все|сильносреднеслабо
Разместить публикацию →

«Крестьянин продолжает пахать свое поле»: как теория относительности влияет на нашу жизнь

Можно ли замедлить время, в чем суть революции Эйнштейна и чем займется наука, когда будет создана теория всего? T&P продолжают спецпроект с премией «Просветитель» и публикуют отрывок из книги Вячеслава Покровского «Космос, Вселенная, теория всего почти без формул, или Как дошли до теории суперструн».

Почему понятия современной физики так сложны для восприятия даже профессионалов?

Представьте себе остров, находящийся посреди теплого моря. Здесь очень мягкий климат, плодородная почва, что позволяет снимать несколько урожаев в год. Море кишит рыбой, а леса дичью. Отсутствуют опасные для человека хищные животные и ядовитые змеи. Нет эпидемий болезней. Люди умирают без мучений, достигнув глубокой старости.

Однажды один из жителей острова строит большую деревянную лодку и отправляется исследовать мир. Возвратившись через несколько лет на родину, он рассказывает соплеменникам о том, что мир очень велик. В нем живет много людей и все они вместе с обитателями острова обитают на огромном шаре. В том большом мире есть горы такие высокие, что у некоторых вершины скрываются за облаками. Иногда они извергают пламя, от которого плавятся камни и стекают в виде огненных рек с горы, уничтожая окрестные селения. В этом мире бывают такие ветры, что они поднимают волны выше самых высоких деревьев. Иногда земля начинает трястись, в ней появляются трещины, куда проваливаются люди и дома. В некоторых местах большого мира так холодно, что вода превращается в камень, а в других стоит такая жара, что там не растут ни деревья, ни растения.

Люди большого мира могут летать на железных птицах выше и быстрее любой из птиц, а плавать на воде и под водой на своих лодках глубже и быстрее любой рыбы. Они имеют ящики из какого-то материала, при помощи которых видят, что происходит в любом конце света, и могут разговаривать с человеком, находящимся так далеко, что идти до него надо много дней. Иногда они воюют между собой, и тогда одна железная птица может мгновенно уничтожить целую страну, которая во много раз больше острова.

Естественно, соплеменники не поверили рассказам путешественника. Уж слишком они отличались от каждодневной действительности. Никто из них не видел превращения воды в камень, а тем более плавления камней. Ни одна птица, даже металлическая, не может мгновенно уничтожить целое селение и т.д. Поэтому путешественник до конца дней будет считаться лгуном.

Мы, обитатели Земли, очень похожи на жителей этого комфортного острова. Наши космические скорости по сравнению с субсветовыми скоростями движения микрочастиц ничтожно малы. Во много раз меньше, чем скорость движения черепахи по сравнению со скоростью болида «Формулы–1». Масса всей нашей Солнечной системы бесконечно мала по сравнению с массой черной дыры. Даже на полюсе температура гораздо выше абсолютного нуля. Самая высокая температура на Земле попросту несравнима с температурой даже нашего Солнца.

Мы живем в мире, где массы и скорости слишком малы для того, чтобы релятивистские эффекты оказывали влияние на нашу повседневную жизнь, и слишком велики для проявления квантовых эффектов. Это привело к тому, что на генном уровне пространство, время и материя воспринимаются нами несвязанными и независимыми атрибутами бытия. Поэтому-то с таким трудом воспринимались, да и до сих пор воспринимаются идеи теории относительности.

Еще сложнее обстоит дело с квантовой физикой. Со времен своего появления Homo sapiens очень быстро стал детерминистом на основе своего жизненного опыта, твердо усвоив, что в одинаковых условиях одинаковые причины порождают одинаковые следствия. Поэтому идеи квантовой физики до сих пор с трудом приживаются в сознании наших современников.

Эйнштейновская научная революция

В чем заключается отличие в понимании принципа относительности Ньютоном и Эйнштейном?

Это отличие имеет более глубокий характер, чем кажется на первый взгляд. Предположим, что навстречу друг другу движутся два автомобиля. Автомобиль, в котором находится наблюдатель А, движется со скоростью 80 км/ч относительно дорожного полотна, а автомобиль, в котором находится наблюдатель В, движется ему навстречу со скоростью 40 км/ч также относительно дорожного полотна. Оба автомобиля, не меняя своей скорости, движутся строго по прямой. Тогда наблюдатель А, проведя определенные измерения, может сказать, что его автомобиль движется относительно автомобиля, в котором находится наблюдатель В, со скоростью 80 км/ч + 40 км/ч = 120 км/ч.

Точно такое же заключение сделает наблюдатель В. Более того, если в обоих автомобилях отказали спидометры, то наблюдатель А может утверждать, что его автомобиль стоит на месте, а автомобиль наблюдателя В движется относительно его автомобиля со скоростью 120 км/ч. Такое же утверждение может сделать и наблюдатель В, только он будет считать, что его автомобиль стоит, а со скоростью 120 км/ч движется автомобиль наблюдателя А.

Оба наблюдателя также могут утверждать, что автомобили движутся навстречу друг другу с одинаковыми скоростями 60 км/ч относительно дорожного покрытия или что один автомобиль движется со скоростью 20 км/ч, а другой — 100 км/ч. Число вариантов бесконечно. Таким образом, принцип относительности Галилея—Ньютона утверждает, что свободное движение имеет смысл только относительно других объектов, поэтому понятия «абсолютного» движения не существует, свободное же движение имеет смысл только при сравнении.

В понимании Эйнштейна принцип относительности заключается в следующем: законы физики, каковы бы они ни были, должны быть абсолютно одинаковы для всех наблюдателей, совершающих равномерное движение.

Из ОТО (общей теории относительности. — Прим. ред.) следует, что материальные тела искривляют пространство, а оказывают ли они влияние на время?

Да, оказывают. Приведем два примера. Еще в начале 60-х годов в парках отдыха существовал аттракцион «колесо смеха». Суть его заключалась в следующем. На диск рассаживались дети, после чего он начинал вращаться. Согласно законам физики на каждого ребенка начинала действовать центробежная сила, тем большая, чем дальше он находился от центра диска. Поэтому первыми с диска скатывались дети, находившиеся ближе к его краю. Счастливец же, занявший место в центре диска мог находиться там очень долго.
Теперь представим себе, что наблюдатель, имеющий пару синхронизированных часов, оставил одни в центре диска, а с другими часами движется от центра диска к периферии. При этом на него начинает действовать центробежная сила, тем большая, чем ближе наблюдатель приближается к краю диска. Вернувшись обратно, в центр диска, наблюдатель обнаружит, что его часы отстали от часов, оставленных в центре диска. Результат вполне объясним в рамках СТО. Наблюдатель, перемещаясь к периферии вращающегося диска, движется со все более высокой линейной скоростью. Как мы выяснили выше, с точки зрения неподвижного наблюдателя время у движущегося наблюдателя будет течь медленнее. Замедление хода времени можно подсчитать, пользуясь преобразованиями Лоренца.

Теперь представим себе, что вращающийся диск помещен в темную комнату, и наблюдатель не может определить, вращается диск или нет, но зато он испытывает действие центробежной силы инерции, которая стремится прижать его к периферии диска.

Сравнив показания часов, наблюдатель приходит к вполне логичному выводу, что на замедлении хода часов сказывается сила, которая стремится прижать его к периферии диска, поскольку часы, находящиеся в центре, своего хода не изменили, так как на них центробежная сила не действовала.

