Несколько последних лет неуклонно нарастает ощущение, что мы живем уже не в послевоенном, а в предвоенном мире. Я воздержусь от оценочных суждений по этому поводу, но в завершение года опубликую пост, в котором напомню о самом страшном оружии, родившемся «на кончике пера» в R&D-отделах, незадолго до того завершивших манхэттенский проект, Вторую Мировую Войну, а вскоре после того – и эпоху западных колониальных империй. Итак, речь пойдет о подзабытых «кобальтовых бомбах» - так и не испытанном ядерном оружии, предназначенном не столько для уничтожения противника, сколько для приведения территории в полную непригодность для жизни. Как ни странно, на Хабре эта тема до сих пор не раскрыта (за исключением некоторых новостей об утечках информации по поводу потенциальных разработок такого рода). Лео Силард (1890-1964) сформулировал концепцию кобальтовой бомбы, именно чтобы предостеречь современников от тотальной войны и показать, что при правильном подборе боеприпасов можно устроить, чтобы «выжившие позавидовали мертвым». Пришло время повторить предостережение Силарда, а также рассказать, какие ростки уже дала технология, описанная им как цивилизационное самоубийство.        

Мне давно хотелось посвятить одну из статей такой теме, которая при поверхностном ознакомлении напоминает об «игнобелевской премии», но на самом деле обладает большим практическим потенциалом, в том числе, в промышленных масштабах. И вот такая тема нашлась. В моем блоге я не раз обращался к бионике и даже (немного) к биоинформатике, но сегодня тема будет по-настоящему экстравагантной.

Уже поставлены первые удачные опыты по производству сверхпрочной паутины с включением графена и нанотрубок. Для этого достаточно поить пауков водой с содержанием графена. Этот опыт в 2015 году провела группа ученых под руководством Николы Пуньо (Nicola Pugno) в университете итальянского города Тренто. Графен и нанотрубки включаются в состав паутины, и такие паучьи нити получаются как минимум впятеро прочнее обычных. Они даже выдерживают вес взрослого человека. Опыт был поставлен в 2015 году, о чем даже была новость на Хабре – на чем тема и показалась исчерпанной (пошутили про хоббитов и Унголианту). На самом же деле, работа Пуньо заострила внимание на том, что паутина, а также нити шелкопрядов демонстрируют более широкое свойство метаболизма членистоногих: их ткани легко интегрируются с металлами и даже полупроводниками, что позволяет разрабатывать совершенно новые материалы и датчики. Далее я расскажу, какие достижения в этой области бионики получены к настоящему времени.

Как я уже неоднократно упоминал ранее в этом блоге (например, здесь и здесь), мне довелось перевести с английского несколько весьма достойных научно-популярных книг, что во многом продолжало мои естественнонаучные интересы, а в чем-то и сформировало их. Надеюсь, что когда-нибудь здесь появится и пост с обзором важнейших книг в моем переводе. Здесь же упомяну о последней на настоящий момент научно-популярной работе, переведенной для издательства «Питер» — это были «Квантовые миры» Шона Кэрролла, где автор, развивая ранее сформулированные им идеи о природе времени, доступно излагает суть и подоплеку многомировой интерпретации квантовой механики. Идея бесконечного множества миров (вместе с фактором одного очень яркого знакомства, случившегося на исходе перевода книги Кэрролла) также, наконец, подвигла меня прочесть три основных романа из серии «Тёмные начала» Филиппа Пулмана и задуматься: почему при очевидной популярности теорий, допускающих множество невидимых пространственных измерений, время считается строго одномерным? Есть ли физический смысл в том, что и временных измерений может быть не одно, а, например, два?

Оказалось, такие теории (более парадоксокрушительные и философские, нежели строго научные) действительно существуют. Сегодня именно о них я и расскажу.

