понедельник, 13 декабря 2010 г.

Рекомендуется к прочтению

Владельцам электронных читалок (PocketBook) рекомендуется к прочтению - электронная книга (формат html, одним файлом) - переведенная в формат для электронных книг архивная ветка с перепонки "Межзвездные перелеты: модели и гипотезы". Среди прочего там присутствуют и мои посты. Несмотря на обьем и давность чтиво весьма актуальное и читается все на одном дыхании.
В теме посты про трансхьман, постиндастриал, политику, фричерские и научные идеи, юмор и все остальное, касающиеся межзвездных перелетов. Читается очень живо и на мой взгляд подобные электронные книжки-архивы дают фору любой научно-популярной литературе. Были б у меня деньги я б ее издал, было б у меня много денег - я бы еще нанял переводчика и издал бы на английском. Скачать

среда, 24 ноября 2010 г.

100-уеar Starship

100-уеar Starship. Под таким названием NASA и DARPA (Агетство перспективных исследований) собираются изучить перспективы межзвездных перелетов. Задача нынешнего этапа исследований – разработать “сумму технологий” необходимых для того, чтобы межзвездные путешествия стали реальностью. Кроме того, разрабатывается бизнес-модель, которая позволить привлечь инвестиции в проект.
По словам Павла Еременко (Paul Eremenko), пресс-секретаря DARPA, проекту будут необходимы “стабильные инвестиции в интеллектуальный и финансовый капитал” из различных источников. Также Еременко отметил, что цель проекта ”100-year Starship” - это не только разработка и строительство звездолета. “Мы прилагаем все усилия для того, чтобы побудить несколько поколений к открытиям прорывных технологий и инноваций во множестве дисциплин”.
Специалисты DARPA надеются, что результаты, полученные при разработке проекта, могут быть использованы министерством обороны в различных областях, таких как энергетика, системы жизнеобеспечения, вычислительная техника.
Полный текст пресс-релиза можно почитать здесь.

среда, 4 августа 2010 г.

В будующем возможны сверхсветовые скорости

Пару миллиардов лет назад скорость света была меньше, чем сейчас. По космическим меркам — вчера. Об этом говорят новые вычисления учёных. Если они подтвердятся, теория Эйнштейна будет торпедирована, а большая часть “здания физики” потребует серьёзной переделки.
Физики Стив Ламоро (Steve Lamoreaux) и Джастин Торгерсон (Justin Torgerson) из американской национальной лаборатории в Лос-Аламосе (Los Alamos National Lab) опубликовали результаты исследования, являющегося весомым доводом в пользу предположения о непостоянстве скорости света.
О том, что эта скорость теоретически может быть непостоянной — физики размышляли давно (достаточно посмотреть материалы Arxiv.org по ключевому слову VSL - "variable speed of light"). Однако до сих пор надежных докозательств этой гипотезы не было.
Подчеркнём, речь идёт не о каких-то чудесных скачках скорости света прямо сейчас и даже не об опытах по так называемому торможению света при передаче сигнала в хитроумных установках, а об изменении самой что ни на есть мировой константы — скорости света в вакууме, причём — на протяжении всего развития Вселенной.
Выявить это физики пытаются с помощью вычислений величины альфы — так называемой постоянной тонкой структуры. Она равна примерно 0,00729735.
Альфа обратно пропорциональна скорости света, а также зависит от заряда электрона и постоянной Планка. Но две последние величины рассматриваются физиками как надёжные константы (хотя, строго говоря, это допущение).
Таким образом, колебания в космологических масштабах этой самой альфы должны указать на колебания скорости света.
Первый вызов альфе прозвучал ещё в 1998 году. Виктор Флэмбаум (Victor Flambaum) из австралийского университета Нового Южного Уэльса (University of New South Wales) измерял прохождение излучения от далёких квазаров через межзвёздные газовые облака. Тогда, вроде бы, были получены признаки, что альфа 12 миллиардов лет назад была существенно меньше.
Итак, вполне возможно, что альфа — читай скорость света — меняется всё время — только очень плавно. По некоторым теориям изменение это может носить и волнообразный характер с гигантскими космологическими периодами повышения и понижения оной скорости. Но позже вывод австралийца подвергли сомнению. В частности, наблюдения за ядерными реакциями говорят о постоянстве альфы с точностью до какого-то там внушительного знака после запятой.
Тут ключевой момент всей истории — мировая константа альфа влияет, среди прочего, на распределение различных изотопов в ядерных превращениях. Итак, вроде бы, скорость света устояла — но, тут мы пришли к последним событиям, новое свидетельство пришло не из далёких галактик, а из-под наших ног.
В Габоне (западная Африка) существует единственный в мире естественный ядерный реактор, названный по ближайшему местечку — Oklo, который случайно образовался два миллиарда лет назад в концентрированных (по природным меркам, конечно) урановых рудах глубоко под землёй (содержащих ещё и уголь), куда проникли грунтовые воды.
Реактор неспешно так “горел” сотни тысяч лет, нагревая породы, выделяя радиацию и вырабатывая кучу изотопов, но сейчас уже давно “остановлен”.
Заметим, Oklo, содержащий много урана-238, нарабатывал плутоний, который распадаясь порождал уран-235, но ещё и самарий, скандий, технеций, рубидий, палладий… Было тут, что посчитать физикам.
Анализ “продукции” этого реактора проводили и ранее. Но учёные из Лос-Аламоса усомнились в корректности прошлых вычислений и решили ещё раз перелопатить старые цифры. Более детально и дотошно. Сенсационный результат удивил даже самих “сыщиков” — оказалось, что с той поры, когда работал этот реактор, и до нашего времени альфа немного уменьшилась (в восьмом знаке после запятой), а скорость света, соответственно, возросла.
Тут нужно добавить, что точность определения (вычисления) альфы в настоящее время крутится где-то в районе 15-го знака или даже дальше. И по этим меркам изменение, обнаруженное американцами — огромно.
Первые отклики, что важно — как от сторонников постоянной скорости света, так и от сторонников её колебаний на огромных отрезках времени, звучат примерно одинаково: “Никаких ошибок в расчётах Ламоро найти пока не удаётся, но для столь революционного пересмотра физики нужны ещё многочисленные проверки”.
Между тем некоторые физики приняли бы разжалование альфы из констант с радостью. Например, если бы альфа была существенно меньше, а скорость света — больше, на заре Вселенной, это решило бы “проблему горизонта”. Космологи изо всех сил пытаются объяснить, почему обширные области Вселенной показывают приблизительно один и тот же температурный фон.
Это подразумевает, что данные области находились когда-то достаточно близко, чтобы обменяться энергией и уравнять температуру Существующие модели ранней Вселенной противоречат этому. А более высокая скорость света позволила бы энергии вовремя пройти между этими областями.
Переменная альфа также повышает шансы на признание теории струн, дополнительные пространственные измерения и прочие умозрительные материи, представляющие сегодня передний край физики и, которые, вероятно, потребуют от человечества пересмотра многих устоявшихся представлений.
Удивительно, что такие грандиозные перспективы открываются всего лишь после скучного и занудного (для посторонних) анализа соотношения изотопов в Oklo и уточнения только одной-двух цифр на каком-то там месте после запятой в скромном таком числе — с простым названием — альфа.
Стоит заметить, что гипотеза о переменной скорости света, возможно объясняет и парадокс Ферми. Согласно современной науки, ничто не может двигаться быстрее света и если в прошлом константа скорости света была существенно меньше, то и более ранним цивилизациям требовалось куда большее время на колонизацию Галактики. В этом случае более молодые цивилизации получают существенный гандикап в виде возможности передвижения с куда большей скоростью, чем их более ранние предшественники...

