Романтическая научная фантастика XX века, а тем более космооперы, по-видимому, почти не учитывали фактор существенного отличия гравитации у разных планет, на которые приходится эпизодически высаживаться или колонизировать их. Как я уже писал в некоторых публикациях, в особенности, «Суперземля как иллюзия» и «Гикеаны, потомки нептунов», мы в настоящее время настолько одержимы идеей, что среди экзопланет найдётся множество жизнепригодных или даже обитаемых, что на месте мининептуна всегда готовы увидеть суперземлю. Впрочем, такое заблуждение характерно не только для нашего времени. Ещё в начале XX века Венера считалась «юной сестрой» Земли (так как предполагалось, что, чем ближе планета к Солнцу, тем позже она сформировалась), что там может царить тропическая эра, подобная мезозою, шуметь экзотические леса, а обширные океаны из-за сильной минерализации могут быть наполнены «зельтерской водой». Климат Венеры и её парниковый эффект – тема для отдельной публикации, и пока ограничусь ссылкой на это исследование 2019 года, в котором выдвигается гипотеза, что бесконтрольный парниковый эффект на Венере существует лишь чуть более 700 миллионов лет, а до этого там могли существовать вполне комфортные для жизни условия. А в этой статье попробуем обсудить феномен гравитационных колодцев и их опасность при сближении с суперземлями. Отдельно поблагодарю уважаемого @ilmarinen за его интереснейшие публикации о гравитационных манёврах в ныне закрытом корпоративном блоге «Маклауд», под впечатлением от которых я взялся писать эту статью.     

Привет, Хабр.

Выдался вечер, в который я всё-таки дозрел поделиться с вами небольшой рефлексией. Я на Хабре уже три года и три месяца, почти всё это время мне удаётся публиковать примерно по 4 лонгрида в месяц, а с некоторого времени — и по паре переводов в месяц (в этом блоге встречаются научно-популярные переводы, а под технические переводы у меня существует второй блог @Sivchenko_translate большинство из публикаций в котором сделаны по заказу редакции Хабра, а именно — уважаемого @atomlib Тематика у моих лонгридов разнообразная, но в основном это Geektimes, а не чистый Habr — то есть естественнонаучные сюжеты, попадающие в хаб «Научно-популярное», ещё минимум один другой хаб, никак не относящиеся к хабам по языкам
программирования, менеджмент-хабам и практически не попадающие в хабы «Научная фантастика» и «Читальный зал».

Одними из самых жутких и одновременно эффективных изобретений нашей цивилизации являются кассетные боеприпасы и химиотерапия. На английском языке кассетные боеприпасы называются «cluster munition» или «cluster bomb». Именно с кассетными боеприпасами сравнивается удивительный класс противораковых препаратов, которые разрабатываются с начала XXI века. Это капсулы, которые собирают нанотехнологическим методом, начиняют активным веществом, доставляют к опухоли и дистанционно подрывают (например, при помощи ультразвука). Этот терапевтический подход практически не рассмотрен на Хабре (не считая одной новости, опубликованной уважаемым @SLY_G а в настоящее время всё более причудливо сочетает нанотехнологии с биотехнологией и генной инженерией. Рассмотрим его подробнее.

В конце декабря 2023 года я написал текст «Несвоевременная технология подземных лодок и геоходов», весьма положительно воспринятый Хабром. В той статье было рассказано, как в начале и середине XX века проектировались циклопические подземные машины, напоминающие гибрид метростроевского проходческого щита и подводной лодки. Подобные концепты возникали не только по причине обычной инерции мышления, но и из‑за всеобщего воодушевления атомной энергией. Атомная электростанция по состоянию на середину XX века оставалась самым «зелёным» источником энергии, но при этом уверенно выигрывает как у солнечных, так и у ветряных электростанций по стабильности генерирования электричества. На атомный ход удалось перевести и многие виды транспорта. Первая атомная подводная лодка USS «Nautilus» была спущена на воду в США в начале 1954 года, первый атомный ледокол «Ленин» создан в СССР в 1959 году, а в середине 1950-х в СССР началась разработка атомного самолёта. Этот проект завершить не удалось, а в США уже в 1955 году совершил первый полёт военный атомный самолёт Convair NB 36-H. Менее известны проекты локомотивов на атомном ходу, притом, что такие машины логично вписываются в эволюционную цепочку «паровоз‑тепловоз‑электровоз». Именно о таких атомных локомотивах будет рассказано под катом.