Более того, еще в 2007 году Китай впервые успешно испытал противоспутниковое оружие, сбив собственный метеорологический спутник Fengyun-1C прямым попаданием ракеты. В результате образовалось более 2800 крупных фрагментов, которые так и продолжают находиться в опасной близости от МКС и других спутников. Например, 15 ноября 2021 года российские космонавты Антон Шкаплеров и Петр Дубров и американский астронавт Марк Ванде Хай были вынуждены укрыться в модуле «Союз-19» и подготовиться к эвакуации. Да, МКС разминулась с обломком в штатном режиме (в результате этого маневра ее орбита поднялась примерно на 1,2 км).

Великие мегаполисы и цивилизация XXI века оставят геологическое наследие, которое сохранится в течение тысячелетий. Но, как рассказывает автор этой статьи Дэвид Фаррелл, некоторые артефакты окажутся долговечнее других.

Казалось, будто весь мир подо мной закован в бетон. Может быть, джетлаг всему виной, но от открывавшегося вида было дурно: куда ни глянь, город растекался до горизонта. Это был Шанхай, один из крупнейших мегаполисов мира. Со смотровой площадки на Шанхай-Тауэр, втором по высоте здании мира, город выглядел бескрайним. Во все стороны, словно рябь на воде, разбегались небоскребы, далеко-далеко сливавшиеся в голубую дымку спальных районов.

Статья о приливном захвате, опубликованная мной две недели назад, оказалась очень интересна сообществу и получила высокую оценку: по состоянию на 26 ноября имела +69. Эта тема явно требует продолжения, тем более, что я уже затрагивал ранее тему близкого контакта звезд и экзопланет в статье «Что варится в пекулярных звездах» от 5 июня.

В самой завязке «Соляриса» Станислав Лем рассказывает об орбитальных свойствах той планеты, на которой обитал разумный океан — показавшихся землянам парадоксальными. Планета Соляриса обращалась одновременно вокруг двух звезд, красной и голубой. По сюжету романа считалось, что никакая жизнь на подобных планетах зародиться не может, поскольку орбита априори окажется нестабильной, и планета будет то и дело выскальзывать из зоны обитаемости, чрезмерно приближаясь к звезде. Тем не менее, орбита Соляриса оставалась на безопасном отдалении от звезды – очевидно, потому, что разумный океан сам ее корректировал.

В реальности падение планет на звезду и постепенная дезинтеграция в хромосфере оказывается распространенным явлением, но систематически исследовать его начали буквально в последние годы. Дело в том, что при сгорании планеты в обычной звезде или в белом карлике можно произвести спектральный анализ ее минералов. Кроме того, приливные силы могут разорвать планету, оставив на ее месте компактный рой твердых фрагментов – и в результате также могут образовываться необычные небесные тела, отсутствующие в Солнечной системе. Это новое научное направление, условно именуемое «некропланетологией», зародилось в «Центре изучения экзопланет и их обитаемости» при университете Уорика в британском Ковентри, при участии американских специалистов из Колорадо и Калифорнии – и сейчас только начинает разрабатываться.

Не припомню, чтобы в детстве я боялся клоунов. За все детство я побывал в цирке-шапито, может быть, два раза. Зато я определенно испытывал отвращение и настороженную злость к деду Морозу,  поскольку примерно в семь лет прочел сказку Евгения Шварца «Два брата», а также был впечатлен завязкой фильма «Сказка странствий» (примерно 4.30 – 8.00). Много позже я стал понимать, что ощущение жуткой фальшивости деда Мороза было настоящим проявлением эффекта «зловещей долины». Этот эффект, получивший широкую известность в трактовке Масахиро Мори (род. 1927) в 1970 году, в дальнейшем стал предметом серьезных исследований и моделирования. В сегодняшней статье будет рассмотрено, как был обнаружен и как изучался этот феномен. Постараемся поговорить о нем с точки зрения психологии, распознавания образов и соотношения гармонии и уродства.

Статья написана в соавторстве с Екатериной Черских @MarkOcean, аспиранткой Санкт-Петербургского ФИЦ РАН.