Митио Каку про телепортацию

Прочитал книжку Митио Каку "Физика невозможного". Книжка достаточно пресная, в отличие от того же Пенроуза, Каку не пытается "заглянуть за горизонт", выдвигая и обосновывая то какой будет наука завтрашнего дня. Скажем так он лишь описывает известные на сегодняшний день научные факты и то какие "невозможные" вещи возможны на их основе. Тем не менее в качестве научно-популярной книжка вполне удобоварима, а взгляд на телепортацию сегодняшней науки изложен достаточно внятно. Именно отрывок про телепортацию я и выкладываю, т.к. достаточно просто изложено что именно считают телепортацией современные физики.
Митио Каку. Телепортация.
Телепортация, или способность мгновенно перемещать людей и предметы из одного места в другое, — это умение, которое может изменить направление развития цивилизации и повлиять на судьбы стран и народов. Так, телепортация раз и навсегда изменила бы принципы и правила ведения войны: владея этим искусством, военачальники могли бы мгновенно закидывать войска в тыл противника или просто телепортировать вражеское руководство в удобное место и захватить его. Транспортная система сегодняшнего дня — автомобили, корабли, самолеты и железные дороги вместе с обслуживающими их многочисленными отраслями промышленности — сразу устарели бы; мы могли бы просто телепортироваться из дома на работу и мгновенно перекидывать грузы и товары в нужное место. Отпуска перестали бы быть проблемой — мы легко телепортировались бы прямо к месту отдыха, Телепортация изменила бы все.
Самые ранние упоминания о телепортации можно обнаружить в религиозных текстах, например в Библии, где духи то и дело переносят людей с места на место. К примеру, это место из Деяний апостолов Нового Завета предполагает, по всей видимости, телепортацию Филиппа из Газы в Азот.
«Когда же они вышли из воды, Дух Святый сошел на евнуха, а Филиппа восхитил Ангел Господень, и евнух уже не видел его и продолжал путь, радуясь. А Филипп оказался в Азоте и, проходя, благовествовал всем городам, пока пришел в Кесарию» (Деяния 8:39-40).
Телепортация — среди прочих трюков и иллюзий — входит в репертуар любого мага: кролики из шляпы, карты из рукава, монеты из-за уха ничего не подозревающего зрителя. Один из самых впечатляющих трюков недавнего времени — исчезновение слона на глазах изумленной аудитории. Выглядит это следующим образом. Гигантского слона весом в несколько тонн помещают в клетку. Взмах волшебной палочки — и слон исчезает, к немалому изумлению публики. (Конечно, на самом деле слон никуда не девается. Трюк осуществляется при помощи зеркал. Клетка, в которую помещают слона, не простая. Позади каждого прута имеется зеркало — длинное узкое вертикальное зеркало. Каждое из этих зеркал может поворачиваться вокруг вертикальной оси. В начале номера, когда зеркала развернуты поперек и как бы спрятаны за прутьями клетки, зрителям их не видно — зато видно слона в клетке. Зато когда зеркала по команде иллюзиониста поворачиваются и встают под углом 45° к аудитории, изумленным зрителям остается только вглядываться в отраженное изображение боковой стенки клетки, за которой нет никакого слона).
Телепортация и научная фантастика
Первое упоминание о телепортации в научно-фантастическом произведении мы находим в рассказе Эдварда Пейджа Митчелла «Человек без тела», опубликованном в 1877 г. В этом рассказе некий ученый открыл способ разобрать кошку на атомы я передать их по телеграфным проводам. К несчастью, в тот момент, когда ученый пытался телепортироваться сам, прекратилось электропитание. В результате успешно телепортировалась только его голова.
Сэр Артур Конан Дойл, создатель знаменитого Шерлока Холмса, был буквально очарован идеей телепортации. Написав большое количество детективных рассказов и романов про приключения Шерлока Холмса, он устал от своего героя и в конце концов прикончил его, заставив вместе с профессором Мориарти упасть в ущелье у Рейхенбахского водопада. Но возмущение читателей оказалось столь велико, что Дойлу пришлось воскресить сыщика. Оказавшись не в состоянии избавиться от Шерлока Холмса, Дойл вместо этого решил создать совершенно нового героя. Им стал профессор Челленджер, практически двойник Холмса. Оба героя обладали острым умом и наблюдательностью и любили разгадывать загадки. Но если Холмс раскрывал запутанные криминальные дела при помощи холодной дедуктивной логики, то профессор Челленджер исследовал темный мир спиритуализма и паранормальных явлений, включая и телепортацию.
В романе «Дезинтеграционная машина», опубликованном в 1927 г., профессор знакомится с изобретателем машины, способной разобрать человека, а затем собрать его заново где-нибудь в другом месте. Но затем изобретатель хвастливо заявляет, что в дурных руках его машина может по нажатию кнопки уничтожать целые города с миллионами жителей. Профессор Челленджер в ужасе. Роман заканчивается тем, что он при помощи машины разбирает изобретателя и покидает лабораторию, «позабыв» собрать его заново.
Немного позже телепортацию открыл для себя и Голливуд. Вышедший в 1958 г. фильм «Муха» наглядно демонстрирует, что может произойти, если процесс телепортации пойдет неправильно. Некий ученый успешно телепортирует себя в пределах комнаты, но по несчастной случайности его атомы перемешиваются с атомами мухи, случайно попавшей в телепортационную лабораторию. В результате ученый превращается в гротескное чудовище — получеловека, полумуху. (В 1986 г. на экраны вышел ремейк этого фильма с Джеффом Голдблюмом в главной роли.)
Сериал «Звездный путь» сделал телепортацию заметным явлением массовой культуры. Его создатель Джин Родденберри вынужден был ввести телепортацию в сюжет, поскольку бюджет студии Paramount не предусматривал дорогостоящих спецэффектов, связанных с имитацией старта и посадки ракетных кораблей на Земле и отдаленных планетах. Дешевле было просто передать экипаж «Энтерпрайза» к месту назначения получу.
За прошедшие десятилетия ученые успели высказать множество доводов в пользу того, что телепортация в принципе невозможна. Чтобы телепортировать человека, вы должны знать точное расположение каждого атома в живом теле — а это, вероятно, нарушило бы принцип неопределенности Гейзенберга (который утверждает, что невозможно одновременно знать точное положение и скорость электрона). Продюсеры «Звездного пути», склоняясь перед критиками, установили в телепортационной камере «компенсаторы Гейзенберга» — можно подумать, что законы квантовой физики можно было бы исправить при помощи какого бы то ни было дополнительного блока в устройстве телепорта! Но оказывается, создатели фильма вообще поторопились с введением «компенсаторов Гейзенберга». Возможно, ученые и критики прошлых лет все же ошибались.
Телепортация и квантовая теория
В рамках теории Ньютона телепортация откровенно невозможна. Законы Ньютона базируются на представлении о том, что вещество состоит из крошечных твердых бильярдных шариков. Объекты не приходят в движение, если их не толкнуть; объекты не исчезают внезапно и не появляются заново в другом месте.
(строго говоря теория Ньютона не содержит соответствующих ограничивающих аксиом, поэтому данное утверждение не более, чем домысел автора) прим. Polosatyj.
Но в квантовой теории частицы способны проделывать именно такие фокусы. Законы Ньютона продержались у власти 250 лет и были свергнуты в 1925 г., когда Вернер Гейзенберг, Эрвин Шрёдингер и их коллеги разработали квантовую теорию. Анализируя странные свойства атомов, физики обнаружили, что электрон ведет себя как волна и в кажущейся хаотичности своего движения внутри атома может совершать квантовые скачки.
Теснее всего с представлением о квантовых волнах связан венский физик Эрвин Шрёдингер, создатель знаменитого волнового уравнения, названного его именем, — одного из важнейших уравнений физики и химии. Целые институтские курсы посвящены решению этого знаменитого уравнения; целые стены физических библиотек заняты книгами, в которых подробно исследуются его глубокие следствия. В принципе вся сумма знаний по химии может быть сведена к решениям этого уравнения.
