Ранее я уже затрагивал на Хабре различные гипотезы о природе тёмной материи и тёмной энергии. Поскольку тёмная материя не взаимодействует ни с одним известным типом «нетёмной» (барионной) материи, а также со светом, её с тем же успехом можно назвать «прозрачной» материей. Феномен тёмной материи «на кончике пера» впервые предложил в начале 1930-х немецкий физик Фриц Цвикки.  В настоящее время известно, что никакие известные частицы-барионы тёмную материю не образуют. Таким образом, тёмная материя обнаружима только по гравитационному воздействию на окружающую барионную материю, в особенности на галактики. Предполагается, что именно в центрах галактик тёмной материи почти нет, а на периферии галактик она образует целые облака или «гало». На Хабре неоднократно публиковались материалы как о возможных составляющих тёмной материи, так и обоснования, что никакой тёмной материи не существует, и мы продолжаем «дорисовывать» её, поскольку до сих пор не вполне понимаем природу гравитации.

В этой статье я подробнее изложу идеи, ранее сформулированные в данной новости от уважаемого @SLY_G В основу статьи легли исследования Ричарда Лью, астронома из Хантсвиллского университета, штата Алабама.

Арабские цифры являются одной из наиболее долгоживущих и универсальных знаковых систем, распространённых во всём современном мире. Они до сих пор сосуществуют с римскими, конкуренцию у которых окончательно выиграли в Европе к XIV веку, поскольку римские цифры исключительно неудобны для арифметики и алгебры. Принципиально арифметика на римских цифрах возможна, она даже была однажды рассмотрена в статье из журнала «Наука и жизнь» за 1970 год. Именно в XIII-XIV веках римские цифры перестали удовлетворять потребностям бурно растущей европейской цивилизации (в римских цифрах даже отсутствовал феномен «0»). Им на смену пришли заимствованные индо-арабские цифры. Также как раз в период XIII-XIV века в Европе пытались изобрести систему цифр, которая либо устраняла бы недостатки римской, либо сочетала достоинства арабской и римской. Один из наиболее причудливых опытов такого рода — это цистерцианские цифры, о которых будет рассказано под катом   

Некоторое время назад мне очень понравилась шутка «Беспилотный автомобиль отказался везти пассажира в фастфуд, сославшись на первый закон робототехники». Речь об одном из «законов робототехники», которые сформулировал в 1942 году американский фантаст Айзек Азимов, он формулируется так: «Робот не может причинить вред человеку или своим бездействием допустить, чтобы человеку был причинён вред». Притом, что законы робототехники – это строго литературный, но не технологический феномен, мне захотелось разобрать на Хабре, как в настоящее время беспилотные автомобили подстраиваются под человеческие поступки, сосуществуют с потоками пешеходов, могут ли учиться без подкрепления и проявлять эвристику, а также какие разработки ведутся в этой области.

Сегодня мы поговорим о древнем мысленном эксперименте, который совсем недавно стал выходить в практическую плоскость, теряя статус отвлечённого философского парадокса. Речь о «корабле Тесея». Я решил затронуть эту тему на Хабре, поскольку она интереснейшим образом связана с теорией коннектомики и переносом сознания на цифровой носитель.    

Второе начало термодинамики – это один из фундаментальных физических законов, который никогда не нарушается в закрытых системах (по крайней мере, в макромире). Замечательную статью, описывающую современные представления о втором начале термодинамики, написал на Хабре уважаемый @dionisdimetor но в целом второе начало термодинамики сводится к трём аспектам:

1)      Энтропия в закрытой системе не может убывать

2)      Любую энергию невозможно на 100% преобразовать в работу – часть энергии теряется виде теплоты

3)      Тепло не может самопроизвольно перетекать от более холодного тела к более тёплому; иными словами, если вы дотронетесь рукой до горячего чайника, то обожжётесь, а не поднимете температуру чайника, «подогрев» его теплом вашей ладони.  