С 1988 года до наших дней открыто более пяти тысяч планет, обращающихся вокруг других звезд. Основной прорыв в поиске и классификации этих планет был связан с работой орбитального телескопа «Кеплер», функционировавшего с 2009 по 2018 год и за этот период открывшего более 3500 небесных тел, сочтенных «кандидатами в экзопланеты». Более 1000 объектов, найденных «Кеплером», действительно оказались экзопланетами. Рассмотрение этой миссии – тема для целой книги (кстати, такая книга уже написана и переведена на русский язык, называется «Фабрика планет»).

Как известно, убежденность в существовании обитаемых миров поблизости от «других солнц» была одним из ключевых положений философии Джордано Бруно, сожженного в 1600 году, когда еще даже не была официально осуждена теория Коперника, изрядно мозолившая глаза католической церкви (работа Коперника попала в «Индекс запрещенных книг» только в 1612 году). Со времен Бруно и до наших дней человек ищет именно обитаемые или хотя бы пригодные для обитания миры, вся остальная россыпь небесных тел и открытий в планетологии – не более чем побочный продукт этого процесса.

Поиск экзопланет значительно расширил наши представления о том, что такое «зона обитаемости», и какие планеты в нее попадают. Мы считаем потенциально обитаемыми такие планеты или спутники, на поверхности которых в значительном количестве существует жидкая вода (а значит – и плотная атмосфера, не позволяющая ей испариться). Оказалось, что созданию подобных условий на планете способствует не только близость к родительской звезде, но, в какой-то степени, и приливный захват. Именно об этом феномене и его потенциальном значении для обитаемости небесных тел пойдет речь ниже.

Если вы — представитель моего поколения, и еще помните, что такое «ждать неделю, пока будет этот фильм по РТР» — то, вероятно, вас в детстве тоже интересовал вопрос «Как уничтожить Т-1000». Еще в школе друг сказал мне: «Тебе показали первого Терминатора, чтобы ты понял второго». Сейчас уже не могу сказать с уверенностью, но, наверное, именно терминатор Т-1000 впервые подтолкнул меня к мысли о том, что химия – это надстройка над физикой, а серебристые ковкие и плавкие металлы на самом деле очень разные. Но Т-1000, конечно, не просто жидкий металл. Он воплощает, как минимум, три технологических вектора, о которых мы и поговорим ниже: 1) создание миметических полисплавов («mimetic polyalloy»), 2) химические, электропроводные и теплопроводные свойства жидкого металла, 3) роевая робототехника в экстремально миниатюрном представлении. В этой статье (и, надеюсь, в комментариях тоже) мы постараемся не вдаваться в натяжки и сюжетные ходы франшизы, которая, все-таки, является художественным произведением, а не техническим заданием – и обсудим, какие технологии из проекта Т-1000 по капельке перетекают в реальность.

Полагаю, прямо на наших глазах разворачивается переход между второй и третьей стадией принятия неизбежного (гнев и торг) по поводу повсеместно установленных умных камер, чья функция заключается в устранении последних следов приватности в общественных местах.

Распознавание лиц и биометрия — лишь частные случаи более обширных разработок в области машинного зрения, но именно эти аспекты воспринимаются максимально болезненно, поскольку человека угнетает повсеместная слежка.