В 1905 г. Эйнштейн показал, что световые волны могут вести себя наподобие частиц; это значит, что они могут быть описаны как пакеты энергии, известные под названием фотонов. Но примерно к 1920 г. Шрёдингеру стало очевидно, что обратное тоже верно: частицы, к примеру электроны, могут вести себя подобно волнам. Эту идею первым высказал французский физик Луи де Бройль, удостоенный за эту гипотезу Нобелевской премии. (Мы в университете наглядно демонстрируем это студентам. Для этого мы выстреливаем электронами в катодную лучевую трубку, в точности такую, как в телевизоре. Электроны проходят через крошечное отверстие, так что на экране вроде бы должна появиться маленькая светлая точка. Вместо этого вы обнаружите там концентрические волнообразные круги — точно такие, какие можно ожидать при прохождении через отверстие волны, а не частицы.)
Как-то Шрёдингер читал лекцию об этом любопытном феномене. Один из присутствовавших в зале коллег-физиков Питер Дебай задал вопрос: «Если электрон можно описать как волну; то как выглядит его волновое уравнение?»
С тех пор как Ньютон создал дифференциальное исчисление, физики описывали любую волну на языке дифференциальных уравнений, поэтому Шредингер воспринял вопрос Дебая как вызов и решил написать дифференциальное уравнение для электронной волны. В том же месяце Шредингер ушел в отпуск, а вернулся уже с готовым уравнением. Как Максвелл в свое время взял физические поля Фарадея и вывел уравнения Максвелла для света, Шредингер взял частицу-волну де Бройля и вывел уравнение Шрёдингера для электронов.
(Историки науки потратили немало усилий, пытаясь выяснить в точности, где был и чем занимался Шрёдингер, когда открыл свое знаменитое уравнение, навсегда изменившее современную физику и химию. Оказалось, что Шредингер был сторонником свободной любви и на отдых часто ездил с женой и любовницами. Он также вел подробный дневник, в который заносил всех своих многочисленных любовниц и сложным шифром обозначал каждую встречу. В настоящее время считается, что те выходные, когда было открыто уравнение, Шредингер провел в Альпах, на вилле «Хервиг», с одной из своих подружек.)
Начав решать свое уравнение для атома водорода, Шредингер, к немалому своему удивлению, обнаружил, что энергетические уровни электронов уже до него были точно установлены и опубликованы другими физиками. После этого он понял, что старая модель атома, принадлежащая Нильсу Бору, — та самая, где электроны носятся вокруг ядра и которую до сих пор рисуют в книгах и рекламных проспектах как символ современной науки — на самом деле неверна. Круговые орбиты электронов вокруг ядра атома необходимо заменить волнами.
Можно сказать, что работа Шрёдингера встряхнула физическое сообщество и, подобно брошенному камню, тоже породила разбегающиеся волны. Физики вдруг обнаружили, что могут заглянуть непосредственно в атом, подробно исследовать волны, из которых состоят его электронные оболочки, и точно предсказать их энергетические уровни.
Но оставался еще один вопрос, который не дает физикам покоя даже сегодня. Если электрон описывается как волна, то что же в нем колеблется? Ответ на этот вопрос дал физик Макс Борн; он сказал, что эти волны представляют собой не что иное, как волны вероятности. Они сообщают только о том, с какой вероятностью вы обнаружите конкретный электрон в определенное время в определенной точке. Другими словами, электрон — это частица, но вероятность обнаружить эту частицу задается волной Шрёдингера. И чем выше волна, тем больше шансов обнаружить частицу именно в этой точке.
Получается, что внезапно в самом сердце физики — науки, которая прежде давала нам точные предсказания и подробные траектории любых объектов, начиная с планет и комет и кончая пушечными ядрами, — оказались понятия шанса и вероятности.
Гейзенберг сумел формализовать этот факт, предложив принцип неопределенности — постулат о том, что невозможно знать точную скорость и точное положение электрона в один и тот же момент. Невозможно точно определить и его энергию в заданный промежуток времени. На квантовом уровне нарушаются все фундаментальные законы здравого смысла: электроны могут исчезать и вновь возникать в другом месте, а также находиться одновременно в нескольких местах.
(По иронии судьбы и Эйнштейн, крестный отец квантовой теории, принимавший участие в революционных преобразованиях 1905 г., и Шрёдингер, автор волнового уравнения, пришли в ужас от появления случайных процессов в фундаментальной физике. Эйнштейн писал: «Квантовая механика вызывает огромное уважение. Но внутренний голос подсказывает мне, что это не то, что нужно. Эта теория многое объясняет, но едва ли приближает нас хоть сколько-то к тайне Бога. По крайней мере о себе могу сказать точно: я убежден, что Бог не играет в кости».)
Теория Гейзенберга была революционной и противоречивой, но работала. С ее помощью физикам удалось одним махом объяснить огромное число загадочных явлений, включая законы химии. Объясняя своим аспирантам странность и причудливость квантовой теории, я иногда прошу их рассчитать вероятность того, что атомы их тел вдруг разбегутся и соберутся заново по другую сторону кирпичной стены. Подобная телепортация запрещена в ньютоновской физике, но никак не противоречит законам квантовой механики. Ответ, однако, заключается в том, что такого события пришлось бы ждать до конца жизни вселенной и даже дольше. (Если бы вы при помощи компьютера построили график шрёдингеровой волновой функции для собственного тела, то выяснилось бы, что она очень сильно напоминает само тело, но выглядит как бы чуть-чуть лохматой, так как некоторые из ваших волн расползаются за его пределы во всех направлениях. Некоторые из них достигают даже отдаленных звезд. Поэтому существует все же крошечная вероятность того, что однажды вы вдруг проснетесь на далекой чужой планете.)
Тот факт, что электроны, по-видимому, могут находиться во многих местах одновременно, составляет фундамент всей химии. Мы думаем, что электроны обращаются вокруг ядра атома, как тела миниатюрной Солнечной системы. Но между атомом и Солнечной системой есть принципиальные различия. При столкновении в космосе двух Солнечных систем они неизбежно развалятся, планеты при этом отбросит в разных направлениях. Атомы же, сталкиваясь, часто делятся друг с другом электронами и образуют вполне стабильные молекулы. В старших классах школы учитель часто говорит ученикам про «размазанный электрон», напоминающий продолговатый мяч для регби; он соединяет два атома между собой.
Но вот о чем учителя химии почти никогда не рассказывают ученикам. Электрон, о котором идет речь, вовсе не «размазан» между двумя атомами. На самом деле этот «мяч для регби» представляет вероятность того, что электрон находится одновременно во множестве мест внутри данного объема. Другими словами, вся химия, изучающая и объясняющая строение молекул, из которых состоят наши тела, основана на представлении о том, что электроны могут находиться одновременно в нескольких местах; именно такое «совместное владение» электронами, которые умудряются одновременно принадлежать двум атомам, удерживает на месте атомы в молекулах нашего тела. Без квантовой теории наши молекулы и атомы распались бы в мгновение ока.
Этим причудливым, но принципиальным свойством квантовой теории (тем фактом, что существует ненулевая вероятность даже самых странных событий) воспользовался Дуглас Адаме в своем веселом романе «Автостопом по галактике». Автору нужен был удобный способ носиться по всей галактике, поэтому он придумал «двигатель бесконечной невероятности», «чудесный новый способ преодоления громадных межзвездных расстояний за ничтожнейшую долю секунды без нудного блуждания в гиперпространстве». Его машина позволяет произвольно менять вероятность любого квантового события, так что даже чрезвычайно маловероятные события становятся обычными и привычными. В общем, если хотите отправиться в ближайшую звездную систему, нужно просто изменить вероятность вашей рематериализации именно там, и все! Дело сделано! Вы мгновенно телепортируетесь в нужное место.
На самом деле квантовые «скачки», столь обычные внутри атома, невозможно легко перенести на крупные объекты вроде людей, состоящие из триллионов и триллионов атомов. Даже если электроны в нашем теле прыгают и скачут с места на место в своем фантастическом путешествии вокруг ядра, их так много, что прыжки усредняются и сглаживаются. Именно поэтому, говоря упрощенно, на нашем уровне вещества представляются твердыми и неизменными.
