Рубрика: Физика

Posted on

Новый канал связи «вода-воздух»

(Январь 2018, сюжеты НБКР)

Любопытная новость в развитие предыдущего материала – из области инструментальных транс-коммуникаций между средами с разными физическими свойствами.

Сконструированный учеными новый материал способен эффективно передавать звуки между водой и воздухом – причем в ту и другую сторону.

Вода имеет намного большую плотность, чем воздух, и передает звук с большей скоростью. Для физики распространения волн это несоответствие скоростей означает, что когда звук, проходящий в воде, достигает её границы с воздухом, то свыше 99,8% звуковой энергии отражается обратно интерфейсом между разными средами.

Дабы улучшить передачу звукового сигнала из одной среды в другую, коллективом корейских ученых из университета Yonsei в Сеуле создан особая «метаповерхность». То есть специфической структуры материал, состоящий из массива крошечных элементов, позволяющих изменять форму сигнала весьма особенным образом, чего обычные естественные материалы делать не могут.

Когда звуковые волны, приходящие из воды, достигают поверхности «приемопередатчика» из этого материала толщиной 4,8 миллиметра, то там они проходят по особым каналам–цилиндрам, каждый из которых содержит наполненную воздухом полость и латексные мембраны.

Благодаря такой конструкции «метаповерхности», звуковые волны, отражающиеся от различных частей структуры, взаимодействуют друг с другом так, чтобы сокращалось общее отражение энергии обратно в воду. Результатом же такого перераспределения энергии становится то, что сигнал вторичной волны, передаваемой в воздух, усиливается примерно в 160 раз, так что теперь в среду воздуха переходит 30% исходной энергии звука.

Среди потенциальных областей применения новой технологии авторы упоминают морскую биологию, поскольку теперь есть возможность применять уже имеющиеся чувствительные микрофоны, разработанные для работы воздухе, для выявления, записи и анализа звуков подводных.

#

Идейно похожая конструкция пассивного приемо-передатчика на основе цилиндрической полости и мембраны была изобретена Львом Терменом в 1940-е годы – для работы в качестве подслушивающего устройства. Технология весьма успешно применялась сначала советской разведкой, а затем и перенявшими её англо-американскими спецслужбами. Подробности см. в материалах «Крипто-акустика» и «Секреты дальночувствия».

Основной источник:
Metasurface for Water-to-Air Sound Transmission
Eun Bok, Jong Jin Park, Haejin Choi, Chung Kyu Han, Oliver B. Wright, and Sam H. Lee
Phys. Rev. Lett. 120, 044302 – Published 26 January 2018

Posted on

Секретная гидрофония с открытым ключом

(Октябрь 2001)

Подводные коммуникации – дело крайне непростое. Инженеры многие десятилетия бьются над созданием надежных и дальнодействующих систем связи для подводников, однако вплоть до нынешнего времени для приема и передачи сообщений на глубине чаще всего продолжают использовать несложные устройства под названием гидрофоны.

Но звуковые волны в океане имеют тенденцию разбегаться во всех направлениях, многократно отражаясь от дна и поверхности воды, плюс активно интерферируя с собственными отражениями. Поэтому даже на сравнительно небольших расстояниях акустический сигнал от одного гидрофона до другого доходит зачастую в чудовищно искаженном виде, слабо поддающемся восстановлению и пониманию.

Так что более-менее приличные результаты связи эта техника дает лишь на больших глубинах, а для дальней связи с берегом или другими кораблями подлодкам приходится либо всплывать, либо использовать плавающую на поверхности антенну. И тот, и другой метод, ясное дело, плохо подходят для тайных операций, которые так любят возлагать на субмарины.

Новая оригинальная идея недавно пришла в голову Джефу Эдельману (www.geoffreyedelmann.com) и его коллегам по Институту океанографии в Сан-Диего. Они решили воспользоваться для связи специфической методикой эхолокации, обычно применяемой на флоте при поиске вражеских подводных лодок и именуемой «акустическое обращение времени».

Читать «Секретная гидрофония с открытым ключом» далее

Posted on

BackDoor, или нелинейная магия ультразвука

(Август 2017)

В области электроники для обработки акустических сигналов открыта новая примечательная технология. Одновременно у новинки обнаруживается множество корней, уходящих вглубь тысячелетий – но об этом стараются не говорить…

Новый взгляд на известные вещи

В последних числах июня 2017 среди ландшафтов Ниагарского водопада проходила очередная международная конференция MobiSys 2017, на которую ежегодно собираются представители науки и индустрии, занимающиеся развитием обширной области под названием «системы мобильных коммуникаций».