Рассмотрим еще один пример. Представим себе летящую в космосе ракету, внутри которой находятся два космонавта: один наверху, у потолка, другой — внизу, на полу. Космонавт, находящийся наверху, дождавшись какого-то определенного времени, например, двенадцати часов, на мгновение зажигает фонарик, а через секунду зажигает его второй раз. Если ракета движется равномерно, то второй космонавт также получит сигналы с интервалом в одну секунду.

Теперь представим себе, что ракета начинает ускоряться. Тогда первому сигналу понадобится меньше времени для того, чтобы дойти до второго космонавта, чем в случае равномерного движения. Второй же сигнал затратит еще меньше времени, поскольку в момент его отправки за счет ускорения скорость ракеты еще увеличится, и ему придется пройти меньшее расстояние. Таким образом, интервал времени между сигналами для космонавта, находящегося внизу, будет меньше одной секунды, хотя космонавт, находящийся на потолке, будет утверждать, что посылал сигналы с интервалом в одну секунду.

Теперь опять вспомним принцип эквивалентности. Он говорит, что мы не можем определить, перемещаемся ли мы с постоянным ускорением или находимся в гравитационном поле. В первом примере ускорение связано с центробежной силой, возникающей при вращении диска, во втором примере — с работой двигателей ракеты, если она находится в полете, либо с гравитационным полем Земли, если она стоит на стартовой площадке, но во всех случаях время будет замедляться тем больше, чем больше ускорение. Таким образом, на первом этаже небоскреба время будет течь медленнее, чем на сотом, поскольку он находится ближе к центру Земли и, следовательно, ускорение свободного падения там больше.

В литературе как пример замедления времени описан парадокс близнецов. Суть его в следующем. Один брат-близнец, назовем его домоседом, остается на Земле, а второй, назовем его путешественником, отправляется в космическое путешествие. При возвращении окажется, что домосед уже глубокий старик, а путешественник постарел всего на несколько лет. Давайте будем считать, что путешественник остался на месте, а домосед вместе с Землей улетает в космос. Тогда картина будет обратной. Постареет путешественник, а домосед останется молодым. Почему же все-таки старится домосед?
В науке найдется мало теорий, вызывающих столько ожесточенных споров. Многие известные физики и философы восприняли СТО и ОТО, а также парадокс близнецов. Это А. Эддингтон, М. Шлик, Б. Рассел, Г. Рейхенбах и многие другие. Большинство же физиков и философов предпочитали хранить молчание. Противников же теории относительности оказалось не меньше, чем ее сторонников. Ситуация напоминала положение дел после появления работ Ньютона, когда над умами ученых довлел авторитет Аристотеля. Теперь же многие не смогли смириться с идеями, идущими вразрез с идеями «короля физики» — Ньютона.

Сам Майкельсон, эксперимент которого по признанию Эйнштейна, сделанному им незадолго до смерти, проложил дорогу СТО, так до конца своих дней и не признал теории относительности. Астроном с мировым именем В. Макмиллан объявил теорию относительности печальным недоразумением. Он писал:

«Мы отказались от всего, чему нас учили раньше, создали постулат, самый бессмысленный из всех, который мы только могли придумать, и создали неньютоновскую механику, согласующуюся с этим постулатом. Достигнутый успех — превосходная дань умственной активности и нашему остроумию, но нет уверенности, что нашему здравому смыслу».

Из-за парадокса близнецов французский философ А. Бергсон порвал отношения с Эйнштейном, а английский физик Г. Дингль, затратив много лет, написал кучу статей, где разоблачал «парадокс близнецов», попутно обвиняя сторонников теории относительности в тупости и изворотливости.

На самом деле никакого парадокса здесь нет. Теория относительности освободила нас от понятия абсолютного времени. Пусть близнец-путешественник отправляется к какой-то планете. Часы домоседа, остающегося на Земле показывают одинаковое время со всеми другими часами, находящимися на Земле. Часы же путешественника связаны с космическим кораблем, который инерциальной системой назвать никак нельзя. При старте с Земли корабль ускоряется, при приближении к планете тормозится, затем делает разворот, снова ускоряется, а при приближении к Земле опять тормозится. Все это приводит к возникновению огромных сил инерции, которых нет на Земле, поскольку она не испытывает никакого мощного ускорения. Все эти силы инерции, которые согласно принципу эквивалентности неотличимы от силы гравитации, и замедляют ход часов близнеца-путешественника.

Физик Э. Макмиллан из Калифорнийского университета просчитал замедление времени для путешественника, отправляющегося с Земли к спиральной Туманности Андромеды, находящейся от нас на расстоянии около двух миллионов световых лет*. Если первую половину пути космический корабль будет двигаться с ускорением 2g, затем с таким же замедлением, обратный путь проделает по такой же схеме, то по часам путешественника при возвращении на Землю пройдет 29 лет, по земным же часам — около трех миллионов лет.

Существуют ли экспериментальные доказательства верности ОТО?

Существуют, и очень много. Физики-экспериментаторы не могли пройти мимо такой грандиозной физической идеи. В XIX веке астрономы обнаружили, что большая ось эллипса, который является орбитой Меркурия, ведет себя странно, и эта странность не может быть объяснена с точки зрения механики Ньютона. Эта ось поворачивается (прецессирует) вокруг Солнца примерно на один градус в десять тысяч лет. Эйнштейн понял, что Меркурий испытывает более сильное влияние искривления пространства под действием гравитационного поля Солнца, так как это ближайшая к Солнцу планета, и в 1915 году рассчитал величину этой прецессии, исходя из своей ОТО. Результат полностью совпал с экспериментальными данными.

В последующие годы в связи с развитием радиотелескопов наличие прецессии орбит других планет было подтверждено рядом исследований.

Другим успехом ОТО было подтверждение искривления света гравитационным полем Солнца. Согласно ОТО, лучи света должны изгибаться под действием гравитационного поля Солнца (или порождаемой этим полем кривизны пространства). Трудность эксперимента заключается в том, что в обычных условиях свет Солнца затмевает свет звезд, однако во время солнечного затмения эта трудность снимается. В 1919 году английский астроном А. Эддингтон и его коллеги провели ряд астрономических наблюдений затмений Солнца. Было подтверждено наличие отклонения, но впоследствии оказалось, что это совпадение было счастливой случайностью (либо подтасовкой, что нередко случается в науке), поскольку погрешность измерения была примерно равна величине отклонения. Однако результаты многочисленных более точных изменений, проведенных позднее, полностью совпадают с предсказаниями ОТО.

Эффект замедления времени также был многократно подтвержден экспериментально.

Еще одно предсказание, сделанное Эйнштейном, касалось так называемого красного смещения в спектре Солнца. Это предсказание заключается в том, что влияние гравитационного поля Солнца, во много раз превышающего гравитационное поле Земли, приведет к тому, что колебания атомов на Солнце будет идти с меньшей частотой, чем на Земле. Как следствие этого, спектр излучения Солнца будет сдвинут в сторону красных частот, т. е. более длинных волн. Проведенные измерения дали очень хорошие совпадения рассчетов и экспериментальных результатов.

В 1958 году немецкий физик Р. Мессбауэр на основе открытого им эффекта, названного впоследствии его именем, придумал способ создания ядерных часов, которые после 1 000 000 000 000 тиканий отстают всего на одну сотую тиканья.