 Итак, хотя на атомном уровне телепортация разрешена, чтобы дождаться подобного странного события на макроскопическом уровне, придется ждать до гибели нашей Вселенной и даже дольше. Но можно ли воспользоваться законами квантовой теории и создать машину для телепортации объектов по требованию, как происходит в научно-фантастических произведениях? Как ни удивительно, ответ однозначен: да, можно.
Эксперимент ЭПР
Ключ к квантовой телепортации кроется в знаменитой работе 1935 г. Альберта Эйнштейна и его коллег Бориса Подольского и Натана Розена. По иронии судьбы трое ученых ставили своей целью раз и навсегда покончить с присутствием вероятности в физике, предложив с этой целью мысленный эксперимент, получивший название эксперимент ЭПР по первым буквам фамилий авторов. (Сокрушаясь по поводу бесспорного экспериментального успеха квантовой теории, Эйнштейн писал: «Чем больший успех имеет квантовая теория, тем глупее она выглядит».)
Если два электрона первоначально колеблются в унисон (такое состояние называется когерентным), то они способны сохранить волновую синхронизацию даже на большом расстоянии друг от друга. Даже если эти электроны окажутся разделены световыми годами, невидимая шрёдингерова волна все равно будет связывать их между собой подобно пуповине. Если с одним из электронов что-то произойдет, то какая-то часть информации об этом событии будет немедленно передана второму. Это явление называется квантовой запутанностью и основано на концепции о том, что когерентные частицы обладают какой-то глубинной связью.
Возьмем (мысленно, разумеется) два когерентных электрона; раз они когерентны, значит, колеблются в унисон, Затем позволим этим электронам разлететься в противоположных направлениях. Каждый электрон подобен вертящемуся волчку, причем его вращение (спин) может быть направлено вверх или вниз. Пусть полный спин системы равняется нулю, так что если известно, что спин одного электрона направлен вверх, то спин другого точно направлен вниз. Согласно квантовой теории перед измерением спин электрона не направлен ни вверх, ни вниз; электрон находится в неопределенном состоянии, он как бы вращается вверх и вниз одновременно. (Стоит вам произвести наблюдение, как волновая функция «схлопывается», оставляя частицу в одном конкретном состоянии из всех возможных.)
Далее измерим спин одного электрона. Скажем, он вращается вверх. Значит, мы мгновенно узнаем, что другой электрон вращается вниз. Даже если электроны разделены в пространстве многими световыми годами, мы будем мгновенно знать спин второго из них, как только измерим спин первого. Мало того, мы получим эту информацию быстрее, чем со скоростью света! Поскольку два наши электрона «запутаны», т.е. их волновые функции колеблются в унисон, эти самые волновые функции связаны невидимой «нитью» или пуповиной. Все, что происходит с одной частицей, автоматически отражается на другой. (В каком-то смысле это означает, что все, что происходит с нами, автоматически и мгновенно влияет на события, происходящие в отдаленных уголках вселенной, ведь наши волновые функции, вероятно, «запутаны» еще с начала времен. В каком-то смысле можно сказать, что существует паутина «запутанности», которая связывает отдаленные уголки вселенной, включая и нас с вами.) Эйнштейн иронически называл это явление призрачным дальнодействием и «доказывал» с его помощью, что квантовая теория неверна, поскольку ничто не может переноситься с места на место быстрее, чем со скоростью света.
Первоначально Эйнштейн считал мысленный эксперимент ЭПР похоронным звоном по квантовой теории. Но в 1980-х гг. Алан Аспект с коллегами провел во Франции реальный эксперимент с двумя детекторами, расположенными на расстоянии 13 м друг от друга. Он измерял спины фотонов, испускаемых атомами кальция, и полученные результаты в точности совпали с положениями квантовой теории. Очевидно, Господь все же играет в кости с нашей Вселенной.
Действительно ли информация в этом случае передается быстрее, чем со скоростью света? Неужели Эйнштейн ошибся и скорость света не является предельной скоростью нашей Вселенной? На самом деле все обстоит не совсем так. Да, информация действительно передается быстрее света, но информация эта случайна, а потому бесполезна. Методом, описанным в эксперименте ЭПР, невозможно передать настоящее послание, скажем, азбукой Морзе, с какой бы скоростью ни передавалась информация.
Знание о том, что некий электрон на другом конце вселенной вращается вниз, бесполезно. Этим методом невозможно передать свежую информацию о биржевых котировках. Приведем наглядный пример. Предположим, что один из наших приятелей всегда носит разноцветные носки, красный и зеленый, не обращая внимания на то, какой цвет окажется на какой ноге. Скажем, мы осматриваем одну ногу и выясняем, что на ней красный носок. Значит, мы узнаем быстрее, чем со скоростью света, что на другой ноге зеленый носок. Информация действительно дошла до нас быстрее света, но она совершенно бесполезна. Этим методом невозможно передать сигнал, который содержал бы неслучайную информацию.
Много лет эксперимент ЭПР приводили как яркий пример торжества квантовой теории, но торжество получалось бесплодным и не давало никакой практической выгоды. До недавнего времени.
Квантовая телепортация
Все изменилось в 1993 г., когда ученые из IBM под руководством Чарльза Беннетта продемонстрировали всем принципиальную возможность телепортировать с использованием эксперимента ЭПР материальные объекты, по крайней мере на атомном уровне. (Точнее говоря, они продемонстрировали возможность передачи полной информации о частице.) За прошедшие годы физики научились передавать фотоны и даже целые атомы цезия. Возможно, через несколько десятилетий ученые смогут телепортировать первую молекулу ДНК и первый вирус.
Странное заявление, учитывая, что квантовая телепортация по сути это перенос информации - тобишь на другом конце приемника должна существовать копия объекта - к примеру копия того же вируса. Прим. polosatyj.
Квантовая телепортация использует одну из самых причудливых особенностей эксперимента ЭПР. В своих экспериментах физики начинают с того, что берут два атома, А и С. Предположим, мы хотим телепортировать информацию от атома А к атому С. Для этого мы вводим третий атом В, запутанный с атомом С (т.е. В и С когерентны). Затем атом А вступает в контакт с атомом В и «сканирует» его таким образом, что информационное содержание атома А передается атому В. В ходе этого процесса атомы А и В запутываются. Но поскольку первоначально В был запутан с атомом С, теперь информация, содержавшаяся в А, передается также и в атом С. Результат таков: атом А был телепортирован в атом С, т. е. теперь информационное содержание А идентично информационному содержанию С.
Обратите внимание на то, что информация, содержавшаяся перед началом эксперимента в атоме А, была уничтожена (т.е. после эксперимента мы не получаем двух идентичных копий). Это означает, что если представить себе телепортацию человека, то человек этот должен будет умереть в процессе передачи. Но зато информационное содержание его тела появится где-то в другом месте. Обратите внимание также на то, что атом А как таковой не переместился на позицию атома С. Напротив, С получил от А только информацию, которая в нем содержалась, например характеристики спина и поляризации. (Это не означает, что атом А был разобран и перенесен на другое место. Это означает, что информационное содержание атома А было передано другому атому — С.)
Чтобы у Вас не болела голова от этих А и B - скажу проще - с квантовой точки зрения все однотипные атомы одинаковы. Различаются лишь некоторые квантовые свойства (такие как спин или поляризация фотонов) - говоря о телепортации современные физики имеют в виду, что некоторому другому атому можно придать точно такие же характеристики, как у атома образца (например тот же спин) - при этом они закатывают глаза и божаться что это и есть телепортация. Клянусь, что дома поклеив себе в квартиру точно такие обои как у соседей они точно так же божаться, что телепортировали соседские обои себе в комнату. Прим. polosatyj.
