматривают лавовые трубки. Такие формы рельефа в изобилии встречаются на Земле и, следовательно, уже доступны для изучения. Существование лавовых трубок подтверждено на Луне, с высокой вероятностью они есть и на Марсе. Ранее тема заселения лавовых трубок на Хабре почти не рассматривалась, но интересный иллюстрированный обзор о них под названием «ESA изучит перспективные для жизни человека пещеры на Луне при помощи шарообразного зонда и целого роя роботов» опубликовал в марте 2021 года уважаемый @Seleditor в корпоративном блоге компании Selectel. 

Около года назад я опубликовал статью «Ещё раз об экзоконтинентах, тектонике плит и зарождении жизни» (+40, 7,1 тыс. просмотров), в которой оставлял небольшой дисклеймер: сейчас все предположения о соотношении суши и воды на внесолнечных планетах делаются на кончике пера и исходя из косвенных данных (спектроскопии). Современные телескопы не обладают достаточной разрешающей способностью, чтобы рассмотреть детали рельефа экзопланет. Возможно, эту задачу удастся решить и в ходе поступательного развития космических телескопов, но сегодня я хочу напомнить, что в природе существует и естественный мощный аналог космического телескопа — гравитационная линза.

Эта статья рассказывает о том, как мы (я и моя соавтор) поставили на себе опыт жёсткого цифрового детокса. Цифровым детоксом называется практика осознанного отказа от гаджетов и компьютера. Современный мир оцифрован настолько, что полноценный отказ от сотового телефона и тем более от смартфона серьёзно ограничивает ваши возможности и заставляет ваших близких и коллег подстраиваться под вас, что для них довольно обременительно. Когда практически все ваши контакты с коллегами и значительная/большая часть контактов с близкими людьми идёт через смартфон, вы просто не можете позволить себе отказаться от этого канала связи, как не можете, например, провести день в матовых тёмных очках. Ранее тема цифрового детокса поднималась на Хабре, и наиболее репрезентативным описанием проблемы я считаю статью уважаемого @Subrisk (кстати, он мой ровесник). Статья называется «4 часа без смартфона. Дурацкий пост на серьёзную тему». Всем, кто хочет своеобразного спойлера или аперитива, рекомендую прочитать эту статью, а затем переходить под кат. За участие в эксперименте благодарю мою напарницу Софию Кохан из Донецка (в настоящее время героиня живёт в Краснодаре). Софии 14 лет. Она успешно довела эксперимент до конца. Также благодарю за согласие на эксперимент Ирину Кохан, мать Софии, и отдельно благодарю уважаемого Андрея Лазукина, который сегодня провёл со мной около двух часов и попутно предметно и критично высказался о сути эксперимента.  

В октябре 2021 года я опубликовал на Хабре статью «Змей и дротик. От михраба до квазикристаллов», в которой кратко рассказал об апериодических мозаиках, в том числе, составленных Роджером Пенроузом и древнеперсидскими архитекторами. Не припомню, обращался ли я после этого в моём блоге к парадоксальным геометрическим проблемам. Но уже в конце октября текущего 2024 года нашлась ещё одна подобная тема, заслуживающая отдельной статьи на Хабре. Подсказал мне эту историю уважаемый Виктор Георгиевич Сиротин @visirok мой давний собеседник, который создал отличный блог на Хабре и размышляет о программировании и о программной архитектуре как о материализации идей — одноимённую группу он также ведёт в Телеграме. Статья же будет об удивительном сходстве между сегментами раковины наутилуса и очертанием мышечных волокон, которое недавно обнаружили венгерские учёные.

В декабре 2021 года я опубликовал в этом блоге статью «Большой Взрыв и песочные часы или куда на самом деле течет время», собравшую несколько десятков комментариев и более 39 тысяч просмотров. В ней я коротко рассказал о том, какие математические и космологические модели допускают существование вселенной-близнеца, которая после Большого взрыва развивается по оси времени в противоположном направлении от нашей Вселенной. Теперь я вернусь к этой теме и расскажу, какое место в современной картине мира занимает феномен «антивремени», и как он связан с физической несимметричностью наблюдаемой Вселенной. Существует три наиболее явных аспекта такой несимметричности.