По завершении данного мероприятия, как это здесь заведено, специальное жюри критически оценило все сделанные на конференции доклады и выбрало среди них самый лучший, отметив работу почетным призом. В нынешнем году победителем конкурса стала работа под названием «БэкДор: заставляя микрофоны слышать неслышные звуки» («BackDoor: Making Microphones Hear Inaudible Sounds«, by Nirupam Roy, Haitham Hassanieh, Romit Roy Choudhury, PDF ).

Самую замечательную особенность этого исследования, проведенного учеными Университета Иллинойса в Шампань-Урбана, можно охарактеризовать, по мнению коллег, как существенно новый и оригинальный взгляд на нелинейные свойства аппаратуры для обработки аудиосигналов.

Согласно общепринятым воззрениям, линейность акустического сигнала – то есть возможность принимать его очень слабым, а затем усиливать и передавать без каких-либо искажений – является важнейшим условием для качественной работы всякой аудиоаппаратуры. Нелинейное же поведение таких сигналов, соответственно, с давних пор принято рассматривать как крайне нежелательный эффект, порождающий разного рода искажения и мешающий чистой передаче звука. Отчего с нелинейностью в акустике обычно принято бороться и всячески её подавлять.

Теперь же учеными разработана особая методика и сконструированы устройства, которые позволяют смотреть на проблему в корне иначе, предоставляя массу возможностей для извлечения из нелинейности всяческой пользы. Аккуратно формируя специфические ультразвуковые сигналы, исследователи продемонстрировали неожиданный феномен: генерируемые подобным образом звуки совершенно не слышны для людей, но при этом хорошо регистрируются и записываются никак не модифицированными обычными микрофонами.

Столь интересная особенность новой нелинейной акустики – всегда оставаться за пределами слышимости для людей, но отчетливо и громко появляться в аудиозаписях – при творческом или коммерческом подходе к делу может воплощаться во множество новых приложений. Начиная от акустических «водяных знаков» или неслышных аудио-коммуникаций между устройствами «интернета вещей» и заканчивая ультразвуковой защитой конфиденциальных переговоров с помощью неслышного глушения всех подслушивающих устройств.

Но особенно интересные аспекты новой технологии – это такие, о которых ее разработчики не говорят ни слова. Однако и с данными гранями новшества разбираться тоже надо обязательно. Ибо концептуально близких и просто очевидно родственных технологий-предшественников здесь на самом деле имеется довольно много.

Самое же главное, что слои непроявленных взаимосвязей здесь необычайно богаты и уходят вглубь тысячелетий. Ну а надлежащее освоение всех этих вещей позволяет сильно иначе смотреть не только на загадки истории или тайны устройства нашего организма, но и на куда более масштабную тему – о смертности тела и бессмертии сознания человеческого…

Читать «BackDoor, или нелинейная магия ультразвука» далее

Posted on

Вопрос, конечно, интересный…

(Июль 2017)

Публикация про «обратный разбрызгиватель Фейнмана» вызвала не только заметное оживление среди читателей, но и породила естественные вопросы — главным образом, из-за видео-демонстраций на YouTube, наглядно как бы «опровергающих» глубину проблемы.

Если напомнить суть проблемы совсем вкратце, то очередное обращение к теме весьма странной физики, которую демонстрирует Reverse Sprinkler или простой разбрызгиватель воды для лужаек, работающий в обратную сторону, заключалось вот в чем.

Читать «Вопрос, конечно, интересный…» далее

Posted on

О внимании к деталям (Фейнман)

(Июнь 2017)

Окончание «двух-сюжетного» материала. Сюжет второй – о малоизвестных фактах и до сих пор неясных моментах из научной биографии физика-теоретика, нобелевского лауреата Ричарда Фейнмана.

На сайте-агрегаторе «хакерских новостей», где тусуется по преимуществу публика из той весьма широкой категории ИТ-специалистов, которую обобщенно именуют «программисты», в очередной раз мелькнула тема под названием Feynman sprinkler или «Разбрызгиватель Фейнмана» по-русски.

Тему эту весьма затруднительно называть свежей новостью, коль скоро Ричард Фейнман покинул этот мир три десятка лет тому назад. Но по каким-то умалчиваемым причинам так называемый «фейнмановский разбрызгиватель» всплывает для обсуждений на форуме Hacker News с примечательной регулярностью: не только в 2017 году, но и годом ранее в 2016, и два года тому назад в 2015.