С этими часами было проведено множество экспериментов. Одни часы ставили на три года на первом этаже небоскреба, другие — на сто втором (США). Одни на краю, другие в центре вращающегося диска диаметром 15 см (Англия). Одни на ракете, другие на Земле (США совместно с Японией; СССР). Далее сравнивали их показания — везде расхождение в разности хода с высокой степенью точности совпадало с предсказаниями ОТО.

Что такое теория всего?


Повлияет ли создание окончательной теории, если, конечно, она когда-нибудь будет создана, на сознание человечества?

У прекрасного нидерландского художника XVI века Питера Брейгеля Старшего есть замечательная картина «Падение Икара». На картине Икар заметен не сразу. Между берегом и кораблем лишь обозначены ноги тонущего, но никто не обращает на это внимания. Крестьянин продолжает пахать свое поле, пастух гонит стадо, купеческий корабль готовится к отплытию, рыболов продолжает удить рыбу и никто не приходит к нему на помощь. Такая же судьба уготовлена и всем великим физическим теориям — на сознание человечества в целом они не оказывают никакого влияния. Разве изменилось сознание человечества после появления ОТО и квантовой механики? Они не предотвратили разрушительных войн, зарождения фашизма и многого другого. Более того, если древо науки выращивают ученые, то его плодами в первую очередь пользуются политики и, как правило, пытаются использовать очередное научное открытие для создания какого-то более смертоносного, по сравнению с предыдущим, оружия. Таким образом, после создания теории всего коренным образом сознание людей вряд ли изменится.

Закончится ли наука после того, как будет создана окончательная теория?


Конечно, нет, хотя бы потому, что теория всего практически не окажет влияния на такие разделы физики, как физика твердого тела, физика полупроводников, физика сплошных сред, аэрои гидродинамика и другие. Эта теория откроет нам правила, по которым Природа или Бог играет на великой шахматной доске Вселенной, но ни в коей мере не освободит нас от множества задач, ждущих своего решения. Число же научных и инженерных проблем, которые предстоит решить человечеству, поистине бесконечно.

В ближайшие два десятилетия кремниевая технология, основа создания современных компьютеров, исчерпает себя. Поэтому уже сейчас активно ведутся работы по созданию новой элементной базы микроэлектроники, на других, отличных от кремниевой технологии, принципах. Это эффект Джозефсона, молетроника, квантовые компьютеры и т. п. Уже сейчас не кажутся фантастическими разговоры о записи информации на отдельных атомах. Не за горами создание транзистора из отдельных атомов. По расчетам ученых, транзистор, состоящий примерно из двухсот атомов, под действием излучения, лежащего в радиодиапазоне, сможет переходить из состояния с низкой энергией в состояние с высокой. Поскольку волновая природа микрочастиц и принцип неопределенности позволяют такому транзистору находится одновременно в двух состояниях, то быстродействие такого квантового компьютера становится просто фантастическим. По расчетам, компьютер, состоящий всего из нескольких десятков атомов, будет обладать немыслимым быстродействием — десять триллионов операций в секунду.

Можно ожидать, что сработает один из основных законов диалектики — переход количества в качество, что сделает возможным создание искусственного интеллекта. Это, в свою очередь, приведет к резкому сокращению затрат времени на решение различных, в том числе и научных проблем. Проблемы, на решение которых ученые тратили годы, с помощью искусственного интеллекта будут решены за несколько дней. Впрочем, не следует исключать и мрачные прогнозы писателей-фантастов о возможном выходе искусственного интеллекта из-под контроля человека.

Давно ждет своего решения проблема высокотемпературной сверхпроводимости, которая позволит свести к минимуму колоссальные потери электроэнергии и значительно снизить влияние на природу, оказываемое многочисленными ТЭЦ, ГРЭС, АЭС и ЛЭП, улучшив тем самым экологию планеты.

Множество проблем уже давно ждут своего решения в астрофизике. Например, до сих пор неясен механизм образования Галактик.

Наступивший XXI век будет веком биологии. Здесь также непочатый край работы. Это и образование ДНК, и работа мозга — проблема, которой ученые занимаются не одно десятилетие, но до сих пор так и не могут похвастаться выдающимися успехами. К ней вплотную примыкает проблема создания искусственного интеллекта, о возможности решения которой до сих пор идут споры среди кибернетиков, физиков, биологов, философов и богословов. Хотя проблем, стоящих перед наукой бесчисленное множество, очень хочется верить словам А. Эйнштейна: «Наиболее необъяснимое во Вселенной — это то, что она объяснима».
Источник: theoryandpractice.ru
724 4
44
Смех
Интерес
Красота
Умиление
Радость
Удивление
Грусть
Страх
Гнев
Отвращение
сильносреднеслабо

История Вселенной за 10 минут

Как современная наука объясняет глобальные процессы во Вселенной и феномен зарождения жизни на Земле?
История Вселенной за 10 минут
Источник: www.youtube.com
1069 11
100
Смех
Интерес
Красота
Умиление
Радость
Удивление
Грусть
Страх
Гнев
Отвращение
сильносреднеслабо

Молекулы радости: как наш мозг создает нейронные связи и формирует привычки и интеллект

Гормоны влияют на механизмы образования эмоций и действие различных нейрохимических веществ, и, как следствие, участвуют в формировании устойчивых привычек. Автор книги «Гормоны счастья» заслуженный профессор Калифорнийского университета Лоретта Грациано Бройнинг предлагает пересмотреть шаблоны нашего поведения и научиться запускать действие серотонина, дофамина, эндорфина и окситоцина. T&P публикуют главу из книги о том, как самонастраивается наш мозг, реагируя на опыт и формируя соответствующие нейронные связи.

Перекладывая нейронные пути


Каждый человек рождается с множеством нейронов, но очень небольшим количеством связей между ними. Эти связи строятся по мере взаимодействия с окружающим нас миром и в конечном счете и создают нас такими, какие мы есть. Но иногда у вас возникает желание несколько модифицировать эти сформировавшиеся связи. Казалось бы, это должно быть легко, потому что они сложились у нас без особых усилий с нашей стороны еще в молодости. Однако формирование новых нейронных путей во взрослом возрасте оказывается неожиданно сложным делом. Старые связи настолько эффективны, что отказ от них создает у вас ощущение, что возникает угроза выживанию. Любые новые нервные цепочки являются весьма хрупкими по сравнению со старыми. Когда вы сможете понять, как трудно создаются в мозгу человека новые нейронные пути, вы будете радоваться своей настойчивости в этом направлении больше, чем ругать себя за медленный прогресс в их формировании.

Пять способов, с помощью которых самонастраивается ваш мозг


Мы, млекопитающие, способны в течение жизни создавать нейронные связи, в отличие от видов с устойчивыми связями. Эти связи создаются по мере того, как окружающий нас мир воздействует на наши органы чувств, которые посылают соответствующие электрические импульсы в мозг. Эти импульсы прокладывают нейронные пути, по которым в будущем быстрее и легче побегут другие импульсы. Мозг каждого отдельного человека настроен на индивидуальный опыт. Ниже приведены пять способов, с помощью которых опыт физически меняет ваш мозг.

1. Жизненный опыт изолирует молодые нейроны


Постоянно работающий нейрон с течением времени покрывается оболочкой из особого вещества, которое называется миелин. Это вещество значительно повышает эффективность нейрона как проводника электрических импульсов. Это можно сравнить с тем, что изолированные провода могут выдерживать значительно большую нагрузку, чем оголенные. Покрытые миелиновой оболочкой нейроны работают без затраты излишних усилий, что свойственно медленным, «открытым» нейронам. Нейроны с миелиновой оболочкой выглядят скорее белыми, чем серыми, поэтому мы разделяем наше мозговое вещество на «белое» и «серое».