Выйдя на сушу, мы захватили с собой в дорогу немного моря. Тонкая мембрана одноклеточных так легко пропускала соленую воду с кислородом и питательными веществами, что эволюция даже не попыталась реализовать этот механизм как-то иначе. Многоклеточные обросли тканями, развили внутренние органы, освоили половое размножение, но обмен веществ продолжался через соленую жидкость с белково-металлической примесью. Металл связывался с кислородом, а сама жидкость, которая теперь называлась «кровь», оказалась немного разбавлена по сравнению с морской водой, но не более того. В качестве носителя для кислорода большинство многоклеточных предпочли железо – один из самых распространенных металлов, который легко и разнообразно окисляется. Головоногие приматы моря, а также онихофоры (бархатные черви) и некоторые членистоногие использовали вместо железа медь, поэтому кровь у них голубая (вместо гемоглобина они обзавелись аналогичным белком гемоцианином). Голотурии (морские огурцы) используют ванадий, из-за которого их кровь также синяя. До сих пор не вполне понятно, нужен ли им ванадий для дыхания (и образует аналог гемоглобина) или для питания (как магний в хлорофилле), но в Японии тем временем выращивают целые плантации голотурий для получения ванадия. Тем не менее, наиболее подходящим для крови металлом оказалось именно железо, так как оно достаточно распространенное и при этом не слишком токсичное. Поэтому кровь у всех позвоночных красная.

Кажется неудивительным, что такой древний и универсальный раствор оказался биологически незаменимым. Притом, что попытки переливания крови (в том числе, удачные) восходят к глубокой древности, относительно годные кровезаменители появились только в конце прошлого века, а искусственная кровь не изобретена до сих пор. Кровь жизнетворна и опасна, так как легко разносит по организму не только кислород, но и заразу, кровеносные сосуды легко закупориваются тромбами или пузырьками воздуха, а тема доставки кислорода к тканям и органам во времена нынешней пандемии, наверное, актуальна для каждого.

В течение августа-сентября нынешнего года я прочел выдающуюся книгу Василия Авченко «Дальний Восток. Иероглиф пространства». В самом начале этой завораживающей книги автор говорит, что, при всей пассионарности и толковости дальневосточников, их там настолько мало, что каждый человек в этом краю – на вес колымского золота. Все это вернуло меня к давним размышлениям о (не)заселенности Северной Азии, а также к феномену городов-магистралей, которыми я начал интересоваться на исходе студенческих лет, прочитав роман «Мост» Иэна Бэнкса. И совсем неожиданно это сочетается со свежей инициативой Сергея Шойгу возводить в Сибири города-миллионники. Поэтому я решил написать пост о линейных городах, их транспортном, инфраструктурном и энергетическом своеобразии.

В 2020 году половину Нобелевской премии по физике получил Роджер Пенроуз. Премия была выдана с формулировкой «За открытие того, что образование чёрных дыр с необходимостью следует из общей теории относительности». Это произошло более чем через два года после смерти Стивена Хокинга, который наверняка бы получил эту премию, если бы дожил. Но она досталась Пенроузу (род. 8.08.1931) – человеку на 11 лет старше Хокинга, его коллеге и другу, вскоре перешагнувшему девяностолетний рубеж. После 2015 года я не могу избавиться от мысли, что Нобелевская премия (особенно по литературе) изживает себя, как и олимпийские игры, но как раз Роджер Пенроуз является одним из тех гранинских «зубров», который много ранее заслужил несуществующую Нобелевскую премию по математике. Я был причастен к переводу его книги «Мода, вера, фантазия» на русский язык и именно в тот период познакомился с сумрачным гением и скверным характером этого человека, а также с дивными мирами, рождающимися у него в голове. Пенроуз как никто из наших современников выразил платоновские идеи о высшем мире идеальных фигур, воплощения которых когда-нибудь найдутся и в реальном мире. Именно об этой грани его исследований пойдет речь под катом: о геометрических паркетах, мозаике Пенроуза и квазикристаллах Шехтмана.

Некоторое время назад я планировал разместить здесь откровенно антирелигиозную статью и пройтись по излюбленному примеру креационистов, связанному с нечленимой сложностью. Я хотел разобрать казус с отказом признавать эволюцию глаз, но обнаружил на Хабре превосходную статью Вячеслава Пуговкина @ra3vdx, в которой разобрана именно эта проблема. Поэтому я решил изменить акценты и развернуть не менее интересную тему: рассказать об устройстве и бионическом потенциале фасеточного глаза. Давайте об этом поговорим – и начну я, пожалуй, с ваятельницы Лин, главной героини гротескного романа, написанного Чайной Мьевилем.