В ноябре 2023 года я опубликовал в этом блоге статью «Информационный парадокс чёрных дыр теоретически разрешим на квантовом компьютере», которая получила сравнительно невысокую оценку +18, но собрала интереснейшую дискуссию (60 комментариев). Мне особенно понравился вклад уважаемого Михаила Рашковецкого @MishaRash, который вскоре подписался на мой блог.

Суть моей статьи заключалась в том, что мы не вполне понимаем, как может выглядеть вблизи горизонт событий чёрной дыры. На Хабре также публиковались статьи с рассуждениями о том, каковы механизмы образования хокинговского излучения (перевод @Shkaff автор оригинала — Сабина Хоссенфельдер) и не является ли чёрная дыра квантовым объектом (перевод @SLY_G автор оригинала — Пол Саттер). Тем интереснее, что трактовка чёрной дыры как сверхплотного остатка звезды, сколлапсировавшего под действием гравитации далеко не единственная. Ниже мы рассмотрим некоторые крайне экзотические гипотезы о природе чёрных дыр, и в особенности остановимся на свойствах гипотетических гравастаров — гравитационных вакуумных звёзд.

Около ста лет назад, на рубеже 1923 и 1924 годов, Эдвин Хаббл открыл галактики. К началу XX века считалось, что размеры Вселенной примерно соответствуют размеру Млечного Пути, и диаметр её составляет около 300 000 световых лет. Существовала даже теория «островной Вселенной», которая вплоть до начала 1920-х оставалась мейнстримовой. На тот момент жёстко не разграничивались космические объекты, расположенные в пределах Млечного Пути и вне его. Хаббл первым стал разделять «галактические туманности», которые мы сегодня называем «просто туманностями» и «внегалактические туманности», которые сегодня называются «галактиками». Также Эдвин Хаббл открыл разбегание галактик, и скорость этого разбегания является основной величиной, описываемой законом Хаббла. Впоследствии удалось установить, что Млечный Путь — сам по себе галактика, одна из многих, причём, он относится к наиболее распространённому классу спиральных галактик. Одиночных галактик во Вселенной совсем немного. Напротив, большинство галактик входят в сверхскопления либо в небольшие кластеры. Наша галактика также находится в составе именно такого кластера, который называется «Местная группа».

В июне 2021 года я затрагивал в этом блоге тему наступающего углеродного века – публиковал статьи «Очень крепкие мячики. Фуллереновый конструктор и другие заметки на заре углеродного века» и «Космический лифт. Как, зачем, из чего». Под статьёй о космическом лифте развернулась жаркая дискуссия со множеством критических замечаний (124 комментария), и меня особенно позабавил комментарий Алексея Журавкова @Alex_SLV: «Каждые 3 месяца приходит человек и пишет про космический лифт, думая, что такова уж точно не было, нанотехнологии!». Также очень проницателен был комментарий Сергея Соколова @kolu4iy: «Была у меня старая советская книжка, в которой этот аспект был затронут. И по подсчётам оказалось, что все, что летает на геостационарной орбите или ниже, обязано с данным лифтом встретится. А поскольку лифта ещё нет, а спутников там уже много — выбор человечества, собственно, уже сделан, и не в пользу лифта». Я же полагаю, что ни фуллереновые молекулярные клетки, ни кабели из нанотрубок до сих пор не стали технологической обыденностью именно из-за сложности промышленного получения фуллеренов заданной формы и нанотрубок макроскопической длины. При этом новейшие исследования подсказывают, что хорошим полуфабрикатом для таких структур могут послужить обычная сажа и пепел, получаемый при сжигании полициклических углеводородов в присутствии катализатора. Об этом поговорим под катом.