Помимо перечисленных, на этой же площадке можно найти и другие страницы подобного рода, однако суть в том, что каждый раз никакого содержательного обсуждения на самом деле не получается. Кому-то почему-то данная тема явно очень интересна, для начала дискуссии стандартно приводится ссылка на информативную статью в Википедии, – однако изюм проблемы участники дискуссии либо не ухватывают, либо просто не способны добавить что-либо новое или мало-мальски оригинальное.

Короче говоря, всякий раз обмен мнениями стабильно и быстро затухает. Что при первичном поверхностном взгляде на этот сюжет выглядит естественным и понятным – ведь статья в Википедии доходчиво объясняет не только суть давно известной задачи, но и предоставляет её решение с точки зрения современной науки. Что же тут обсуждать?

Обсуждать же в действительности тут есть много чего… Но прежде надо чуть более тщательно присмотреться к деталям предоставляемого «решения». Причем в особенности обращая внимание на мутные места и расплывчатые формулировки. Потому что именно такие вещи и являются важным сигналом.

Для начала это выглядит просто – «сигналом имитации понимания». Но вот если далее углубиться в тему как следует, то сигнал тут оказывается о проблемах гораздо более серьезных. Можно даже сказать, о фундаментально важных и по сию пору нерешенных проблемах в основах физики… Однако начинать разбор удобнее с простого.

Если ты не можешь объяснить это простыми словами, значит, ты не понимаешь этого сам…

Читать «О внимании к деталям (Фейнман)» далее

Posted on

SYK как начало Gloria Mundi

(Апрель 2017)

Новейшая разработка ученых под названием «модель Сачдева-Йе-Китаева» или кратко SYK сразу заняла в теоретической физике совершенно уникальное место. Не только из-за способности решать неразрешимые прежде задачи, но и по той причине, что обычно научные революции вот так НЕ происходят…

Конструкция SYK, также известная как «простая модель квантовой голографии», является первой и единственной в физике моделью, которая не только объединяет гравитацию и квантовую теорию на основе голографической концепции, но делает это логически внятно и математически убедительно. То есть с опорой на ясные идейные схемы и точные аналитические решения.

Если рассказывать о восходе SYK в строго хронологическом порядке, то начало всей этой истории было бы естественно отсчитывать от событий четверть-вековой давности, из первой половины 1990-х. Однако для большей объемности картины, а также для отражения особой динамичности и интриги нынешнего момента, удобнее рассказывать про то же самое фрагментами, переносясь скачками из одного периода в другой, когда надо пояснить структуру модели и логику происходящего.

Так что наш рассказ начинается в 2012 году. Хотя и тогда собственно названия SYK еще не было даже в проекте.

Не катастрофа, но конец большого цикла

В 2012 году имели место три, как минимум, примечательных и важных для этой истории события.

В тот год исследователи-экспериментаторы, работающие с Большим Адронным Коллайдером в CERN под Женевой, объявили о долгожданном обнаружении бозона Хиггса. То есть частицы, предсказанной примерно за полвека до этого, а теперь как бы явившей себя, наконец, заждавшимся ученым и увенчавшей их Стандартную Модель для устройства микромира.

Но случилось так, что данный успех стал не только первым, но и последним великим достижением БАК. Несмотря на дальнейшие титанические усилия, ученые так и не смогли подтвердить больше ничего из тех своих предсказаний, которые делались для развития теории за пределы Стандартной Модели. А это результаты огромной работы теоретиков на протяжении как минимум 40 последних лет. Абсолютно всё, фактически, что было рассчитано и предсказано, оказалось неверно…

Многие склонны расценивать произошедшее как полную катастрофу. Хотя событие второе, с другой стороны, напомнило и показало, что дела в науке – как и во всех прочих делах нашей жизни – не происходят линейно, то есть просто вверх или вниз. А скорее напоминают движение по спирали – как оно предписано циклами космоса.

Читать «SYK как начало Gloria Mundi» далее

Posted on

Sci-Myst: Время как Разум

(Декабрь 2016)

В большом параллельном проекте под названием «документальный научно-мистический детектив в масштабе реального времени» четко обозначились признаки ускорения событий и начала драматических перемен…

clock-head

Как свидетельствуют эпизоды расследования за последние полгода, целая череда примечательных открытий в теоретической физике выводит науку к совершенно новым рубежам. Двигаясь одновременно сразу по нескольким направлениям, ученые вдруг начинают обнаруживать удивительную причину того, почему на протяжении всего XX века им никак не удавалось объединить квантовую физику микромира и классическую теорию гравитации.