Уважаемые читатели!

Мой блог, зародившийся из спонтанного общения с редактором Хабра @SLY_G, к настоящему моменту определенно приобрел некоторые узнаваемые очертания и читательскую аудиторию. Я благодарен тем, кто участвует в дискуссиях, тем, с кем мне удалось плодотворно поработать за пределами Хабра, тем, кто пишет и отвечает мне в личке.

При этом мне достаточно давно стало тесновато в канве научно-популярных лонгридов, и я пытался публиковать здесь и переводы. Переводы выбирал на свой вкус, прибегая к переводу в тех случаях, когда мне явно недоставало компетенции для создания качественной авторской статьи из-за сложности темы. Например, меня привлекает искусственный интеллект и научно-популярная сторона нейронных сетей, но вряд ли мой текст на такую тему будет лучше, чем качественный перевод.

Поэтому по согласованию с редакцией Хабра я решил завести второй блог, в котором буду переводить технические тексты. Блог будет вестись от имени пользователя @Sivchenko_translate. Переводы будут выполняться с английского языка на русский и, возможно, с немецкого языка на русский.

Тема этой публикации – из таких, что постепенно переходят из категории вымысла в число домыслов, затем превращаются в обоснованные гипотезы, доказанные гипотезы, а далее становятся общеизвестными и даже банальными. А затем начинают обрастать подробностями.

Ниже я кратко расскажу о примесях, попавших в геном современного человека от наших более древних собратьев – неандертальского и денисовского человека. Этой темой я всерьез заинтересовался около 9 лет назад, прочитав книгу Александра Маркова «Обезьяны, кости и гены». Много раньше, еще в детстве, на волне интереса к «палеолитическим приключениям» в духе Жозефа Рони-Старшего, я посмотрел фильм «Клан пещерного медведя» и прочел «Долину лошадей» Джин Ауэл. После того, как в 2010 году был расшифрован хорошо сохранившийся геном неандертальца, факт нашего скрещивания с неандертальцами не вызывает сомнений, более того – поднимает интересные проблемы, связанные с влиянием неандертальского генофонда на развитие наших популяций. Сванте Пэабо, руководивший вышеупомянутым исследованием 2010 года, с тех пор успел написать книгу «Неандерталец. В поисках исчезнувших геномов», но изучением неандертальцев активно занимается по сей день. Именно об этом пойдет речь далее.

Не так давно на Хабре вышла новость о разработке червеобразных мягких роботов, которые легко меняют форму и длину для проникновения в труднодоступные места. Подобный робот – не только миниатюрное, но и высокотехнологичное устройство, оснащенное датчиками и серьезно адаптирующее свои функции к меняющимся условиям окружающей среды. Такое бионическое направление развития робототехники логично и ожидаемо, но, в то же время, оно перекликается с не менее интересным феноменом модульной робототехники. Модульный робот автоматически собирается из относительно простых единиц, которые могут сами добираться до точки стыковки, ориентируясь на разметку в помещении, например, на складе.

Интересующимся модульной робототехникой я рекомендую посмотреть диссертацию и научные работы Никиты Павлюка, познакомившего меня с этой темой. Здесь я затрону тему модульных роботов лишь в качестве контекста, подчеркнув их важнейшую черту – способность к реконфигурации. Шагом вперед от реконфигурации мне видится реализация приемов оригами в робототехнике, о чем я и расскажу далее.

Привет, Хабр!

Возможно, я, наконец, собрался осветить эту тему, так как очень сильно выспался в минувшие выходные.

Сегодняшняя публикация рискует стать наименее научно-популярной во всем моем блоге, и она может быть перенасыщена «личным опытом». Я выскажусь на тему прокрастинации в ущерб сну. Более того, я опубликую этот текст, как только напишу и сверстаю его; возможно, это будет уже глубоким утром.