Корпблоги Хабра замечательны своим разнообразием, и зачастую напоминают мне о некоторых темах, которые я занёс в бэклог давным-давно, но никак не соберусь разобрать. Сегодняшняя публикация состоялась благодаря свежей статье «Видишь бутылку? Пуф-ф-ф — и она испарилась. Новый метод переработки пластика» уважаемой Дарьи Фроловой @Darya_Frolova пишущей на Хабре для компании «МТС». Действительно, пока у нас есть хаб «Экология», тема утилизации и химического разложения пластика останется на Хабре актуальной. Я же хочу заострить внимание на направлении, не затронутом в вышеупомянутой статье: разложении пластика при помощи сверхкритической воды и некоторых других соединений, содержащих кислород и водород. В таком случае пластик превращается во вторичное топливо, но давайте обо всём по порядку.

Как известно, современные звёзды состоят в основном из водорода и гелия, однако на разных стадиях развития содержат примеси многих других элементов. В обычных звёздах Главной Последовательности в результате термоядерных реакций могут образовываться химические элементы вплоть до железа и никеля. Этот процесс я ранее описывал в нескольких статьях, из которых Хабру наиболее полюбилась «Долгая смерть Бетельгейзе и её научные аспекты» от мая 2023 года (+93, 29k просмотров). Но большинство тех звёзд, которые мы наблюдаем сейчас – это представители третьего звёздного поколения или, как принято говорить в астрономии, «первого населения». Самые древние звёзды образовались примерно через 30 000 000 лет после Большого Взрыва, они относились к третьему населению. Ранее на Хабре публиковались статьи, в которых упоминалось об этом поколении звёзд. В частности, очень интересна работа уважаемого Василия Алексейченко @ITMan82 «Сколько на самом деле звёзд в нашей Вселенной». Сегодня я тоже затрону эту тему и расскажу, как, согласно современным представлениям, могли выглядеть первые звёзды, и каким кардинальным образом могли определить нынешнее состояние Вселенной.   

Лет шесть назад я впервые услышал милое ироническое замечание «Вы не представляете, сколько энергии тратится для того, чтобы ваши картинки с котиками грузились на пару секунд быстрее». Долгое время я воспринимал его как «шутку, в которой есть доля правды». Однако в конце прошлого года мне на глаза попалась новость с портала vc.ru (да, мы трудимся на Хабре, но порой с интересом заглядываем и туда) о том, что на генерацию одной картинки уходит примерно столько энергии, сколько на полную зарядку смартфона.     

Привет, Хабр! Этот текст возник в результате бесед с моими коллегами из издательства «БХВ», в котором я продолжаю плодотворно работать. Наряду с компьютерными и детскими книгами наша компания проектирует и выпускает наборы для хобби‑электроники, мобильных роботов, а также авторские (непереводные) книги по языку Scratch. Открыв последнюю ссылку, вы убедитесь, что Scratch — это уже не игрушки (в чём мы полностью согласны с уважаемой компанией Sportmaster, в блоге которой вышел пост). Но добавим, что наряду со Scratch существует аналогичная среда визуального программирования mBlock, практически не рассмотренная на Хабре. Это инструментарий для работы с Arduino, прекрасно показавший себя в наших разработках. Под катом вашему вниманию предлагается разбор программируемого девайса, который пока не планируется в серию, но позволяет оценить достоинства Scratch и mBlock, порадовать ваших детей и просто с интересом провести ближайшие выходные. Статья является изложением идей и инженерных изысканий кандидата технических наук, уважаемого Игоря Владимировича Шишигина.

В одной из моих летних статей «Последнее лето Марса» я останавливался на том, как, согласно современным представлениям, выглядит геологическая история Красной Планеты. В настоящее время Марс хорошо картирован, известны детали его рельефа, и косвенные данные позволяют предположить, что около 2 миллиардов лет назад на Марсе существовало достаточно высокое атмосферное давление, при котором северная часть планеты могла быть покрыта обширным сравнительно мелководным океаном. В научной литературе фигурирует термин «Oceanus Borealis» (Северный Океан), однако точные границы этого гипотетического водоёма и его южных окраинных морей пока очертить затруднительно. Но изучение следов бывшего океана, а также специфических осадочных отложений может сыграть ключевую роль при поисках подземной воды на Марсе в период его будущей колонизации, поэтому гипотеза о северном океане активно изучается с конца прошлого века. Пока эти исследования сводятся к компьютерному моделированию, и один из неожиданных выводов заключается в том, что циклопический Олимп (высочайшая гора в Солнечной системе) когда-то мог представлять собой вулканический остров, увенчанный щитовым вулканом. Потухшие щитовые вулканы – одна из господствующих форм рельефа на Венере, а на Земле такие ландшафты характерны для Гавайских островов.