Как записать два бита на один атом и как «утонуть вверх». Главное на QWERTY №139
[музыка] Всем привет! Вы смотрите научно-популярный канал QWERTY. Меня зовут Владимир, и пора настроиться на самые интересные новости науки предыдущей недели. В этом ролике: чем не Ralink Илона Маска отличается от подобных технологий, почему льды тают по плохому сценарию, как можно плавать вверх ногами, как в фильме "Начало"? Что за кровавые следы нашли на Луне? Как добиться сверхплотной записи информации? Все подробности по ссылкам в описании.
Ну а лучшей новостью предыдущего выпуска стала новость про обновление девайсов Link компании Нейролинк, обеспечивающего связь "мозг-компьютер" или Б.М. Интерфейс для перехода к предыдущему ролику с подробностями — подумайте, пожалуйста, вот сюда. Они пока еще пальчиками придется, но фраза "подумать на ссылку" не такая уж и нереальная! Маск говорит, что в будущем люди смогут даже сохранять и воспроизводить воспоминания. Намеки на цифровое бессмертие в речах Маска тоже есть. Он считает, что можно будет загрузить наши воспоминания в тело робота. Но это отдаленное будущее, чуть более отдаленное, чем хотелось бы любителям фантастики и чуть менее отдаленное, чем хотелось бы противникам чипирования.
Ближайшей задачей Нейролинка — как ни пафосно это прозвучит — сократить человеческие страдания в случае нарушений в проводке человеческого тела. Нейролинк призван эти проводки перри провести. Это я про нервы. Все для того, чтобы помочь ходить, слышать, видеть и так далее. Заряда аппарата хватит на один день. Сокращение страданий, а вот на ночь придется надевать нечто вроде колпака со встроенной индуктивной зарядкой и косплеить дядюшку Скруджа.
Естественно, вживляемые проводки Нейролинка — это не первая попытка добраться до мозга, но предыдущие технологии, мягко говоря, были более топорными. Проводкина и Рыленко в 10 раз точно тоньше человеческого волоса. Они считывают происходящее в мозге с отдельных нейронов и в будущем научатся стимулировать их. До недавнего времени внедрить 1000 электродов в мозг было, мягко скажем, сложно. Лучшие образцы интерфейсов "мозг-компьютер" работали сотнями. К тому же, чем тоньше электроны, тем меньше потенциальный урон мозгу через повреждение сосудов или самой ткани мозга. Разумеется, без тонкой хирургической операции, проводимой роботом, не обойтись.
Кстати, не думайте, что клинические испытания на людях начнутся уже в этом году. Есть юридические тонкости при содействии кибергаарции человечества, как-никак. Да и есть сложности с защитой персональных данных. Все же читать данные напрямую из мозга чуть серьезнее, чем слить номер пенсионного удостоверения в сеть. К слову, слияние человека с искусственным интеллектом — это не конечная цель Нейролинка. По словам Маска, все это делается в первую очередь для того, чтобы человечество было способно противостоять угрозе сильного искусственного интеллекта, вырвавшегося на свободу и желающего стереть нас с лица земли.
Как да, просто войти с ним в симбиоз. Да, будущее будет странным, ну в общем-то как и всегда было.
Так, если нас смотрят люди, отрицающие глобальное потепление или считающие, что человек тут не при чем или что в нем нет никакой опасности — например, потому что это, ну, цикличный процесс, масштабе истории Земли, то они спят явно лучше, чем все остальные. А вот остальные спать будут еще хуже.
Ведь климатологи считают, что таяние ледников развивается по наихудшему сценарию из возможных. С того момента, как спутники начали мониторить ледники в 1990-х, таяние арктических льдов повысило уровень мирового океана на 7 миллиметров, таяние гребендионских ледников — почти на 11 миллиметров. А в целом уровень океана повышается на 4 миллиметра в год.
