Приз как символ эпохи

(Апрель 2013)

В недавних торжествах, сопровождавших вручение большущих призов ученым за выдающийся вклад в фундаментальную физику, многие увидели сходство с церемонией кинопремии Оскар. Возможно, это и так. Но есть там, однако, и куда более глубокий символизм.

_Prize_

Юрий Мильнер и его приз

Несколько необычный рассказ про новые 3-миллионные премии, учрежденные для поощрения ученых ИТ-предпринимателем и миллиардером Юрием Мильнером, удобнее всего начать несколько издалека. Читать «Приз как символ эпохи» далее

Иногда они возвращаются

(Июль 2002)

Аудио-техно-детектив в трех частях, с двумя прологами, но пока без эпилога

nixon-tapes

Пролог 1

Более 30 лет назад, в августовском номере журнала “Proceedings of the I.E.E.E.” была опубликована занятная статья [1], с которой принято отсчитывать историю довольно необычной области научных исследований, именуемой “акустическая археология”.

Этот термин был введен в обиход автором статьи, инженером Ричардом Вудбриджем, который предположил, что в древние времена, задолго до изобретения технологии звукозаписи, разнообразные окружающие звуки могли быть непреднамеренно зафиксированы на бытовых предметах, окружающих человека. Например, на керамических изделиях гончаров, или на холстах картин художников.

Идея же Вудбриджа состояла в том, что современные исследователи, вооруженные техникой и правильной методикой поиска, могли бы отыскивать такие фрагменты акустической истории и вновь их воспроизводить. Для проверки своей гипотезы инженер провел несколько экспериментов, которые действительно подтвердили принципиальную возможность успешных “аудио-раскопок”.

Так, в ходе анализа борозд, оставленных при изготовлении на поверхности глиняного горшка, удалось снять звуки гончарного круга и 60-герцевый тон электромотора, вращавшего круг. А при более тонком исследовании мазков масляной краски на холсте Вудбриджу даже удалось извлечь из картины слово “blue”, произнесенное при нанесении мазка и зафиксированое колебаниями холста и волосков кисти…

В начале 1990-х годов аналогичные исследования проводили шведские исследователи,  акустик Мендель Клейнер и археолог Пауль Астрём, также продемонстрировавшие возможность извлечения  звуков из старинных ваз [2], но увы, несмотря на определенные успехи, в целом предмет исследования был сочтен специалистами чересчур уж экзотическим и сколь-нибудь существенного развития впоследствии так и не получил.

Пролог 2

Ровно 30 лет назад, в летние месяцы 1972 года в политической жизни США разразился грандиозный скандал, впоследствии получивший название “Уотергейт” и в конечном счете, спустя еще два года вылившийся в процедуру импичмента и досрочный уход Ричарда Никсона с должности президента страны.

В качестве важнейших улик, продемонстрировавших потрясающую лживость и цинизм высшего политического руководства государства, выступили магнитофонные ленты, на которых в помощь стенографистам фиксировалось все, обсуждавшееся в Белом доме, — от повседневной рутины политической кухни до взлома штаб-квартиры демократической партии, главного конкурента на президентских выборах.

Причем лента, хронологически самая первая из фигурировавших в уотергейтском деле (в архивных реестрах проходящая как “№ 342”), осталась и самой большой, вероятно, загадкой во всей этой истории.

На записи, сделаной 20 июня 1972 года, три дня спустя после ареста группы взломщиков в отеле Watergate, президент Никсон обсуждает произошедшее с начальником своего аппарата, Г. Хэлдменом (H. R. Haldeman). Когда же эта лента после длительных тяжб дознавателей с госадминистрацией была наконец представлена следствию, то выяснилось, что значительный ее фрагмент размером 18,5 минут оказался “случайно” стертым стенографисткой-секретаршей.

nixon_sony

Аудиоэксперты по характерным звуковым щелчкам быстро установили, что кнопка стирания записи нажималась по меньшей мере 5 раз, так что гипотеза о случайности произошедшего очень мало кого убедила. Однако восстановить для истории этот явно важный утраченный кусок по тем временам оказалось совершенно невозможно, несмотря на неоднократно предпринимавшиеся попытки.

Часть 1. “Разумные девайсы” Сен-Круа

По каким-то неведомым причинам люди крайне неравнодушны к круглым датам и годовщинам. Поэтому и 30-летие Уотергейта не только дало импульс появлению новых мемуаров, но и породило интереснейший конкурс по “акустическим раскопкам тишины” на знаменитой ленте  № 342. Читать «Иногда они возвращаются» далее

В поисках утраченной гравицапы

(Сентябрь 2002)

Антигравитация – наука, лженаука или большой государственный секрет?

naziufo

Давнишний фантастический рассказ Рэймонда Джоунза «Уровень шума» («Noise Level» by Raymond F. Jones, 1952) описывает забавную историю про то, как американские политики и военные – страстно желавшие заполучить «антигравитации», но постоянно наталкивавшиеся на непрошибаемую впертость своих ученых-ортодоксов – для стимуляции исследовательских работ решили пойти на обман.