В одной из недавних статей «Киборги идут, или как Neuralink Илона Маска приближает киберпанк», опубликованной в корпблоге компании FirstVDS, уважаемый @klimensky затронул тему Neuralink и нейрокомпьютерных интерфейсов в целом. 1 февраля 2024 года в корпоративном блоге компании Onlinepatent уважаемая Людмила Кудрявцева @ko_ya также опубликовала классную статью «Не только Neuralink: что такое нейроинтерфейсы и кто кроме Маска разрабатывает их». Действительно, нейроинтерфейсы типа «мозг-компьютер» (BCI, brain-computer interface) уже являются не причудой таких практикующих футурологов, как Курцвейл или Маск, а растущей нишей высокотехнологичного рынка. Ниже я остановлюсь на некоторых технических аспектах таких устройств, постараюсь рассмотреть их перспективы и опасения, с ними связанные.

Вы когда-нибудь задумывались, как действуют клетки — элементарные единицы живой материи? Я программист, но одновременно увлекаюсь клеточной биологией. Поэтому я решил смоделировать работу простейшей клетки на TypeScript. Вообще, клетки невероятно сложны; по оценкам учёных, человеческая клетка в среднем содержит 100 триллионов атомов. По-прежнему очень мало известно о том, как все эти биомолекулы взаимодействуют в клетке, поэтому в точности смоделировать работу клетки невозможно.

Размышляя на эту тему, я нашёл статью Fundamental behaviors emerge from simulations of a living minimal cell (Фундаментальные виды поведения возникают на основе моделирования простейшей живой клетки). Опираясь на кинетические параметры, авторы статьи создали модель взаимодействия молекул и химических реакций между ними в простейшей известной клетке. Затем эта симуляция запускается, и на её  основе можно наблюдать такие процессы как репликация ДНК, метаболизм и синтез белков.

Ранее я рассматривал в этом блоге возможные варианты завершения или продолжения закона Мура. Эта тема активно обсуждается на Хабре и за его пределами. В частности, уважаемый Юрий Парфёнов @YuriParfenov опубликовал статью о законе Хуанга, который точнее, чем закон Мура, описывает развитие аппаратного обеспечения. Уважаемый Валерий Истишев @istishev в одной из статей 2021 года подробно описал, с какими нюансами закон Мура продолжает работать сегодня. Наиболее очевидный способ компенсировать замедление закона Мура — распараллелить вычисления, о чём, в частности, рассказывает уважаемый Александр Якубович @ragequit в этой статье. Но вместе с потребностью в увеличении вычислительных мощностей растёт и потребность в компактных хранилищах данных, обладающих высокой доступностью. Ниже мы рассмотрим, как в таком качестве могут помочь одноатомные магниты, и как сравнительно недавно научились их создавать.

Как известно, Луна по меркам Земли — огромный естественный спутник. Из всех других планет земной группы только у Марса есть два крошечных спутника Фобос и Деймос, и это обычные астероиды, подхваченные Марсом. Однако в окрестностях Земли с условным радиусом 200 миллионов километров (1,3 астрономические единицы, а.е.) находится перигелий множества околоземных объектов — астероидов и глыб — которые могут входить с Землёй в орбитальный резонанс и на сотни лет превращаться в естественные спутники нашей планеты. Целенаправленный поиск таких объектов ведётся с середины XIX века, многие «находки» оказывались сомнительными или мнимыми. Но два квазиспутника Земли заслуживают более подробного описания. Это Круитни и Камоалева, о которых преимущественно пойдёт речь под катом.

На Хабре есть интересный блог уважаемого пользователя @AstroTubo в котором автор пишет об околоземных кометах и астероидах. В частности, 30 августа 2023 года он разместил статью «Астероид Камоалева — квазиспутник Земли», а 25 декабря 2023 года — «Астероид Круитни: квазиспутник Земли и эволюция его орбиты». К сожалению, при всей интересности и грамотности обе эти публикации очень невелики и представляют собой развёрнутые комментарии к размещённым в них же видеороликам с YouTube.

Я же узнал о Круитни ещё около 2015 года, когда вёл Живой Журнал, и на его страницах мне довелось общаться с 3753_cruithne — девушкой из Бреста, которая на тот момент казалась мне удивительно вдумчивой, глубокой и недооценённой представительницей своего поколения. Не представляю, как сложилась её жизнь, однако без упоминания её и её никнейма эта статья была бы неполной.