В середине XIX века в индустриальной Англии подробно изучалась связь теплоты и работы, а также передача теплоты в жидкостях и газах. На фоне этих событий в 1860-е годы знаменитый физик Джеймс Клерк Максвелл заинтересовался, существуют ли лазейки, позволяющие обойти второе начало термодинамики, и придумал знаменитый парадокс под названием «демон Максвелла».  

В 2013 году сотрудники одной немецкой строительной компании заметили кое-какую странность в работе корпоративного аппарата Xerox. Всякий раз, когда копировалась планировка этажа в стоящемся здании, копия отличалась от оригинала в одном тонком, но в очень важном аспекте. В оригинальной версии планировки в доме различались три комнаты, и у каждой из них в прямоугольнике была подписана площадь этой комнаты: 14,13, 21,11 и 17,42 квадратных метра соответственно. Но на ксерокопии было написано, что все три комнаты имеют площадь по 14,13 квадратных метра. Компания обратилась к информатику Давиду Кризелю с просьбой, почему получается такой, казалось бы, немыслимый результат. Здесь требовалась именно консультация информатика, так как в современных аппаратах не применяется физический ксерографический процесс, впервые популяризованный в 1960-е. Вместо этого аппарат создаёт цифровую копию документа, а затем распечатывает полученный файл (изображение). При этом учтём, что для экономии дискового пространства почти все цифровые файлы изображений подвергаются сжатию — и разгадка этого таинственного случая начинает напрашиваться сама собой.

Привет, Хабр.

Напомню, что время от времени я обращаюсь к истории естественнонаучных идей, в том числе, заведомо тупиковых и развенчанных. Три ярких примера исходно неверных допущений, которые привели к великим научным открытиям, я привёл в моей последней февральской публикации «Случай является на помощь тому, кто неустанно ищет». Ещё несколько публикаций такого рода, которые приятно вспомнить — это «Из чего состоит мировой эфир. Последняя теория Менделеева» (+65, 46k просмотров), «Тяжёлое золото Сиборга и алхимические отголоски ядерных реакций» (+25, 4,8k просмотров) и «Не надувайте варп-пузырей, работая на оборонку» (+89, 80k просмотров). В последней из упомянутых публикаций я слегка затрагивал теоретические проблемы (не)существования отрицательной массы и отрицательной энергии. Получение этих субстанций открыло бы нам путь к мгновенным перемещениям в пространстве (пресловутый варп-двигатель и искусственные червоточины) и к антигравитации. В настоящее время существование материи с отрицательной массой считается практически невозможным, так как не согласуется с физикой Эйнштейна, хотя, и здесь есть место для построения моделей и планирования экспериментов. В сегодняшней публикации я хочу рассмотреть новейшую историю поисков отрицательной массы.

Привет всем, в особенности тем, кто по мне соскучился.

Время от времени я собирался публиковать на Хабре обзоры заинтересовавших меня книг, однако это сложно делать без прямой рекламы и без того, чтобы явственно транслировать точку зрения автора. В блоге найдётся пара публикаций, непосредственно вдохновлённых книгами, которые мне довелось переводить. В частности, такова публикация «Ещё одна хронология будущего в картинках с комментариями», которую я написал, занимаясь переводом книги «Пять Сил» (издательство «Портал»). Другой пример — статья «Тише едешь — дальше будешь. Гены тихоходок и ключи к звёздам», которую я написал под впечатлением от весьма небесспорной книги Кристофера Мейсона «The Next 500 Years: Engineering Life to Reach New Worlds». Она выйдет в издательстве «Альпина-Паблишер» под руководством уважаемой Лидии Разживайкиной.

Отчасти «однокнижной» получится и сегодняшняя статья, в которой я расскажу об одном из видов потенциальных техносигнатур, а именно, о том, как может (должен?) выглядеть информационный след высокоразвитой цивилизации.

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.