Что такое 4 миллиметра? Площадь мирового океана — 360 миллионов квадратных километров. То есть, используя нехитрую математику, и кстати, зацените наш плейлист про математику, таким образом можно вычислить, что объем прибывающей воды ежегодно — 14 с половиной тысяч кубических километров. Много это или мало? Решать вам. Если так пойдет дальше, то ближе к концу века таяние ледников поднимет уровень океана еще на 17 сантиметров. А это грозит еще 16 миллионам человек, живущих в прибрежных регионах и городах, регулярными наводнениями с элементами шторма и зубовного скрежета. 30 миллионов человек уже их имеют.
Ученые, конечно, понимали, что ледники будут терять все увеличивающееся количество льда, но скорость таяния превзошла все их ожидания. А точнее, она соответствует самому худшему сценарию доклада по изменению климата 2014 года. Следующий такой масштабный доклад будет готов только к середине 22 года. Ученые заявляют, что прежде уровень воды повышался в основном за счет того, что вода имеет свойство расширяться при нагревании. В глобальном таком нагревании, то есть потеплении.
И вот за последние 5 лет таяние ледников обогнало термальное расширение воды по своему вкладу в повышении уровня. Некоторые мелкие ледники уже исчезли совсем. Не зря в Исландии похоронили ледник Объекуль, которому было 700 лет. Нет, буквально похоронили, но надгробие сказано, что в течение следующих двух сотен лет все остальные ледники Исландии отправятся в ледниковую Вальгаллу.
Ну и что? Концентрация углекислого газа в атмосфере на момент похорон была 415 промилле. А зимние льды Берингового моря сократились до минимума за последние пять с половиной тысяч лет и могут совсем исчезнуть в течение десятилетий. Вот что бывает, если неаккуратно разморозить холодильник в общаге.
Самое отрицательное в том, что этот процесс — положительная обратная связь, то есть само подпитывающееся. Чем больше тают ледники, тем больше условия для дальнейшего таяния ледников. Поехали дальше. Следующее открытие покажет, как можно утонуть вверх. Они вниз, контринтуитивно.
Смотрите, если достаточно плотную жидкость при стекании вниз в сосуде подвергнуть вертикальным вибрациям, то она сможет задержаться на подушке из умения плотного воздуха и буквально левитировать. Это, в общем-то, не новость, и несмотря на некоторые сложности в реализации, такой трюк можно продемонстрировать. Видите сосуд в покое, и вязкая жидкость капля за каплей плавно сползает под воздействием гравитации.
А когда контейнер стоит на вибрирующей платформе, то вибрации не дают образоваться каплям на нижнем слое жидкости. А если нет капель, то и утечь слой просто не может. И это контур интуитивно, но это факт. Не иначе как насмотревшись фильмов Кристофера Нолана, ученые решили проверить, а как будут вести себя объекты в таком лимитирующем слое.
Если на верхней его поверхности они вели себя прилично, то вот на нижней. Если разместить объект на нижней поверхности, он не падает вниз отчасти из-за того, что давление под слоем жидкости высоко; слой воздуха сжимается под тяжестью жидкости. Но и в самой жидкости при движении наверх давление уменьшается, ведь чем выше, тем меньше слой воды. Объект выталкивается вверх до достижения некой точки равновесия, выталкивающей силы с гравитацией. Отсюда и плавучесть.
Обратно, и кстати, она стабильная, то есть если подвигать объект вверх-вниз, он вернется к точке равновесия. А чем массивнее предмет, тем глубже он погружается вверх. Гравитации выталкивающая сила будто бы поменялись местами. Кстати, если начать гасить вибрации, то объект выпадает из слоя жидкости, а затем выпадает и сама жидкость. А если продолжать качественно трясти систему, то вот нижний пластиковый кораблик плавает вверх ногами в слое левитирующей жидкости и утонул вверх.
То есть если велики AT Winter, а Терри Пратчетт плясал под музыку вселенной с частотой 60 герц, а вся вода не падала бы с края плоского мира в бездну, а заворачивались бы на его нижнюю сторону — то они вполне могли бы ходить корабли.