После первого объявления о прорыве между разными группами ученых началось яростное соревнование. Первая историческая демонстрация, в ходе которой осуществлялась телепортация фотонов ультрафиолетового света, состоялась в 1997 г. в Университете Инсбрука. Через год экспериментаторы из Калифорнийского технологического института провели еще более точный эксперимент по телепортации фотонов.
В 2004 г. физики Венского университета сумели телепортировать частицы света на расстояние 600 м под рекой Дунай по оптоволоконному кабелю, установив таким образом новый рекорд. (Сам кабель имел длину 800 м и был протянут под Дунаем ниже системы городской канализации. Передатчик располагался на одном берегу реки, приемник — на другом.)
Одно из возражений, которые выдвигают критики этих экспериментов, заключается в том, что ученые работают с частицами света, фотонами. Пока результат «не тянет» на научную фантастику. Поэтому очень важным стал другой эксперимент 2004 г., когда квантовую телепортацию удалось продемонстрировать уже не на фотонах, а на настоящих атомах. Это шаг в нужном направлении, к созданию реального телепортационного устройства. Физики из Национального института стандартов и технологии в Вашингтоне сумели «запутать» три атома бериллия и передать свойства одного атома другому. Достижение было настолько значительным, что попало на обложку журнала Nature. Другая группа тоже добилась успеха, но уже с атомами кальция.
В 2006 г. произошло еще одно значительное событие: впервые в подобных экспериментах был задействован макроскопический объект. Физики из Института Нильса Бора в Копенгагене и Института Макса Планка в Германии сумели запутать луч света и газ, состоящий из атомов цезия; в этом событии участвовали многие триллионы атомов. После этого они закодировали информацию, содержащуюся в лазерных вспышках, и телепортировали ее атомам цезия через расстояние примерно в полметра. Как пояснил один из исследователей Евгений Ползик, впервые была проведена квантовая телепортация «между светом — носителем информации — и атомами».
Телепортация без запутывания
Исследования в области телепортации стремительно набирают ход. В 2007 г. было сделано еще одно важное открытие. Физики предложили метод телепортации, не требующий запутывания. Вспомним, что запутывание представляет собой наиболее сложный момент квантовой телепортации. Решение этой проблемы могло бы открыть перед телепортацией новые горизонты.
«Речь идет о луче из примерно 5000 частиц, который исчезает в одном месте и появляется в другом», — говорит физик Астон Брэдли из Центра квантовой атомной оптики в Брисбене при Австралийском совете по исследованиям — один из участников разработки нового метода телепортации.
«Мы считаем, что по духу наша схема ближе к первоначальной фантастической концепции», — заявляет он. Суть подхода группы Брэдли в том, что ученые берут пучок атомов рубидия, переводят всю его информацию в луч света, посылают этот луч по оптоволоконному кабелю, а затем воссоздают первоначальный пучок атомов в другом месте. Если заявленные результаты подтвердятся, то будет устранено главное препятствие к реальной телепортации и открыты совершенно новые пути передачи на расстояние все более крупных объектов.
Чтобы новый метод не путали с квантовой телепортацией, доктор Брэдли назвал его классической телепортацией. (Название это отчасти вводит в заблуждение, потому что его метод также опирается на квантовую теорию, но не на запутывание.)
Ключевым моментом этого нового типа телепортации является открытое недавно новое состояние вещества, известное как «конденсат Бозе-Эйнштейна», или КБЭ, которое представляет собой одну из самых холодных субстанций во всей Вселенной.
В природе самую низкую температуру можно обнаружить в открытом космосе; она составляет 3 К, т. е. на три градуса выше абсолютного нуля. (Это благодаря остаточной теплоте Большого взрыва, которая до сих пор заполняет Вселенную.) Но КБЭ существует при температуре от одной миллионной до одной миллиардной градуса выше абсолютного нуля; такую температуру можно получить только в лаборатории.
При охлаждении некоторых форм вещества почти до абсолютного нуля их атомы (все без исключения) сваливаются на самый низкий энергетический уровень и начинают вибрировать в унисон, т. е. становятся когерентными. Волновые функции всех атомов перекрываются, поэтому в каком-то смысле КБЭ напоминает гигантский «сверхатом», причем все составляющие его отдельные атомы колеблются в унисон. Существование этого необычного состояния вещества предсказали Эйнштейн и Шатьендранат Бозе еще в 1925 г., но прошло 70 лет, прежде чем в 1995 г. КБЭ был наконец получен в лабораториях Массачусетского технологического института и Университета Колорадо.
Вот как работает телепортационное устройство Брэдли и его команды. Начинается все с набора суперхолодных атомов рубидия в состоянии КБЭ. Затем на КБЭ направляют пучок атомов (все того же рубидия). Атомы пучка также стремятся перейти в состояние с самой низкой энергией, поэтому они сбрасывают излишки энергии в виде квантов света. Полученный таким образом световой луч посылают по оптоволоконному кабелю. Примечательно, что этот луч содержит всю квантовую информацию, необходимую для описания первоначального пучка вещества (т.е. информацию о расположении и скорости всех его атомов). Пройдя по кабелю, световой луч попадает в уже другой КБЭ, который превращает его в первоначальный поток вещества.
Этот новый метод телепортации ученые считают чрезвычайно многообещающим, так как в нем не задействована запутанность атомов. Но у этого метода есть свои проблемы. Он очень жестко определяется свойствами конденсата Бозе-Эйнштейна, который чрезвычайно сложно получить в лаборатории. Более того, КБЭ обладает достаточно необычными свойствами и в некоторых отношениях ведет себя как один гигантский атом. Необычные квантовые эффекты, которые можно наблюдать только на атомном уровне, в КБЭ в принципе можно увидеть невооруженным глазом. Когда-то это считалось невозможным.
Ближайшее практическое приложение КБЭ — создание атомных лазеров. Разумеется, основой лазера служит когерентный пучок фотонов, которые колеблются в унисон. Но ведь КБЭ представляет собой набор атомов, которые тоже колеблются в унисон; отсюда возможность создать поток когерентных КБЭ-атомов. Другими словами, КБЭ может стать основой для устройств, аналогичных обычным лазерам: это атомные, или вещественные, лазеры, которые сделаны из КБЭ-атомов. В настоящее время лазеры имеют широчайшее применение в обычной жизни, и атомные лазеры, возможно, войдут в нашу жизнь не менее глубоко. Но так как КБЭ может существовать только при температурах, едва-едва превышающих абсолютный нуль, прогресс в этой области наверняка будет медленным, хотя и уверенным.
Можем ли мы сказать с учетом всего уже достигнутого, когда мы сами получим возможность возможность телепортироваться? В ближайшие годы физики надеются телепортировать сложные молекулы. После этого несколько десятилетий наверняка уйдет на разработку способа телепортации ДНК или, может быть, какого-нибудь вируса. Против телепортации человека — в точности как в фантастических фильмах — также нет никаких принципиальных возражений, но технические проблемы, которые надо преодолеть на пути к подобному достижению, поражают воображение. Пока для того, чтобы добиться когерентности крошечных световых фотонов и отдельных атомов, требуются усилия лучших физических лабораторий мира. О квантовой когерентности с участием реальных макроскопических объектов, таких как человек, речь пока не идет и еще долго идти не будет. Скорее всего, пройдет немало столетий, прежде чем мы сможем телепортировать обычные предметы, если это вообще возможно.
Боюсь Каку чересчур оптимистичен. Человек - это Вам не атом - все люди по определению не идентичны и если даже Вам удастся построить точную копию Вашего тела и придать всем частицам точно такие характеристики, как у оригинала - это не станет телепортацией - скорее это будет похоже на извращенное клонирование и даже в этом случае нет никакой гарантии, что Ваше сознание куда-то перенесется. У того же Пенроуза вопрос феномена сознания раскрыт более полно. Прим. Polosatyj.