Медленно и постепенно, но все более отчетливо выясняется, что классическую и квантовую физику без противоречий можно свести в единую теорию лишь при том условии, если включить в картину мира разум материи. Причем разум вселенной с необходимостью оказывается единым и неделимым, а сознание каждого отдельного элемента – включая и разум человека, естественно, – является  проекцией или упрощенным фрагментом цельной голографической конструкции…

Следствия из этого фундаментального открытия оказываются воистину грандиозными и влекут за собой кардинальные перемены по сути во всех устоявшихся взглядах науки на окружающий мир. Ну а самое забавное, что подавляющее большинство ученых уже начавшиеся трансформации фундамента пока не замечает и не понимает.  А те, кто понимают – почему-то никому не говорят…  Стесняются, наверное.

Подробностям о том, каким образом эти странные сцены прямо сейчас разыгрываются в реальной жизни науки,  и посвящены очередные эпизоды Sci-Myst.

Читать «Sci-Myst: Время как Разум» далее

Posted on

Гипотеза симулятора, или Кто боится голографии

(Ноябрь 2016)

Среди думающих людей стабильно укрепляется идея о том, что реальность – это своего рода голографическая компьютерная симуляция. Однако еще интереснее другое – то, что человек попутно узнает о единой природе сознания и материи.

0_hologram

На фоне всего того драматично-непредсказуемого цирка, что сопровождал выборы следующего президента США, в потоке мировых новостей как-то совершенно затерялся один очень важный сюжет. Точнее говоря, даже не сюжет, а целая гигантская тема, пока что проявляющаяся в нашей жизни лишь странными или забавными эпизодами. Однако в перспективе сулящая преобразовать все устоявшиеся взгляды людей как на окружающий мир и природу вселенной, так и на своё собственное – особенное – в ней место.

«Ритуальное убийство» в ЦЕРНе и миллиардеры-«сатанисты»

В высшей степени странные и удивительные дела происходят ныне вокруг науки физики и ее новейших, особо выдающихся теоретических достижений. Но дабы поместить эту необычную историю в более общий научный контекст, начать надо не с теории, а с экспериментов в женевском CERN. То есть в Европейском центре ядерных исследований, где ученые всего мира работают с самым огромным и самым дорогим на этой планете аппаратом для физических опытов – ускорителем частиц под названием LHC или Большой Адронный Коллайдер.

Для народа, интересующегося наукой, наверняка не должно быть новостью, что вот уже на протяжении нескольких лет – фактически с момента запуска LHC в работу – средства массовой информации то и дело сообщают о неких сигналах тревоги и беспокойства от представителей неравнодушной общественности. Одним из таких озабоченных персонажей мерещится, что гигантские супермагниты коллайдера породят черную дыру, которая начнет поглощать материю и пространство, уничтожая бесследно весь наш мир. Ну а другие – с закидонами на религиозной почве – страшатся появления чего-то типа «портала в ад», откуда хлынет на нас всякая дьявольская нечисть…

В конце же нынешнего лета для обоснования всех мрачных предчувствий подобного рода появился еще и своеобразный «видеодокумент», как бы наглядно свидетельствующий, что дела в научном центре и впрямь творятся тёмные и нехорошие. Анонимно выложенный на YouTube видеоролик запечатлел, ни много ни мало, ночную сцену ритуального убийства женщины, совершенного на площади ЦЕРНа у подножия статуи Шивы – грозного «бога-разрушителя» индуистов (как его предпочитают подавать в традициях европейско-христианской культуры).

Читать «Гипотеза симулятора, или Кто боится голографии» далее

Posted on

Преступление размышления

(Январь 2016)

С одной стороны, данный текст не имеет практически никакого отношения к проекту «kiwi byrd». Но глядя со стороны другой – взаимосвязи тут вполне очевидные…

crime-of-reason

Процесс подготовки очередного эпизода для проекта Sci-Myst или «научно-мистического детектива в реальном времени» естественным образом вывел расследование на книги известного физика, нобелевского лауреата Роберта Лафлина.