Большинство звёзд относится к основным спектральным классам, от бело-голубых O до красных M. Проходя типичную звёздную эволюцию, они укладываются в знаменитую Главную Последовательность, раскинувшуюся по центру диаграммы Герцшпрунга-Расселла. Возможно, данная диаграмма была открыта и описана именно потому, что на данном этапе развития Вселенной в изобилии встречаются звёзды разных спектральных классов. В одной из публикаций я описывал, как диаграмма Герцшпрунга-Рассела может преобразиться в далёком будущем. В той и некоторых последующих статьях я затрагивал тему пекулярных звёзд, выбивающихся из Главной Последовательности прежде всего потому, что в них содержатся элементы тяжелее железа и никеля, которые не могут образоваться при термоядерном синтезе в ходе типичной звёздной эволюции. Пекулярные звёзды с высокой металличностью – удивительный класс объектов, интересовавших ещё Ивана Ефремова. Обнаружены и такие звёзды, вокруг которых не успевает сформироваться планетная система; вместо этого звезда обзаводится обширными кольцами и немного напоминает Сатурн. О таких причудливых объектах мы поговорим под катом.

Минувшим летом я знакомил сына с Москвой, а также с моими московскими друзьями из разных времён. Мы даже успели заглянуть в офис Хабра в компании с @Boomburum Неудивительно, что нам довелось посетить разные уголки прекрасного московского метрополитена, считая светло‑синий Арбат, Смоленскую, ВДНХ, Сокол, Выхино, Некрасовку, Бауманскую и Окружную. Сын мне то и дело напоминал, что «нужно идти туда, куда больше людей идёт» — признаться, стратегия не лучшая, хотя и логичная. Развивая его идею, я предложил ему пофантазировать, как бы в московском метро ориентировался робот, на что бы он обращал внимание? На инфографики, сквозняки, расположение эскалаторов или, всё‑таки, на человеческие потоки? Постепенно я пришёл к выводу, что в многолюдном пространстве именно человеческие потоки были бы самым важным ориентиром для мобильного робота, и под катом попробую разобрать этот вопрос подробнее.

Наверняка я бы и не подумал обращаться к этой теме, если бы не бесценный опыт помощи с подготовкой научных статей, приобретённый мной в 2019–2021 годах в лаборатории автономных робототехнических систем (ЛАРС) в институте СПИИРАН, бессменным руководителем которой с тех и до сих пор является уважаемый Антон Савельев.

Как могли заметить мои постоянные читатели, новый 2024 год в этом блоге начался с возобновления научно-популярных переводов (мои технические переводы на Хабре вынесены во второй блог). Явный интерес к теме свежего перевода (благодарю всех комментаторов, но в особенности уважаемых @eandr_67 и @ednersky) возвращает меня к философской проблеме под названием «больцмановский мозг», о которой я узнал около 8 лет назад из книги «Вечность», написанной одним из моих любимых популяризаторов науки Шоном Кэрроллом.  

Эпистемологический статус: весьма неопределённый. В литературе приводятся обширные, но ненадёжные данные, и в этой статье я делаю некоторые весьма грубые допущения. Тем не менее, я удивлюсь, если мои заключения отличаются от истины более чем на 1-2 порядка.

В настоящее время мозг — это единственный известный пример AGI (сильного искусственного интеллекта). Даже мелкие животные с крошечными мозгами демонстрируют впечатляющую степень владения сильным искусственным интеллектом, в том числе, гибкость и агентное поведение в сложном мире, характеризующемся высокой неопределённостью. Если мы хотим понять, в какой степени современное машинное обучение приблизило нас к AGI, то стоит попробовать количественно оценить мощность мозга. Хотя уже проделано много отличной работы, дающей представление о возможностях мозга и о том, как эти данные экстраполируются на хронологию развития ИИ, мне никогда не удавалось по-настоящему разобраться в вопросе кроме как на практике. Так что ниже я решил проанализировать мозг в терминах современного машинного обучения и попытаюсь на основе этого анализа предположить, на что можно рассчитывать на текущем этапе разработки AGI.