вторник, 13 июля 2010 г.

Когда и сколько

Интересный пост появился на centauri-dreams. В нем дается оценка времени, необходимого человечеству для запуска первого межзвездного зонда, в контексте стоимости проекта.
Итак в 1960 Фримэн Дайсон подсчитал сколько будет стоить запуск межзвездного зонда на ядерном двигателе. Дайсон получил цифру порядка 100 млрд. долларов, однако учитывая инфляцию на сегодняшний момент эта цифра составляет около 650 млрд.$. Эта цифра впечатляет, однако это только на первый взгляд - к примеру смета проекта Дедалус на доллары 1978 года состовляет 100 триллионов долларов.
Можно вспомнить так же оценочную стоимость, сделанную совсем недавно Ральфом Маккнатом (Johns Hopkins Applied Physics Laboratory), где он оценивал стоимость экспедиций человечества во внешнюю Солнечную систему в 4 триллиона $.
Ричард Обусси (Richard Obousy)в блоге пректа Икарус задумался над тем сколько времени должно пройти, чтоб для человечества в целом, такие расходы стали реальны.
Ричард предположил, что подобные расходы будут экономически (и политически) выполнимы, если они составят не более 1% годового ВВП отдельно взятой страны.
На сегодняшний момент ВВП США (экономически самой мощной страны мира) составляет 14,6 млрд $. ВВП всей планеты - 61,1 трл. долларов. Таким образом Обусси сравнивает перспективы для планеты в целом и одной отдельно взятой страны.
И у него получилось, что экономика США будет готова к запуску межзвездных ядерных зондов конструкции Дайсона (и стоимостью в 650 млрд. долларов) к 2085 году. Тобишь именно к этому году 1% от ВВП США будет состовлять 650 млрд.$ исходя из прогноза в ежегодный 2% рост ВВП. Постройка же аппарата по конструкции типа Дедалус возможна не ранее 2340 года. Ну а в масштабах планетарной экономики (при глобальном сотрудничестве, которого мы сейчас не имеем) аппараты наподобие Дедалуса возможны не ранее 2268 года.
Стоит отметить, что эти рассчеты основаны исключительно на предполагаемой стоимости аппаратов и проценте ВВП, при том, что основные технологии необходимые для подобного строительства сейчас не развиты вообще.
Возвращаясь к стоимости различных проектов межзвездных зондов, стоит отметить, что они очень широко различаются по стоимости. Так проект Lightsail, разработанный Куртом Миелковским, предполагающий использования лазера для разгона межзвездного парусника, предполагает постройку лазера, мощностью в 65 тыс. млрд. ватт - его смета начинается со стоимости в 130 триллионов долларов только на расходы в стоимости электричества для подпитки лазера.
Конечно все эти сметы исходят из уровня сегодняшних технологий и возможно к технологиям будущего они так же не применимы, как к примеру смета полета на Луну, исходя из стоимости корма для лошади, скачущей это расстояние. Однако какое-то представление о сроках эти цифры все же дают. И будем надеятся, что они ошибочны.

Космические премии

Нобель ввел моду на премии за лучшие достижения в чем-либо и с тех пор количество премий только увеличивается. Здесь я приведу список премий, которые можно получить в околокосмических областях:
Итак, Google Lunar X Prize. 30 млн. долларов США получит частная компания, которая самостоятельно спустит на луну мобильный роботизированный автомат (луноход), который пройдет по Луне не менее 500 метров и передаст на Землю снимки и видеоматериалы этого процесса.
1 млн. евро выплатит институт Геде тому кто продемонстрирует возможность антигравитации: тобишь сможет представить им следующий эксперимент: предметы должны парить в воздухе не менее 1 мин на высоте не менее 10 см, без использования эффектов электромагнитного поля или "других традиционных методов".
В 1900 году Парижская Академия Наук учредила премию для первого человека, вступившего в контакт с представителями ВЦ "помимо Марса", поскольку в существовании высокоразвитой марсианской цивилизации в то время почти никто не сомневался.
31 августа 2003 г. международным Фондом премии Роберта А. И Виржинии Хайнлайн было объявлено об учреждении международной Премии присуждаемой частному лицу или группе частных лиц за практические достижения в области коммерциализации космической деятельности. И Роберт Хайнлайн, и его жена Виржиния всячески приветствовали продвижение человечества в космос, благодаря коммерческим начинаниям. Целью установления Премии Хайнлайн является поощрение и вознаграждение за коммерческую деятельность в области освоения космоса, которая приближает мечты Хайнлайнов о будущем человечества в космосе. Размер Премии Хайнлайн составляет 500 тыс. долларов.
В этом 2010 году к сожелению заканчивается соревнования "космических лифтов" (Space Elevator), где выплачиваются премии за скорость подьема механических подьемников и прочность материалов для троса для прототипов "космических лифтов" (подьемников, которые в будущем смогут выводить грузы прямо на орбиту). Размер премии 900 тыс.$
Ну и к сожалению уже закончились соревнования X-Prize, в которой премия ожидала первую частную компанию, осуществившую выход в космос частной ракеты.

среда, 30 июня 2010 г.

Похоже в Галактике потенциально больше обитаемых планет, чем считалось до этого

Солнце, вокруг которого обращается наша планета, относится к типу G, однако большая часть - около 70 процентов - звезд Галактики принадлежат к типу М. Под этим термином объединяют холодные красные светила, живущие очень долго - от 40 до 100 миллиардов лет. В отличие от Солнца, которое достаточно стабильно, на протяжении первых нескольких миллиардов лет своего существования звезды типа М выбрасывают мощные магнитные поля, которые приводят к возникновению вспышек и выбросов вещества.
Из-за этого до сих пор считалось, что жизнь на планетах, возникших возле звезд класса М, маловероятна, так как потоки излучения и высокоэнергетических частиц должны убивать все живое на поверхности планет. Дополнительно эту точку зрения подкрепляло то обстоятельство, что из-за низкой температуры светил типа М потенциально обитаемые планеты должны обращаться очень близко к звезде-"хозяину", а значит, подвергаться особенно интенсивным "атакам".
Авторы новой работы построили математическую модель жизни гипотетической планеты земного типа, обращающейся на расстоянии 0,16 астрономической единицы вокруг звезды типа М под названием AD Leonis (AD Leo) (ближайшая к звезде планета Солнечной системы - Меркурий - удалена от Солнца на 0,39 астрономической единицы). Ученые определили, какие процессы должны были происходить в атмосфере такой планеты во время вспышки, наблюдавшейся на AD Leo в 1985 году, которая приблизительно в тысячу раз превосходила по энергии среднюю вспышку на Солнце.
Астрономы показали, что вспышка должна стимулировать в атмосфере похожей на Землю планеты синтез озона - газа, который защищает поверхность от жесткого ультрафиолета, губительного для живых организмов. Согласно результатам, которые получили ученые, обитатели планеты, обращающейся вокруг AD Leo, во время вспышек получают дозу облучения, сравнимую с тем, что получают земляне в солнечный день.
Коллеги исследователей хорошо приняли их работу, хотя некоторые ученые отмечают, что новые результаты не являются однозначным доказательством возможности существования обитаемых планет у звезд типа М. AD Leo - это молодая и одна из самых активных и горячих звезд этого типа, соответственно температура большинства светил этого типа в Млечном Пути заметно ниже. Таким образом, обитаемые планеты должны находиться значительно ближе к звезде и получать намного больше излучения, чем то количество, которое рассматривали авторы новой работы.

понедельник, 3 мая 2010 г.