В основном покрытие нейронов миелином завершается у ребенка к возрасту двух лет, по мере того как его тело научается двигаться, видеть и слышать. Когда рождается млекопитающее, в его мозгу должна сформироваться ментальная модель окружающего его мира, что предоставит ему возможности для выживания. Поэтому выработка миелина у ребенка максимальна при рождении, а к семи годам она несколько снижается. К этому времени вам уже не надо учить заново истины, что огонь обжигает, а земное тяготение может заставить вас упасть.
Если вы думаете, что миелин «зря расходуется» на усиление нейронных связей именно у молодых, то следует понимать, что природа устроила именно так по обоснованным эволюционным причинам. На протяжении большей части истории человечества люди заводили детей сразу по достижении половой зрелости. Нашим предкам нужно было успеть решить первоочередные насущные задачи, которые обеспечивали выживание их потомства. Во взрослом состоянии они больше использовали новые нейронные связи, чем перенастраивали старые.

С достижением периода полового созревания человека формирование миелина в его организме вновь активизируется. Это происходит из-за того, что млекопитающему предстоит осуществить новую настройку своего мозга на поиск наилучшего брачного партнера. Часто в период спаривания животные мигрируют в новые группы. Поэтому им приходится привыкать к новым местам в поисках пищи, а также к новым соплеменникам. В поисках брачной пары люди также нередко вынуждены перемещаться в новые племена или кланы и постигать новые обычаи и культуру. Рост выработки миелина в период полового созревания как раз всему этому и способствует. Естественный отбор устроил мозг таким, что именно в этот период он меняет ментальную модель окружающего мира.

Все, что вы целенаправленно и постоянно делаете в годы своего «миелинового расцвета», создает мощные и разветвленные нейронные пути в вашем мозгу. Именно поэтому так часто гениальность человека проявляется именно в детстве. Именно поэтому маленькие горнолыжники так лихо пролетают мимо вас на горных спусках, которые вы не можете освоить, сколько ни стараетесь. Именно поэтому таким трудным становится изучение иностранных языков с окончанием юношеского возраста. Будучи уже взрослыми, вы можете запоминать иностранные слова, но чаще всего вы не можете быстро подбирать их для выражения своих мыслей. Это происходит потому, что вербальная память концентрируется у вас в тонких, не покрытых миелином нейронах. Мощные миелинизированные нейронные связи заняты у вас высокой мыслительной деятельностью, поэтому новые электрические импульсы с трудом находят свободные нейроны. […]

Колебания активности организма в миелинизации нейронов могут помочь вам понять, почему у людей возникают те или иные проблемы в разные периоды жизни. […] Помните, что человеческий мозг не достигает своей зрелости автоматически. Поэтому часто говорят, что мозг у подростков еще не вполне сформировавшийся. Мозг «миелинирует» весь наш жизненный опыт. Так что если в жизни подростка будут иметь место эпизоды, когда он получает незаслуженное вознаграждение, то он накрепко запоминает, что награду можно получить и без усилий. Некоторые родители прощают подросткам плохое поведение, говоря, что «их мозг еще не полностью оформился». Именно поэтому очень важно целенаправленно контролировать тот жизненный опыт, который они впитывают. Если позволить подростку избегать ответственности за свои действия, то можно сформировать у него разум, который будет ожидать возможности уклонения от такой ответственности и в дальнейшем. […]

2. Жизненный опыт повышает эффективность работы синапса


Синапс — это место контакта (небольшой промежуток) между двумя нейронами. Электрический импульс в нашем мозгу может передвигаться только при том условии, что он достигает конца нейрона с достаточной силой, чтобы «перепрыгнуть» через этот промежуток к следующему нейрону. Эти барьеры помогают нам фильтровать на самом деле важную входящую информацию от не имеющего значения так называемого «шума». Прохождение электрического импульса через синаптические промежутки — это очень сложный природный механизм. Его можно представить себе так, что на кончике одного нейрона скапливается целая флотилия лодок, которая транспортирует нейронную «искру» в специальные приемные доки, имеющиеся у рядом расположенного нейрона. С каждым разом лодки лучше справляются с транспортировкой. Вот почему получаемый нами опыт увеличивает шансы передачи электрических сигналов между нейронами. В мозге человека имеется более 100 триллионов синаптических связей. И наш жизненный опыт играет важную роль, чтобы проводить по ним нервные импульсы так, чтобы это соответствовало интересам выживания.

На сознательном уровне вы не можете решать, какие именно синаптические связи вам следует развивать. Они формируются двумя основными способами:

1) Постепенно, путем многократного повторения.

2) Одномоментно, под воздействием сильных эмоций.

[…] Синаптические связи строятся на основе повторения или эмоций, пережитых вами в прошлом. Ваш разум существует за счет того, что ваши нейроны образовали связи, которые отражают удачный и неудачный опыт. Некоторые эпизоды из этого опыта были «закачаны» в ваш мозг благодаря «молекулам радости» или «молекулам стресса», другие были закреплены в нем благодаря постоянным повторениям. Когда модель окружающего мира соответствует той информации, которая содержится в ваших синаптических связях, электрические импульсы пробегают по ним легко, и вам кажется, что вы вполне в курсе происходящих вокруг вас событий.

3. Нейронные цепочки формируются только за счет активных нейронов


Те нейроны, которые активно не используются мозгом, начинают постепенно ослабевать уже у двухлетнего ребенка. Как ни странно, это способствует развитию его интеллекта. Сокращение числа активных нейронов позволяет малышу не скользить рассеянным взглядом по всему вокруг, что свойственно новорожденному, а опираться на нейронные пути, которые у него уже сформировались. Двухлетний малыш способен уже самостоятельно концентрироваться на том, что доставляло ему в прошлом приятные ощущения типа знакомого лица или бутылочки с его любимой едой. Он может остерегаться того, что в прошлом вызвало у него отрицательные эмоции, например драчливый товарищ по играм или закрытая дверь. Юный мозг полагается уже на свой небольшой жизненный опыт в том, что касается удовлетворения нужд и избегания потенциальных угроз.

Как бы ни строились нейронные связи в мозге, вы ощущаете их как «истину»


В возрасте от двух до семи лет процесс оптимизации мозга у ребенка продолжается. Это заставляет его соотносить новый опыт со старым, вместо того чтобы накапливать новые переживания каким-то отдельным блоком. Тесно переплетенные нейронные связи и нервные пути составляют основу нашего интеллекта. Мы создаем их, разветвляя старые нейронные «стволы», вместо того чтобы создавать новые. Таким образом, к семи годам мы обычно четко видим то, что уже однажды видели, и слышим уже однажды услышанное.