Вы видели когда-нибудь кровавую луну? Вот так она выглядит во время лунного затмения. Завораживающе! Но эта кровавость — всего лишь оптический эффект. А вот насколько велико было удивление ученых, когда настоящий кровавый минерал гематит обнаружили на поверхности нашего спутника. Гематит на Земле — это железная руда, оксид железа, вообще красноватый ржавчина. Для нас уж слишком обыденно. А эмоции вызывает, если обнаруживается на кузове авто или на гвозде, которым ты пропорол ногу.
Все свое детство я до жути боялся оцарапаться какой-нибудь ржавой железкой, особенно гвоздем, потому что я считал, что так могу встретить столбняк. Это, конечно же, миф, дорогие детишки! Столбняк можно получить через вообще любое ранение, даже куском нержавейки. Суть в конкретной бактерии, попадающей в рану, так что ни в чем себе не отказывайте.
Но откуда на бескислородной Луне окисленное железо? Да к тому же, бомбардировка поверхности солнечным ветром, несущим себе водород, тоже не способствует окислению, наоборот, восстановлению. Оксиды до сих пор в образцах лунного грунта людям встречались лишь металлическое железо. Поэтому когда ученые получили данные лунного зондера Чандра Яна-1, занимавшегося гиперспектральной съемкой поверхности, в которых было ясно сказано, что полюса Луны немножко ржавые, они, в общем, стали искать объяснения.
Нашли два. Так как на видимой стороне Луны гематита больше, то вероятно, следующий солнечный ветер крадет кислород из верхнего слоя атмосферы Земли. Луна, проходя через хвост магнитосферы планеты, перехватывает его, а он уже реагирует с железом по чуть-чуть на протяжении миллиардов лет. С другой стороны, на темной стороне Луны на полюсах есть некоторое количество водяного льда. А если этот лед подогреть, например, падающим метеоритом, то он может испариться. Это же вступит в реакцию с железом. Вот вроде бы убедительно.
Поехали. А теперь к новости, которые в отдаленной перспективе могут дать нега плотные носители информации, да хоть для того же Нейролинка. Отдельный атом обладает множеством свойств; одно из них — орбитальный момент из спинного и состояние связано с магнетизмом и проистекают от вращения электронов вокруг ядра. Ближайшие аналогии — это вращение Земли вокруг Солнца как орбитальный угловой момент атома и одновременно вокруг своей оси как спиновый момент или спин.
Оба эти состояния в принципе подходят для того, чтобы хранить информацию. Например, орбитальное вращение против часовой стрелки — это 1, а по часовой стрелке — это 0. У спина тоже есть два варианта вращения, и запись бита на атом — то есть единицы или 0 — осуществлялась именно с использованием спинового состояния. А вот одновременно работать еще и с орбитальным моментом не получалось, потому что спин-орбитальное взаимодействие приводит, скажем так, к взаимозависимости этих двух характеристик: поменяешь спин, а следом почти обязательно изменится и орбитальный момент.
Но недавно ученые нашли способ изменить орбитальный момент, не затрагивая спин! Все благодаря эффекту Эйнштейна-Хаза. Образно говоря, разворот орбитального момента может быть скомпенсирован, если немного повернуть кусочек металла, которому принадлежит этот атом. Ранее на уровне отдельного атома такой эффект не наблюдался, но при помощи туннельного микроскопа у манипулирующих с отдельными атомами это удалось осуществить. Для этого потребовалось, чтобы атом железа, для которого меняли орбитальный момент, не затрагивая спин, находился четко поверх одного магнитно-нейтрального атома азота. В природе так не бывает, для этого потребовался человек.
В очень отдаленной перспективе эта техника позволит записывать на один атом сразу два бита информации. Это нега плотность, это атомные носители информации, когда уже не нужно чистить смартфон от тысяч. Ну что ж, а на этом сегодня все. Большое спасибо вам за просмотр! Проголосуйте за самую интересную новость в прикрепленном комментарии. Там можно выбрать один из вариантов ответа. Напишите, что вы думаете по поводу самых интересных новостей. Поставьте лайк и не забудьте показать этот выпуск своим друзьям. Подпишитесь на QWERTY здесь, на Ютубе, в Инстаграме и Телеграме. И до скорых встреч! Пока! [музыка] Вот нет, вот.