Новый ум короля

Читаю сейчас книжку Роджера Пенроуза "Новый ум короля". Роджер Пенроуз известный физик и математик (в том числе у него есть совместная книжка со С. Хокингом). "Новый ум короля" книжка об интеллекте и сознании, в которой поднимаются неожиданные, как для современной физики проблемы искусственного интелекта и пересекающиеся проблемы квантовой теории, ОТО и физики в целом. Очень мощная книжка в философском плане, среди прочего единственная из книжек современных физиков, в которой поднимаются вопросы телепортации.
Некоторые выводы из книжки:
Сознание нельзя свести только к одним лишь алгоритмам - по сути любые детерминованные алгоритмы есть не более чем усложненный вариант шарика, скатывающегося по трубе и точно так же как не обладает сознанием такой шарик (или к примеру не обладают сознанием и чувствами экранные проекции киногероев на экране кинотеатра) - точно так же не будут обладать самозонанием и алгоритмы любой сложности и точно так же разум и самосознание не возможны в детерминованной вселенной (во вселенной в которой зная начальные состояния и свойства всех объектов можно абсолютно точно вычислить их дальнейшее траектории и состояния).
Отдельно описан и осмеян способ "телепортации", популярный сейчас в НФ и на основе которого получила свое название квантовая телепортация - это когда у человека "полностью сканируют атомную структуру", переводят в цифровой вид, отсылают в виде сигнала куда-нибудь на другую звезду и там собирают точную копию.
Как пишет Пенроуз:
Попытайтесь представить свою реакцию на следующее заявление: "Ах, дорогой, похоже, суспензия, которую мы дали тебе перед посадкой в Телепортатор испортилась раньше срока? Да, вышло не очень удачно, хотя это не так страшно. В любом случае, тебе наверное будет приятно услышать, что другой ты - ну-у, тоесть конечно, настоящий ты - прибыл на Венеру в целости и сохранности, поэтому мы можем...эээ...избавиться от тебя здесь - нет, ну я имею в виду от ненужной больше копии. Разумеется это произойдет совершенно безболезненно.."
В книжке рассматриваются тесты Тьюринга, парадигмы сильного и слабого ИИ, логика доказательств и сознания и все это в сумашедшем переплетении с квантовой физикой, математикой и строением вселенной, что тупо взрывается мозг. Всем рекомендую.

воскресенье, 2 мая 2010 г.

Пространство это информация?

Современные теории пространства (СТО, ОТО и классические теории) во многом строятся на теории множеств. От туда же растут ноги и у представления топологии пространства-времени, как одного из непрерывных бесконечных множеств (напомню вкратце, что непрерывность пространства-времени строится на аксиоме, что между любыми двумя точками пространства и времени всегда есть место для еще одной точки).
В противоположность такому представлению моя теория телепортации к примеру строится на предположении о дискретном пространстве.
У меня долго свербило, как же можно доказать дискретность либо непрерывность пространства-времени. И вот пришло в голову такое доказательство: в любом случае пространство есть информация (о взаимном расположении объектов, либо "событий" как в ОТО). Любая информация состоит из битов (кто не знает - это единичка либо ноль в двоичном представлении). Не существует "пол-бита" информации или "четверть бита" информации. И если мы соглашаемся с тезисом, что пространство-время по своей сути есть информация о взаимном расположении объектов, то мы автоматически соглашаемся и с тезисом, что пространство-время дискретно (ибо как я уже сказал не существует дробных битов информации), а так же с тем что существует минимальный объект пространства-времени эквивалентный тому самому одному биту информации. Ну а если вышеназванное верно, то и верна моя теория телепортации, так как вне зависимости от размера кванта "пространства-времени" в нем должны наблюдаться описанные в моей теории эффекты (в частности "сминание пространства"). Вуаля. Я гений!!! :)

среда, 17 февраля 2010 г.

Галактический предел

Увы, но человечество никогда не сможет вырваться за пределы своей галактики. А все потому, что не удастся развить необходимую для этого скорость. Таковы выводы ученых, которые занимались изучением способов межгалактических путешествий. Единственный способ вырваться за пределы – развить скорость близкую к скорости света. Однако это будет разрушительным для космического корабля.
Свои результаты ученые представят на встрече Американского физического общества, а их краткое изложение приводит журнал New Scientist.
Как оказалось, главную опасность для объекта, движущегося со скоростью, близкой к скорости света , будет представлять межзвездный водород. Физики рассчитали, что при движении со скоростью 0,99999998 световой частицы водорода будут бомбардировать корабль с энергией около 7 тераэлектронвольт (это сравнимо с энергией пучков в Большом адронном коллайдере ).
При этом, несмотря на малую плотность межзвездного газа (около 1 атома или иона на кубический сантиметр) бомбардировка окажется, скорее всего, смертельной для команды. Слой алюминия толщиной в 10 сантиметров задержит не более 1 процента от всей радиации, поэтому за секунду астронавты получат дозу радиации, в 1700 раз превышающую смертельную.
Указанное значение скорости для расчетов было выбрано из следующих соображений. Именно с такой скоростью должен лететь космический корабль, чтобы добраться до центра Млечного Пути, который располагается на расстоянии 50 тысяч световых лет от Земли, за 10 лет (речь идет о времени на корабле). По словам ученых, новые результаты показывают, что вероятность посещения Земли инопланетянами достаточно низка.
P.S.:Кстати распространенная ошибка теоретиков, высчитывающих вероятность инопланетной жизни - это перенос на нее свойств человеческой расы. Казалось бы кто им сказал, что для инопланетной жизни 10 лет в одну сторону - это запредельный cрок? Даже среди представителей земной жизни (точнее флоры) есть виды с длительностью жизни под 1000 и больше лет. 10 лет для них это один миг - сезон и только. Тем не менее авторы упорно пытаются втиснуть все в рамки генотипа Homo Sapiens, для которого полет в 10 лет в одну сторону (20 туда и обратно) - действительно весьма долгий срок.

среда, 10 февраля 2010 г.

Прогресс или почему бесполезен SETI

Так уж случилось, что для многих технический прогресс ассоциируется с гигантскими заводами, многоэтажными зданиями, большими городами и как следствие поиск инопланетян для многих - это поиск гигантских технологических сооружений навроде сфер Дайсона, космических кораблей на термоядерном топливе, источников энергии спокойно поглощающих энергию черных дыр и массивного радиоизлучения, сравнимого с радиоизлучением какой-нибудь звезды...
Однако я думаю иначе. Возьмем ту же компьютерную технику и сравним размер и энергозатраты типичного компьютера 60-х в виде гигантских металлических шкафов и размер и энергозатраты типичного современного компьютера - куда более мощного и умещающегося в небольшой кубик на Вашем столе... На мой взгляд это и есть тот путь по которому идет любая высокотехнологичная цивилизация - все более миниатюрные устройства, обладающие все более мощными возможностями и затрачивающие при этом все меньше энергии... Я думаю следы других высокотехнологичных цивилизаций просто не возможно обнаружить на фоне естественного шума, а их космические корабли это не гигантские металлические гробы, исторгающие высокоэнергетические струи, а едва уловимые всплески энергии мгновенно перемещающиеся по нашей метагалактике...
И Вы не увидите инопланетянена даже если он будет сидеть у вас перед носом, изучая нейронные связи Вашего мозга :) Сомневаюсь так же что они живут в гигантских скученных городах, пронизанных транспортной сетью. Скорее они раскиданы по всей галактике как люди на пикнике... Присмотритесь - возможно они совсем рядом.

вторник, 26 января 2010 г.