В уже далёком 2017 году я единственный раз побывал на фестивале «Geek Picnic», проходившем в Санкт-Петербурге. На тот фестиваль я собрался исключительно ради того, чтобы послушать Ричарда Докинза. Прочитанная им лекция выложена на YouTube здесь. В целом этот поход был для меня во многом ритуальным событием (в лекции Ричарда я не услышал ничего такого, что ранее у него же не читал – в частности, в великолепной книге «Самое грандиозное шоу на Земле»), но из высказанных им мыслей мне наиболее запомнилась шутливая: «я придумал слово «мем» раньше, чем появился Интернет». Действительно, именно Докинз предложил в 1976 году термин «мем» для обозначения самовоспроизводящейся информационной единицы, чья природа во многом схожа с вирусной. Под катом будет рассказано, насколько научна такая трактовка мема и как она связана с восприятием информации.

Также напомню, что в Рунете не позже чем с 2003 года существует сайт «Энциклопедия культур» http://ec-dejavu.ru/main.html, на котором проанализированы и объяснены многочисленные мемы, сложившиеся до распространения Интернета.

Различные гипотетические и фантастические сюжеты, посвящённые путешествиям во времени, не дают однозначного ответа на вопрос о том, в каком направлении путешествия во времени должны идти легче – в будущее или в прошлое? Отчасти я рассматривал эти вопросы в публикации «Большой Взрыв и песочные часы, или куда на самом деле течёт время». Вероятно, путь в будущее должен быть более естественным, а путь в прошлое может существовать только в пределах временной петли, то есть, не позволяет нырнуть в произвольный момент прошлого, а к тому же доставить туда не только путешественника во времени, но и машину времени. Здесь мы подходим к ещё одному парадоксу – оказывается, никто толком не представляет, как может выглядеть машина времени, то есть, может ли она походить на кокпит или на пилотируемый корабль. Довольно интересные идеи о конструкции машины времени высказывает знаменитый учёный Кип Торн (род. 1940), в 2017 году удостоенный Нобелевской премии по физике с формулировкой «За решающий вклад в детектор LIGO и наблюдение гравитационных волн». По Торну, машина времени может походить на аппарат, рассчитанный на прыжок сквозь естественную или искусственную червоточину.

«Прекрасная эпоха» — это условное название периода в истории Европы, продлившегося от 1871 до 1914 года, то есть, от окончания франко‑прусской войны до начала первой мировой. На Хабре этот период обычно затрагивается вскользь как эпоха невиданно плотного и быстрого технологического прогресса. Мне же особенно интересен небывалый полёт транспортных фантазий того времени. Вслед за всем известными автомобилями (1887), дирижаблями (1884), трактором (1896), самолётом (1903) экзотический транспорт наводнял фантастическую литературу. В частности, речь о машине времени Уэллса (1888) и об этеронефе Богданова (1908), фактически, представляющем собой космический корабль.

Удивительным образом на Хабре оказалась не рассмотрена ещё одна категория ретрофутуристических машин: подземных кораблей или лодок — которые проектировались на протяжении большей части XX века, преимущественно в США, СССР и Российской Федерации. Под катом — обзор этих проектов и их возможные перспективы.

В конце сентября я публиковал в этом блоге статью «Неизбежность, незаменимость и туманные перспективы пилотируемой космонавтики». Эта статья продолжала темы, также затронутые в переводе моего коллеги @SLY_G «Как учёные снижают пагубное влияние космических полётов на организм человека» и вызывала крайне интересную дискуссию из 96 комментариев с участием 34 человек, из которых я бы особенно отметил вклад @alexEtse @Valerij56 @johnfound и @Javian. Поэтому я решил подробнее рассмотреть тему генной модификации человека, которая могла бы приспособить его к длительным космическим полётам. Следовательно, появился бы способ закладывать профессию и судьбу человека уже в период эмбриогенеза. Судя по всему, за пределами магнитосферы наиболее смертоносным препятствием, осложняющим длительные космические экспедиции, является жёсткое космическое излучение. Чтобы купировать его влияние, можно было бы попробовать внедрять человеку некоторые гены тихоходок, в частности, кодирующие специфический тихоходский белок Dsup (damage suppressor, «подавитель ущерба»). Об удивительных продолжениях и перспективах таких исследований — под катом.

История вычислительной электроники могла бы пойти по существенно иному треку, если бы к началу 1960-х кремний не вытеснил из нарождающейся отрасли германий. Эта технологическая развилка натолкнула меня на мысли о том, насколько же сильно развитие софта зависит от наличия доступного харда и от физических характеристик тех материалов, из которых этот хард состоит.