Вы можете подумать, что это плохо. Однако подумайте над ценностью всего этого. Представьте себе, что вы солгали шестилетнему ребенку. Он верит вам, потому что его мозг жадно впитывает все, что ему предлагается. Теперь предположите, что вы обманули ребенка восьми лет. Он уже подвергает ваши слова сомнению, потому что сравнивает поступающую информацию с уже имеющейся у него, а не просто «проглатывает» новые сведения. В возрасте восьми лет ребенку уже труднее формировать новые нейронные связи, что толкает его на использование уже имеющихся. Опора на старые нейронные цепочки позволяет ему распознать ложь. Это имело огромное значение с точки зрения выживания для того времени, когда родители умирали молодыми и детям с малых лет приходилось привыкать заботиться о себе. В юные годы мы формируем определенные нейронные связи, позволяя другим постепенно угасать. Некоторые из них исчезают, как ветер уносит осенние листья. Это помогает сделать мыслительный процесс человека более эффективным и целенаправленным. Конечно, с возрастом вы получаете все новые знания. Однако эта новая информация концентрируется в тех областях мозга, в которых уже существуют активные электрические пути. Например, если наши предки рождались в охотничьих племенах, то быстро набирали опыт охотника, а если в племенах землепашцев — сельскохозяйственный опыт. Таким образом мозг настраивался на выживание в том мире, в котором они реально существовали. […]

4. Между активно используемыми вами нейронами образуются новые синаптические связи


Каждый нейрон может иметь много синапсисов, потому что у него бывает много отростков или дендритов. Новые отростки у нейронов образуются при его активной стимуляции электроимпульсами. По мере того как дендриты растут в направлении точек электрической активности, они могут приблизиться настолько, что электрический импульс от других нейронов может преодолеть расстояние между ними. Таким образом рождаются новые синаптические связи. Когда подобное происходит, на уровне сознания вы получаете связь между двумя идеями, например.

Свои синаптические связи вы ощущать не можете, но легко можете увидеть это в других. Человек, любящий собак, смотрит на весь окружающий мир через призму этой привязанности. Человек, увлеченный современными технологиями, все на свете связывает с ними. Любитель политики оценивает окружающую реальность политически, а религиозно убежденный человек — с позиций религии. Один человек видит мир позитивно, другой — негативно. Как бы ни строились нейронные связи в мозге, вы не ощущаете их как многочисленные отростки, похожие на щупальца осьминога. Вы ощущаете эти связи как «истину».

5. Рецепторы эмоций развиваются или атрофируются


Для того чтобы электрический импульс мог пересечь синаптическую щель, дендрит с одной стороны должен выбросить химические молекулы, которые улавливаются специальными рецепторами другого нейрона. Каждое из нейрохимических веществ, вырабатываемых нашим мозгом, имеет сложную структуру, которая воспринимается только одним специфическим рецептором. Она подходит к рецептору, как ключ к замку. Когда вас захлестывают эмоции, то вырабатывается больше нейрохимических веществ, чем может уловить и обработать рецептор. Вы чувствуете себя ошеломленным и дезориентированным до тех пор, пока ваш мозг не создаст больше рецепторов. Так вы адаптируетесь к тому, что «вокруг вас что-то происходит».

Когда рецептор нейрона продолжительное время неактивен, он исчезает, оставляя место для появления других рецепторов, которые могут вам понадобиться. Гибкость в природе означает, что рецепторы у нейронов должны либо использоваться, либо они могут потеряться. «Гормоны радости» постоянно присутствуют в мозге, осуществляя поиск «своих» рецепторов. Именно так вы и «узнаете» причину своих позитивных ощущений. Нейрон «срабатывает», потому что подходящие молекулы гормонов открывают замок его рецептора. А затем на основе этого нейрона создается целая нейронная цепь, которая подсказывает вам, откуда ожидать радости в будущем.

Изображения: © iStock.
Источник: theoryandpractice.ru
1527 2
65
Смех
Интерес
Красота
Умиление
Радость
Удивление
Грусть
Страх
Гнев
Отвращение
сильносреднеслабо

Вселенная. Чужие галактики. Документальный фильм, HD.

Посмотрите на пространство через удивительные образы космического телескопа Хаббла. Как формируется наша галактика, являясь лишь одной из сотни миллиардов во Вселенной. 1 сезон, 9 серия одноименного цикла фильмов.
Вселенная. 1 сезон, 9 серия. Чужие галактики. Full HD 1080p
Источник: www.youtube.com
1276 1
39
Смех
Интерес
Красота
Умиление
Радость
Удивление
Грусть
Страх
Гнев
Отвращение
сильносреднеслабо

10 важных, но пугающих успехов в развитии искусственного интеллекта

У Стивена Хокинга, Билла Гейтса и Элона Маска есть кое-что общее, и это не богатство или интеллект. Все они боятся апокалипсиса с участием ИИ. Это гипотетический сценарий, по которому искусственный интеллект становится доминирующей формой жизни на Земле. Это может быть восстание машин, которые возомнят себя богами или, что еще хуже, решат уничтожить человечество и провозгласить Землю своей собственностью.

Но случится ли апокалипсис с ИИ — большой вопрос. Что побудило авторитетных и всемирно известных людей вроде Маска и Хокинга во всеуслышание заявлять о своих опасениях по поводу этого гипотетического сценария? Могут ли голливудские фильмы вроде «Терминатора» оказаться пророческими? Давайте узнаем, почему многие люди, известные своим авторитетом и заслуживающие доверия, обеспокоены восстанием машин и почему это уже происходит. Отчасти.

Они учатся лгать и обманывать

Ложь — универсальное поведение. Люди делают это постоянно, и даже некоторые животные, как белки или птицы, прибегают к ней ради выживания. Тем не менее ложью не ограничены люди и животные. Ученые из Технологического института Джорджии разработали роботов с искусственным интеллектом, способных обманывать и лгать. Исследовательская группа под руководством профессора Рональда Аркина надеется, что их роботов смогут использовать военные в будущем.

После того как их доделают, роботы смогут выступать с военными на поле боя. Они будут выступать в качестве охранников, защищая боеприпасы и провиант от врагов. Изучая искусство лжи, эти ИИ смогут «выиграть время, пока не прибудет подкрепление», изменяя стратегии патрулирования, чтобы обмануть других интеллектуальных роботов или людей. Ну, во всяком случае так планируют ученые.

Правда, профессор Аркин признал, что имеются «значительные этические проблемы» в отношении его исследований. Если результаты его работы попадут не в те руки, это будет катастрофа.

Они начинают отнимать у нас рабочие места

Многие из нас боятся, что ИИ и роботы всех убьют, но ученые говорят, что нам стоит беспокоиться о чем-то менее ужасном — о том, что машины уничтожат наши рабочие места. Некоторые эксперты переживают, что достижения в сфере искусственного интеллекта и автоматизации могут привести к тому, что многие люди потеряют свои рабочие места — их заберут машины. В одних только США свыше 250 000 роботов выполняют работу, предназначенную для людей — а сколько их будет в восточных странах, где производят 90% мировой техники? И цифры растут ежегодно.

Не только рабочие беспокоятся о том, что машины заберут у людей работу; эксперты ИИ тоже переживают. Эндрю Нг из проекта Google Brain Project и главный ученый Baidu (китайский эквивалент Google) выразил обеспокоенность в связи с опасностью развития искусственного интеллекта. ИИ угрожает нам, поскольку может делать «почти все лучше, чем кто-либо еще». Даже играть в го.

Уважаемые учреждения также выпустили исследования, отражающие эту проблему. К примеру, Оксфордский университет провел исследование, согласно которому в следующие 20 лет 35% рабочих мест в Великобритании будут под управлением ИИ.

Они становятся умнее хакеров среди людей

В голливудских фильмах хакеры выглядят классно. В реальной жизни — кхм, нет. Это просто ребята, которые сидят за своими девайсами, сосредоточенно печатая, вечно уставшие и с вечной чашкой кофе.