Из-за распространения цифровой техники инопланетянам все сложнее обнаружить Землю

Один из основателей движения по поиску внеземного разума доктор Фрэнк Дрейк считает, что постепенный переход жителей Земли на цифровую технику способствует тому, что наша планета становится невидимой для инопланетян.
По словам ученого, проблема заключается в том, что радиоизлучение цифровых устройств значительно меньше, чем у аналоговых. Раньше одни только старые аналоговые телевизоры генерировали почти миллион ватт, что позволяло зафиксировать радиоизлучение от Земли на расстоянии до 50 световых лет.
Сейчас же телевидение, радио и радары переходят на более слабые цифровые сигналы. Инопланетянам, если они существуют, становится все сложнее обнаружить сигналы с Земли.
"Если так будет продолжаться дальше, очень скоро наш мир нельзя будет обнаружить", - цитирует выступление Дрейка на конференции Королевского научного общества британская газета Daily Telegraph.
Отметим, что этот ученый является пионером проекта по поиску внеземных цивилизаций SETI (Search for Extra-Terrestrial Intelligence). Именно он 50 лет назад начал первый эксперимент по поиску радиосигналов, идущих от ближайших звезд, у которых могли быть планеты - Тау Кита и Эпсилон Эридана. Он также создал знаменитую формулу для расчета числа внеземных цивилизаций, названную его именем.

воскресенье, 24 января 2010 г.

Астрофизики не считают фильм "Аватар" фантастическим

В созвездии Альфа Центавра действительно может существовать планета Пандора, населенная синими аборигенами. И добраться до них в обозримом будущем - задача не столь уж безнадежная.
Кэмерон-пророк
Джеймс Кэмерон написал сценарий своего фильма "Аватар" 15 лет назад. И уже тогда поместил вымышленный внеземной мир в реальную и ближайшую к нам звездную систему - Альфа Центавра А. До нее - чуть больше 4 световых лет.
Кроме того, автор зачем-то поселил киношных братьев по разуму - синих нави - не на самостоятельную планету вроде нашей Земли, а на Пандору - спутник газового гиганта Полифема, похожего на наш Сатурн или Юпитер.
Три года назад ученые подтвердили первое фантастическое предвидение Кэмерона. Компьютерное моделирование, проведенной Хавьером Гедесом (Javiera Guedes) и Грегом Лауфлином (Greg Laughlin) из университета Калифорнии в Санта-Круз (University of California, Santa Cruz) показало: у Альфы Центавра просто обязаны существовать каменистые планеты земного типа.
Причем с условиями на поверхности, пригодными для жизни. А в прошлом году - еще до выхода "Аватара" на экраны - исследователи из Гарвард-Смитсонианского астрофизического центра (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) заявили: внеземную жизнь вероятнее всего обнаружить как раз на спутниках газовых гигантов - на так называемых экзолунах.
А сами они - экзолуны - подходящего размера с водой и с атмосферой - отнюдь не редкие объекты во Вселенной. Пример тому хотя бы наша Солнечная система. Титан - спутник Сатурна - имеет очень плотную атмосферу и рельеф земного типа. Европа - спутник Юпитера - под слоем льда скрывает многокилометровую толщу океана. И если бы наши газовые гиганты находились ближе к Солнцу, в более теплой зоне, то на их спутниках вполне могла бы существовать жизнь. Вплоть до разумной. Как на Пандоре.
К нынешнему году астрофизики обнаружили уже около 400 весьма теплых экзопланет размером с Юпитер или с Сатурн. Дело за поиском их спутников.
- Если миры вроде Пандоры существуют, то мы найдем их в ближайшие 10 лет, -обещает ведущий специалист астрофизического центра Лиза Калтенеггер (Lisa Kaltenegger). - И вполне возможно, что найдем именно в районе Альфа Центавра, где звезды очень похожи на наше Солнце. Такие задачи по силам современным орбитальным телескопам.
Пожизненная ссылка
Действие "Аватара" разворачивается в 2145 году. Сумеют ли люди к этому времени хотя бы добраться до Пандоры, если обнаружат, что там есть жизнь?
Самый быстрый аппарат, построенный людьми, Voyager 1, разогнался сейчас до 17 километров в секунду. При такой скорости путешествие на Альфа Центавра займет 74 тысячи лет. Это - только в один конец.
Перспективные ионные двигатели, которые испускают заряженные частицы, разогретые до миллиона градусов, позволили бы двигаться гораздо быстрее. Например, до Марса можно было бы добраться всего за 39 дней. Но для межзвездной экспедиции и такая скорость слишком мала.
В свое время американское агентство перспективных технологий DARPA работало над так называемым проектом Орион (Project Orion). И создавало космический корабль, в котором тягу создавали ядерные взрывы.
Был и проект Дедал (Project Daedalus) с двигателями на основе термоядерного синтеза. О их нынешней судьбе ничего не известно.
Но предполагалось, что аппараты, оснащенные либо тем, либо другим, достигали бы скорости в 10 процентов от скорости света. Для перелетов внутри Солнечной системы подобная прыть вполне приемлема. Но со скоростью в 30 тысяч километров в секунду добираться до Пандоры придется от 40 до 50 лет. Очень долго…
С антиматерией в баках
Килограмм антиматерии, аннигилируя с обычным веществом, дал бы энергии в 10 миллиардов раз больше, чем, скажем, килограмм тротила. По расчетам НАСА, подобное "горючее" - из каких-нибудь антипротонов - смогло бы разогнать корабль весом в 100 тонн до 100 тысяч километров в секунду. Это - треть скорости света и сокращение времени в пути до 12 лет.
"Засада" в том, что при нынешних технологиях понадобятся миллионы лет, чтобы синтезировать хотя бы грамм антиматерии.
Дело, однако, не безнадежное. Физик Джеймс Бикфорд (James Bickford) из лаборатории Драпера в Кэмбридже (Draper Laboratory, in Cambridge, Massachusetts) уверяет: антивещество можно насобирать, летая с электромагнитным сачком-ловушкой за орбитой Юпитера.
Там, по его прикидкам, за счет взаимодействия космических лучей с облаками газов сами собой образуются примерно по 4 тонны антипротонов в год. Вполне вероятно, что в ближайшие 60 лет ученые придумают, как их хранить и безопасно использовать.
С черной дырой под капотом
Достичь скорости света и добраться до Альфа Центавра менее,чем за 5 лет позволили бы проекты, разработанные и опубликованные американскими учеными. Недавно один из них - физик Джиа Лю (Jia Liu) из Нью-Йоркского университета (New York University) - предложил звездолет с двигателями, работающими на темной материи.
Другие - математики Луис Крейн (Louis Crane) и Шаун Вестмореленд (Shawn Westmoreland) из Государственного университета штата Канзас (Kansas State University in Manhattan) - намерены "впрячь" аж черную дыру. Исследователи не говорят, что это будет просто. Но уверяют: подобная экзотика в принципе возможна.
По теории Лю, темная материя состоит из электрически нейтральных частиц нейтралинов (neutralinos), главная экзотическая особенность которых в том, что они являются античастицами друг для друга. И аннигилируют при определенных условиях, выделяя огромную энергию.
Лю планирует собирать темную материю по пути, открывая специальные камеры-ячейки, размещенные на поверхности площадью примерно в 100 квадратных метров. Периодически выпускаемые продукты аннигиляции будут создавать импульсы тяги. И, по мнению исследователя, позволят достичь скорости света за несколько дней.
Крейн и Вестмореленд уповают на так называемое излучение Хоукинга.
Еще в 70-х годах прошлого века этот ученый показал, что черные дыры не совсем уж черны - могут "испарятся". В университете штата Канзас полагают, что возникающий при этом поток субатомных частиц можно использовать для разгона космического корабля. А расчеты свидетельствуют: подошла бы черная дыра весом в миллион тонн. Ее энергии хватило бы на 100 лет полета.
На вопрос, а где взять дыру, Крейн отвечает: можно изготовить самим, сконцентрировав очень много энергии в маленьком объеме. Например, с помощью гамма-лазера, питаемого гигантскими - в сотни квадратных километров - солнечными батареями.
Полученная в результате черная дыра будет размером всего лишь с атомное ядро. Ее надо разместить в особой камере и снабдить параболическим зеркалом, отражающим излучение Хоукинга.
По мнению исследователей, предложенный ими способ создания тяги и разгона до скорости света вполне может быть реализован в ближайшие 100-200 лет. И именно его используют инопланетяне, если они существуют.