Прокрастинация в ущерб сну — это давно замеченная вредная привычка, которая попала в поле зрения медиков около 2014 года. Специалисты из Утрехтского университета, впервые формализовавшие эту проблему, характеризуют ее как отказ от отхода ко сну, когда на это нет видимых причин. После 2014 года эта вредная привычка все чаще трактуется как медицинское и поведенческое расстройство, но по-настоящему остро проблема сонной прокрастинации встала после локдауна 2020 года. Отход ко сну, как и режим работы, тесно связан с режимом дня, а именно в период вынужденного карантина режим дня оказался критически подорван у людей, не привыкших к удаленке.

Сонная прокрастинация очевидным образом отличается от «традиционной» прокрастинации, то есть, от откладывания неприятной или рутинной деятельности на потом, так как сон не является неприятной деятельностью. По-видимому, прокрастинация в ущерб сну является следствием более сложных социальных явлений, из-за совокупности которых человек считает, будто не принадлежит себе.

Ранняя история ядерного оружия, вернее, предыстория бомбардировок Хиросимы и Нагасаки – это гремучая смесь фундаментальной науки, игр спецслужб, цейтнота, политики и сделок с совестью. Первой систематической работой о научной составляющей Манхэттенского проекта была книга «Ярче тысячи солнц», написанная австрийским автором Робертом Юнгом.

И эта книга, и вышедшие в 1962 году мемуары бригадного генерала Лесли Гровса под названием «Теперь об этом можно рассказать» красочно демонстрируют, что проделанная в рамках проекта работа была в высшей степени первопроходческой, когда о последствиях следующего шага оставалось только догадываться. Так, именно в рамках Манхэттенского проекта был придуман метод Монте-Карло, а для выполнения огромного объема расчетов при отсутствии ЭВМ были мобилизованы сотрудницы-вычислительницы.

Лесли Гровс с солдатской прямотой не скрывает, что отнесся к коллективу ученых-атомщиков как к сборищу фриков, которых нужно потерпеть в условиях военного времени и для выполнения поставленной боевой задачи. Когда по итогам Ялтинской конференции стало понятно, что исход войны в Европе предрешен, а война на Тихом океане далека от завершения, когда в расчете на потенциальные потери личного состава в Японии было изготовлено полмиллиона «Пурпурных сердец» (американский орден, вручаемый за ранение или гибель в бою), вручаемых по сей день – стремление как можно быстрее поставить точку в войне представлялось единственной приоритетной целью. Личные конфликты в коллективе и даже выявление советских шпионов отходят на второй план. Последняя глава в книге Гровса называется «Нагасаки».

В 1900, последнем году XIX века, Макс Планк открыл кванты света: показал, что энергия света передается в виде минимальных энергетических пакетов. Так зародилась квантовая физика, которая, казалось бы, совершенно случайно попала из XXI века в начало XX-го. На практике квантовая механика оказалась одной из самых точных и строгих систем, известных науке: принципы квантовой механики лежат в основе деления атомного ядра, действия лазера, работы полупроводников. Сегодня уже осуществлены квантовая телепортация и квантовые вычисления. При этом, еще в 1927 году, на пятом Сольвеевском конгрессе, посвященном проблемам квантовой механики, состоялся знаменитый спор между Альбертом Эйнштейном и Нильсом Бором по поводу интерпретируемости квантовой механики. На тот момент победила точка зрения Бора («копенгагенская интерпретация»), указывающая, что следует абстрагироваться от концептуализации событий, происходящих при квантовых взаимодействиях, удовлетворившись математической согласованностью квантовой механики. При этом квантовая система понимается во многом как «черный ящик», но ее уравнения с удивительной точностью подтверждают результаты экспериментов.

Основное отличие квантовой физики (доминирует в микромире) от классической физики (доминирует в макромире) заключается в вероятностном характере квантовых процессов. Так, применительно к электрону в атоме, уравнения квантовой механики дают распределение вероятностей, указывающих, в какой точке орбитали должен быть электрон – и именно там он и оказывается по результатам эксперимента.