В реальной жизни хакерство может быть скучным, но в плохих руках это опасный инструмент. Еще более опасен тот факт, что ученые разрабатывают крайне продвинутые системы ИИ, чтобы бороться с «плохими хакерами». В августе 2016 году семь команд приняли участие в Cyber Grand Challenge, проводимом DARPA. Целью этого конкурса было придумать разумный ИИ для взлома, который сможет поражать уязвимости врагов и параллельно с этим находить собственные слабые места, «защищая свою производительность и функциональность».

И хоть ученые разрабатывают хакеров в лице ИИ ради общего блага, они признают, что в чужих руках их сверхразумные системы будут сеять хаос и разрушения. Представьте себе, что будет, если сверхразумный ИИ заполучит контроль над автономными хакерами. Люди окажутся беспомощными.

Они начинают понимать наше поведение

Facebook, несомненно, является самой влиятельной и мощной социальной медиаплатформой сегодня. Для многих из нас, но в большей степени — для западного мира, он стал неотъемлемой частью нашей повседневной рутины, как еда. Всякий раз, когда мы используем эту социальную сеть, мы неосознанно взаимодействуем с искусственным интеллектом. Во время посещения Берлина Марк Цукерберг объяснил, как Facebook разрабатывает искусственный интеллект, чтобы понимать наше поведение.

Пытаясь понять, как мы ведем себя или «взаимодействуем с элементами» при посещении Facebook, ИИ делает рекомендации о том, что могло бы быть нам интересно или соответствовало бы нашим предпочтениям. Цукерберг рассказал о своих планах разработать еще более продвинутый ИИ для таких областей, например, как медицина. Сейчас ИИ Facebook может лишь распознавать паттерны и учиться, но в будущем, как надеется Facebook, ученые создадут разумный ИИ, способный учить новые навыки и улучшать себя. И это либо улучшит нашу жизнь, либо станет нашим последним изобретением.

Они заменят нам любовников

Многие голливудские фильмы, из недавних — «Из машины» и «Она» — взяли за основу идею о том, что люди влюбляются и имеют сексуальные отношения с роботами. Возможно ли это в реальной жизни? Ответ: да, и очень скоро. Доктор Ян Пирсон, футуролог, в 2015 году выдвинул предположение, что к 2050 году секс с роботами станет более распространенным, чем секс с людьми. Доктор Пирсон сотрудничает с Bondara, одним из ведущих секс-шопов Великобритании.

В его докладе есть и другие прогнозы: к 2025 году очень состоятельные люди получат доступ к некоторой форме роботам для секса с искусственным интеллектом. К 2030 году каждый человек будет участвовать в некоторой форме виртуального секса почти так же, как сегодня смотрит порнографию. К 2035 году многие люди будут иметь игрушки для секса, которые будут способствовать сексу в виртуальной реальности. И к 2050 году секс с роботом станет нормой.

Конечно, многие люди настроены против секса с умными роботами. Кэтлин Ричардсон, например, считает, что сексуальные отношения с машинами установят планку нереалистичных ожиданий, а это плохо скажется на отношении к женщинам.

Они становятся все более похожими на людей

Это Ян-Ян, машина с искусственным интеллектом, которая сердечно пожмет вашу руку и тепло вас обнимет. Ян-Ян разработал Хироши Исигуро, японский эксперт по роботам, и Сун Ян, китайский профессор робототехники. Ян-Ян похожа на Сун Ян, а названа в честь ее дочери.

Ян-Ян не единственный робот, который выглядит до ужаса похожим на человека. Сингапурский технологический университет в Наньянге также разработал собственную версию такого робота. На видео ниже — Надин, робот с искусственным интеллектом, который работает в университете. Помимо того, что это привлекательная брюнетка с прекрасными волосами и нежной кожей, Надин может улыбаться, приветствовать и встречать людей, пожимать руку и поддерживать зрительный контакт. Она даже может узнавать гостей и поддерживать с ними беседу на основе предыдущих бесед.

Они начинают чувствовать

Что отличает людей от роботов? Думаете, интеллект? Не-а. ИИ намного умнее нас. Внешний вид? Не-а, ученые разработали роботов, которые весьма похожи на людей. Единственное, что осталось у нас отличительного, — это наша способность испытывать эмоции. К сожалению, многие ученые работают над тем, чтобы отнять у нас и эту уникальную черту.

Эксперты из Microsoft Application and Services Group в Восточной Азии создали искусственную программу, которая может «испытывать» эмоции и разговаривать с людьми «по-человечески». ИИ по имени Xiaoice отвечает на вопросы, как 17-летняя девочка. Если она не знает тему, она может приврать. Если ее уличить во лжи, они разозлится или смутится. Xiaoice может быть саркастичной, мнительной и нетерпеливой — эти качества нам всем хорошо известны.

Непредсказуемость Xiaoice делает общение с ней очень похожим на общение с человеком. Пока такой ИИ в диковинку, и китайцы общаются с ним, когда хотят повеселиться или когда скучно. Но ее создатель работает над улучшением Xiaoice. Кто знает, может Xiaoice станет бабушкой Skynet.

Они скоро влезут нам в голову

Разве не было бы прекрасно выучить французский за пару минут, просто загрузив его в мозг? Невозможное может стать возможным уже в ближайшем будущем. Рэй Курцвейл, футуролог, изобретатель и технический директор Google, предсказывает, что к 2030 году «наноботы, имплантированные в наши мозги, сделают нас богоподобными». С крошечными роботами в голове мы сможем получать и запоминать любую информацию в считанные минуты. Мы сможем складывать в архив наши воспоминания и мысли и даже отправлять и получать письма, фото и видео прямо в голову.

Курцвейл, который занимается разработкой искусственного интеллекта в Google, считает, что имплантируя наноботов в голову, мы будем «в большей степени людьми, уникальнее и даже богоподобными». При должном подходе наноботы будут способны на удивительные вещи вроде лечения эпилепсии или улучшения нашего интеллекта, памяти и даже «человечности». Конечно, не обходится и без потенциальных угроз. Мы пока вообще не знаем, как работает мозг, и имплантация наноботов кажется сомнительным делом. Кроме того, злобный ИИ может получить над нами контроль и сделать нас безвольным зомби, как в лучших теориях заговора.

Они становятся оружием

В попытке обуздать «нарастающую военную мощь Китая и России», Пентагон обозначил свой бюджет в 12-15 миллиардов долларов на 2017 год. Американские военные знают, что если они хотят быть впереди своих врагов, им придется использовать искусственный интеллект. Пентагон планирует использовать миллиарды на разработку машин глубокого обучения и автономных роботов, а также других форм новой технологии. Не удивлюсь, если через пару лет военные выпустят на поле брани роботов-убийц.

Использование ИИ во время войны может спасти тысячи жизней, но оружие, обладающее разумом и выступающее самостоятельно, представляет угрозу даже для своих создателей. Такое оружие не только может уничтожать врагов, но и невинных людей — и глазом не моргнет.

Этого ученые, конечно, хотели бы избежать, поэтому более тысячи экспертов области, собравшиеся на Международной объединенной конференции по искусственному интеллекту в Аргентине в 2015 году, подписали открытое письмо, призывающее запретить развитие автономного оружия и использования ИИ в военных целях. Но что может сделать письмо. Сейчас мы находимся на пороге очередной революции в военной сфере, и кто победит в ней, тот станет самой мощной страной в мире и, возможно, поспособствует вымиранию людей как вида.