И пока готовится к публикации очередная порция  Sci-Myst (#10), для заполнения паузы имеет смысл не столько рассказать об этом весьма неординарном ученом, сколько процитировать фрагмент одной из его книг. Книги, полемически заостренной ее автором вполне умышленно, а потому получившей и провокационное название «Преступление размышления. И запирание научного разума» (Robert B. Laughlin. «The Crime of Reason: And the Closing of the Scientific Mind». Basic Books. 2008)

Строго говоря, для целей следствия Sci-Myst существенно больший интерес представляют факты и свидетельства из другой, куда более известной книги того же автора, «Другая Вселенная: Переизобретение физики сверху донизу» (Robert B. Laughlin. «A Different Universe: Reinventing Physics from the Bottom Down». Basic Books. 2005). Но о ней и разговор будет в соответствующем месте.

Здесь же хочется привлечь интерес читателей именно к «Преступлению размышления» по той причине, что это честное документальное свидетельство непосредственно от инсайдера большой науки. От человека, который явно много что знает о так называемой «секретной физике» (Лафлину доводилось работать в правительственных исследовательских центрах США, занимающихся ядерным оружием). Однако он не имеет возможности рассказывать об этом открыто – как носитель гостайны, не желающий становиться преступником в глазах государства и сограждан.

Но с другой стороны – Роберт Лафлин категорически не согласен с теми делами, которые происходят в обширных областях науки и которые он считает в корне неправильными.

Короче говоря, для содержательного представления о конкретных фактах и примерах того, как повсеместно распространенная ныне практика засекречивания уродует науку,  читателям можно порекомендовать тексты «Гостайна как метафора»  и «Бунт ученого» . А вот для общего представления о том, как все подобные вещи воспринимает знаменитый американский физик-теоретик, вполне достаточно привести здесь самое начало книги Лафлина «The Crime of Reason».

Читать «Преступление размышления» далее

Posted on

Sci-Myst: научно-мистическое расследование продолжается…

(Август 2016)

Параллельный сериал-проект «документальный детектив в масштабе реального времени» за прошедшие полгода обрел еще с полдюжины новых эпизодов.

chess-drop-clocks

#10½ Квантовые шахматы как метафора . Нечто вроде преамбулы к финальному многочастевому эпизоду #11, который неожиданно и сам превратился во «вложенный сериал»… О новой компьютерной игре для погружения человека в реальность квантового мира. Отчетливые взаимосвязи между историей нынешней компьютерной забавы и давней дискретной «шахматной моделью» Фейнмана.

#11 ВРЕМЯ КАК РАЗУМ. Часть (1) – вводная. Семь уроков по физике от Карло Ровелли и загадка взаимосвязей между временем и сознанием. Майкл Атья про отказ от догм и про ДНК как подсказку о памяти материи. Гидродинамика прыгающей капли и топология связного двоеточия – как «ключ ко всему».

Часть (2): Краткая История Нашей Глупости

КИНГ 2a . Раздвоение пространства: давно известная новая физика, которую никто не замечает. Часы Луи де Бройля и прозрения Оскара Клейна. Волшебство Дирака и осциллоны Пуассона.

КИНГ 2b . Мосты Эйнштейна-Розена. Гипотетический мир Дирака и еще прозрения Клейна. Эфир и абсолютное время Дирака. Танцы в снах Паули о физике, их взаимосвязи с шахматной моделью Фейнмана.

КИНГ 2c . Запреты от Джона А. Уилера: как из теоретической физики исчезала концепция параллельных листов пространства. Другая Вселенная от Роберта Б. Лафлина: обложки книг как дорожные указатели к новой науке.

Рекламная пауза, или Приветы от Новых Ученых . Очередная синхронизация расследования Sci-Myst с независимыми, казалось бы, публикациями известных научно-популярных изданий: «Знайте факты, будьте внимательнее, продолжайте исследования – живите умнее»…

КИНГ 2d . Результаты Большого адронного коллайдера как полная катастрофа для теоретической физики последних 30 лет. Сеть дуальностей «частица-вихрь» как существенно новый маршрут продвижения от Натана Зайберга, Эда Виттена и компании. Мистика глубоких соответствий между новейшими открытиями теоретиков и давними ключами из книг 5- и 3-летней давности. Единство физики уже ухвачено, но «дальше можно сделать намного больше».

heads-clocks

О предыдущих эпизодах сериала рассказывалось тут: ч-1 , ч-2 , ч-3 , ч-4 .

# # #