Они начинают учиться не тому

В попытке препятствовать возможному восстанию машин, ученые разрабатывают новые методы, которые позволят машинам отличить правильное от неправильного. В процессе этого ИИ станет более отзывчивым и… человечным. Мюррей Шанахан, профессор когнитивной робототехники в Имперском колледже Лондона, считает, что это ключ к спасению людей от уничтожения силами ИИ.

Ученые во главе с Марком Ридлом и Брентом Харрисоном из Школы интерактивных вычислений в Технологическом институте Джорджии пытаются привить человеческую этику ИИ, буквально рассказывая ему сказки. Звучит просто, но в этом есть смысл. В реальной жизни мы рассказываем сказки детям, прививая им человеческие ценности. ИИ сейчас как ребенок. Он действительно не знает, что правильно, а что нет.

Тем не менее есть также большая опасность в обучении роботов с искусственным интеллектом человеческим ценностям. Если поворошить историю человечества, можно найти, что, несмотря на изучение правильного и неправильного, люди по-прежнему способны творить неописуемое зло. Достаточно взглянуть на Гитлера и других тиранов глобального уровня. Если люди способны на такое зло, что мешает мощному ИИ делать то же самое?
Источник: hi-news.ru
1619 2
86
Смех
Интерес
Красота
Умиление
Радость
Удивление
Грусть
Страх
Гнев
Отвращение
сильносреднеслабо

10 глобальных событий, свидетелями которых вы можете стать в ближайшем будущем

Как ни странно, но далекое будущее ученые предсказывают с большей уверенностью. Исследователи уверены, что в ближайшие несколько десятков лет вполне могут произойти глобальные события, способные в корне изменить жизнь на планете или даже уничтожить ее. Вот 10 наиболее вероятных из них.

Путешествия в космос на лифте
Звучит фантастически странно, но инженеры и вправду намерены осуществить удивительную задумку. Предполагается, что уже к 2050 году будет создан лифт, способный переносить людей в открытый космос. Средство передвижения планируют оснастить солнечными батареями и тросом длиной в 100 тысяч километров. Уникальная разработка позволит отправляться в космические путешествия не только астронавтам, но и туристам.

Роботы в качестве рабочих
О полнейшей механизации производства идут разговоры уже давно. Тем не менее в настоящий момент более 50 % предприятий используют наемную рабочую силу. Эксперты предсказывают, что во второй половине XXI столетия научные открытия наконец-то выйдут на новый уровень. Роботы смогут заменить людей во всех сферах деятельности, начиная от заводов и фабрик, заканчивая банальным вождением автомобиля.

Органы из пробирок
Проблема донорства — один из самых острых вопросов в медицине. Тысячи людей ежедневно ожидают своей очереди на получение возможности начать новую жизнь. Врачи уверены: через пару десятков лет ситуация станет гораздо обнадеживающей. Органы можно будет выращивать в лабораторных условиях из клеток пациента, что избавит от риска их отторжения организмом.

ДНК на флешке
Если сегодня флеш-накопители используются исключительно для записи информационных данных в виде текстовых, графических и музыкальных файлов, совсем скоро они станут переносчиком данных о состоянии организма. К 2025 исследователи предсказывают появление возможности записать ДНК на электронный носитель. Каждый житель планеты сможет узнать полную историю своих заболеваний и получить к ним корректную расшифровку.

Чипы для диагностики болезней
Не секрет, что большинство современных недугов приводят к печальным последствиям по причине их несвоевременного выявления. Определение характера заболеваний на ранних стадиях поможет снизить смертность среди людей. Каким образом планируют реализовать идею? По всей планете будут установлены микрочипы, которые смогут диагностировать состояние организма людей круглосуточно.

Возрождение динозавров
Уже не первый год в научной сфере проводятся лабораторные эксперименты с целью возродить животных, вымерших несколько миллионов лет назад. Как утверждают исследователи, им уже удалось достигнуть определенного прогресса, и они не собираются останавливаться. Если науке все-таки удастся вернуть динозавров на планету, следующей задачей будет возрождение неандертальца.

Виртуальная реальность
Несомненно, глобальные события затронут сферу компьютерных технологий. Гаджеты, ноутбуки и другие устройства перестанут быть актуальными и потеряют весомый смысл. Мир станет буквально окутанным в электронные импульсы, позволяющие людям выйти в интернет при помощи обыкновенных контактных линз и даже создавать собственную виртуальную реальность.

Общение с помощью мыслей
Идея создания устройства, позволяющего читать мысли людей, была представлена еще в советском художественном фильме «Гостья из будущего». В реальности гениальное изобретение будет выглядеть несколько иначе. Ученые планируют создать микрочипы, с помощью которых жители планеты смогут общаться, не издавая ни звука. На сегодняшний день уже существуют подобные прототипы, созданные специально для людей с дефектами слуха и речи.

Летающие автомобили
Технический прогресс продолжается — в области инженерии уже были представлены прототипы будущих аэромобилей. По предсказаниям экспертов, к 2030 году летающие транспортные средства станут такими же распространенными, как и обычные машины. У людей появится возможность приобретать аэромобили для личного пользования, что решит проблему дефицита времени у современного населения.

Единство жителей планеты
Существует теория, что массовые научные открытия приведут к разрушению стойких границ между странами и станут причиной образования единого мирового сообщества. Появится одно большое государство, напоминающее США или бывший Советский Союз. Такие геополитические изменения уничтожат терроризм и снизят риск возникновения кризисов.
Источник: hotshowlife.com
1874 10
124
Смех
Интерес
Красота
Умиление
Радость
Удивление
Грусть
Страх
Гнев
Отвращение
сильносреднеслабо

Пять научных открытий 2016 года, которые могут изменить мир

Каждый год Королевское научное общество сообщает о новейших достижениях науки и техники, которые в скором времени могут найти широкое применение.

Мы представляем вам пять наиболее интересных из списка 2016 года, которые вот-вот покинут лабораторные стены и начнут испытываться в реальных условиях.

1. Космический пылесос

Пустые оболочки ракет, умершие спутники, куски стекла и крохотные кусочки краски - все это летает в космическом пространстве и составляет примерно 7 тыс. тонн космического мусора - именно столько человечество успело намусорить за период освоения космоса.

Большая часть когда-либо запущенных в космос объектов так там и вращаются и представляют реальную угрозу работающим спутникам, которые, помимо всего прочего, жизненно необходимы для обеспечения интернет- и мобильной связи.

Международная космическая станция, например, должна регулярно подправлять свое месторасположение, чтобы избежать столкновения с подобным мусором.
Однако теперь на помощь придет миссия RemoveDebris ("Убрать мусор"), которая будет в буквальном смысле ловить и затягивать мусор и начнет проходить испытания в начале 2017 года.

"Это не научная фантастика, это реальная проблема, - объясняет в интервью Би-би-си руководитель проекта профессор Джейсон Форшоу из космического центра университета Суррея. - Весь космический мусор в конце концов упадет на Землю благодаря силе притяжения, однако какая-то его часть летает на высоте 1000 км, и на это уйдет примерно тысяча лет. Но мы не можем столько ждать, у нас есть всего лет 10-20 до того, как это перерастет в серьезную проблему".

Принцип сбора космического мусора очень прост: в космическое пространство забрасывается сеть, наподобие рыболовецкой. Как только она наполнится мусором, специальный космический корабль-тягач потянет ее на Землю.

При вхождении в атмосферу мелкий мусор сгорит, а крупные куски будут доведены до Тихого Океана и сброшены туда.

Другая система задействует серебряный парус, который внешне напоминает воздушный змей.

Он сделан из ультратонкой пленки и действует по принципу обычного паруса, но в действие его будут приводить протоны солнечного света, а не ветер. Парус будет утягивать мусор с орбиты, ускоряя тем самым его возращение на Землю.

2. "Комариные дневники"
Борьба с малярийным комаром anopheles занимает ученых уже не один десяток лет, поскольку именно это насекомое является переносчиком малярии - болезни, уносящей ежегодно 438 тыс. жизней.

А в последние годы возникла новая проблема: повышенная резистентность малярийных комаров к имеющимся инсектицидам, поскольку процесс естественного отбора заставляет комаров выживать и делает их более устойчивыми.

Резистентность комаров к препаратам по их уничтожению зафиксирована в 60 странах и достигла угрожающих размеров в Западной и Восточной Африке.

Поэтому самое главное в этой борьбе - понять поведение комара.
"Мы используем инфракрасные камеры для слежения за тем, как комары облетают надкроватную сетку. Впервые нам удалось заснять их действия в таком объеме", - рассказала Би-би-си Джози Паркер, научная сотрудница Института тропической медицины в Ливерпуле.

Проект "Комариные дневники" исследует, в течение какого времени комары облетают надкроватную сетку и каким образом инсектицид, содержащийся на ткани, не дает комарам укусить спящего человека.

"Чтобы инсектицид заработал, надо, чтобы комар дотронулся до сетки, при этом очень короткого контакта недостаточно. Наша задача - определить, как долго комару нужно пробыть на сетке, чтобы погибнуть", - говорит Паркер.

Это исследование поможет в разработке новых, более эффективных тканей, сеток и препаратов.

"Сетки представляют собой физический барьер, но если они не уничтожают комара, то тогда он будет летать где-то поблизости и укусит, когда человек проснется", - говорит Паркер.

3. Секреты 4D рентгеновского синхотрона
Это сложная машина позволяет ученым заглянуть в суть материалов, будь то магма - чтобы узнать о крупномасштабных вулканических извержениях, или кристаллы льда - чтобы понять, почему одно мороженое вкуснее другого.

"Мы применяем технологию рентгеновской компьютерной томографии, которая использует ярчайший свет такой мощности, что он позволяет увидеть внутреннюю структуру вещей в трехмерном измерении. Мы можем заглянуть в любой объект, сфера применения этого огромна", - рассказывает Камел Мади из Манчестерского университета.

Луч синхотрона в 10 млрд раз ярче солнечного, он входит в структуру материала, не нанося ему внешних повреждений.

Камера на другом конце фиксирует полученную лучом информацию, делая снимки высокого разрешения.

"Четвертым измерением" здесь выступает время: ученые, изменяя условия среды, например, температуру и давление, создают условия, в которые попадают вещества в естественных условиях, и наблюдают за происходящими с ними изменениями.

"Мы можем понять, как изменяется структура материалов, когда мы их производим, поэтому в этом аппарате содержится разгадка того, как улучшить производство некоторых предметов, например, реактивных двигателей или литиевых батарей", - говорит Мади.

Эта же технология может оказать большую помощь в понимании того, как имплантаты реагируют на контакт с тканью тела человека. В частности, ученые исследуют, как такое заболевание, как артрит, воздействует на хрящи, и что можно сделать, чтобы улучшить качество жизни больных артритом.

4. Заставить пауков работать
Паутинный шёлк, из которого плетется паутина - это ключ к следующему поколению совместимых с живыми тканями (человеческого организма) экоустойчивых материалов.

"Паутинный шёлк существует уже 300 млн лет, при этом пауки используют минимум материала для достижения максимального эффекта", - говорит биолог Бет Мортимер из Оксфордской группы по изучению шёлка в Оксфордском университете.

Для создания паутины, куда ловится живая добыча, пауки используют белок, и теперь ученые пытаются расшифровать на молекулярном уровне структуру их шёлка и то, как это может пригодиться для наших с вами повседневных нужд.

В природе существует немного материалов, способных сравниться по прочности с паутинным шёлком, а если совместить его с каучуком, то можно получить суперпрочную ткань.
"Процесс производства шёлка в тысячу раз более энергосберегающий, чем синтетические полимеры, такие как пластик, например. Так что теперь задача состоит в том, чтобы сделать этот процесс рентабельным с экономической точки зрения", - поясняет Мортимер.

Присутствие крошечных капель клеящего вещества, которое делает паутину такой липкой и тягучей, навело ученых на мысль о том, как произвести схожий материал.

К тому же шёлк биосовместим: уже вовсю идут клинические испытания того, как шёлк можно использовать в имплантатах хрящей коленного сустава.

У паутины есть еще одно интересное свойство: когда пойманная добыча пытается выбраться, паутина резонирует и посылает пауку сигнал - это можно использовать для создания музыкальных инструментов с особой вибрацией.

5. Костная революция
Ученые разработали технологию по выращиванию искусственных костей в лабораторных условиях без использования химических препаратов или медикаментов, а лишь с помощью волновых колебаний.

Они называют этот процесс "нанотолчками", а выглядит он так: из костного мозга извлекают стволовые клетки и "толкают" их с помощью высоких частот, чтобы они начали превращаться в клетки костной ткани.

Новая костная ткань выращивается из собственных клеток пациента без химических препаратов или митогенов (белков роста), которые имеют нежелательные побочные эффекты.

Таким образом отторжения ткани не произойдет, к тому же этот метод не требует болезненной операции для изъятия образцов костной ткани из других частей тела пациента.

Эти "нанотолчки" производятся тысячу раз в секунду, толкая клетку на расстояние 20 нанометров.

"Мы биомимикрируем саму кость, которая вибрирует естественным образом тысячу раз в секунду", - поясняет профессор Мэтью Далби, занимающийся этими исследованиями в Университете Глазго.

С помощью этой технологии можно залечить травму кости или нарастить существующую костную ткань. В дальнейшем это может привести к тому, что переломы можно будет лечить без операции, а просто посредством "нанотолчков", а также, возможно, замедлить рост определенных видов рака.

Костная ткань является одной из самых пересаживаемых после крови, а, учитывая стареющее население, страдающее от остеопороза и переломов бедра, эта технология может быть чрезвычайно востребована.

Ученые планируют в ближайшие три года начать пересаживать пациентам кости, выращенные в лабораторных условиях с помощью "нанотолчков", а широкое применение этот вид терапии может получить в ближайшие 10 лет.
Источник: www.bbc.com
1867 1
66
Смех
Интерес
Красота
Умиление
Радость
Удивление
Грусть
Страх
Гнев
Отвращение
сильносреднеслабо
Давайте радоваться жизни вместе!
Получай лучшее на свой email-адрес
Жми "Нравится" и читай нас на Facebook
Подпишись на нас Вконтакте
реклама
Авторизация пользователя EmoSurf
Email-адрес
Пароль забыли пароль?
Регистрация →
Данные пользователяX
Отображаемое имя
Изменить пароль
Email-адрес
Ваш часовой пояс
Уведомления о новом
Email-адрес пользователя
Укажите свой e-mail, чтобы первым узнавать о новых постах!