Ради этого были тщательно сфабрикованы история и целый документальный якобы фильм о секретной демонстрации генералам портативного антигравитационного устройства-ранца, разработанного неким гениальным, никому неизвестным молодым изобретателем. К несчастью, самоуверенный гений пренебрег мерами безопасности и в ходе поразительных показов взлета-посадки-полетов ранец его вдруг (непосредственно в ходе киносъемок) взорвался, уничтожив и себя, и своего создателя.

Никаких расчетов и чертежей к изобретению, естественно, отыскать не удалось, тем не менее, столь убедительной наглядной демонстрации, проведенной в антураже строжайшей государственной тайны, оказалось достаточно, чтобы сломить веру физиков в принципиальную невозможность подобного устройства и заставить их, наконец, непредвзято подумать и поэкспериментировать…

В результате уже через несколько недель ученые и инженеры создали собственную антигравитационную установку, пусть и не портативную, но вполне работоспособную.

По иронии судьбы, три главных компонента фантастического рассказа — (а) сильнейшее интуитивное чувство о существовании возможностей для манипулирования гравитацией, присущее тем, кто не обременен научной догмой; (б) неискоренимая склонность властей к засекречиванию всего важного; и (в) истовое неверие ученых-ортодоксов в то, чего «не может быть, потому что не может быть никогда» — это, по сути дела, квинтэссенция той ситуации, что реально сопровождает историю вокруг антигравитации в течение последнего полувека.

Тайное оружие

Сам термин «антигравитация» среди «настоящих» ученых уже давно стал чем-то вроде компрометирующего клейма, которым метят лже-науку. Клейма, от которого словно от чумы бегут все серьезные исследователи, так или иначе занимающиеся гравитацией. И которым не брезгуют разве что всякого рода еретики-отщепенцы, журналисты да писатели-разоблачители, в изобилии публикующие в печати или Интернете свои открытия и расследования.

Одна из последних книг такого ряда, «Охота за нуль-точкой» Ника Кука («The Hunt for Zero Point: Inside the Classified World of Anti-Gravity Technology» by Nick Cook, 2002) одновременно выпущена минувшим августом в английском издательстве Arrow и американском Broadway Books.

Среди огромного множества подобных публикаций эту книгу сильно выделяет ее автор, англичанин Ник Кук — многолетний редактор и консультант известного справочно-обозревательного еженедельника Jane’s Defence Weekly, посвященного военной технике и имеющего в военно-промышленных кругах заслуженную репутацию одного из наиболее солидных и авторитетных изданий.

Понятно, что благодаря своему положению Ник Кук имеет богатейшие связи и контакты среди правительственных чиновников и военных многих стран. По этой причине его книга с расследованием 50-летнего периода секретных работ США вокруг антигравитационных технологий, поначалу создававшихся нацистской Германией, просто не могла не привлечь внимание публики.

Прекрасно известно, что в конце второй мировой войны американцы интернировали в США многих немецких ученых, занимавшихся наиболее передовыми научными проектами, в том числе и Вернера фон Брауна, в тот период создателя баллистической ракеты «Фау-2», а впоследствии — «отца» грандиозно успешной миссии по высадке человека на Луне.

Не новость и то, что военные США в глубокой тайне постоянно разрабатывают всевозможные технологии, само существование которых официально отрицается, а примерно 11 миллиардов долларов ежегодно выделяются на них через «черные» каналы финансирования. Именно так, к примеру, многие годы создавались по технологии «стелс» истребитель F-117 и бомбардировщик B2.

nazufo

Значительно меньше известно о полумифических секретных программах Третьего рейха, проводившихся Luftwaffe и SS в рамках антигравитационных проектов под условными наименованиями «Bell» и «Repulsine», но именно они и заинтересовали в свое время Ника Кука.

Все началось с того, что однажды на его редакторский стол попала ксерокопия необычной статьи из старого, 1956 года американского журнала. Статья была браво озаглавлена «Грядут G-машины!» и сопровождалась картинкой с летчиком, спускающимся по ступеням парящего в воздухе бескрылого самолета.

Кук решил было поначалу, что это обычный розыгрыш, однако его наметанный глаз быстро выделил в статье имена известных в ту эпоху деятелей аэрокосмической индустрии, заявлявших, что антигравитация может стать следующим большим прорывом в технологии. Более того, кое с кем из этих людей Кук был шапочно знаком.

Заинтригованный сюжетом, Кук позвонил в Lockheed Martin, чтобы разыскать и проинтервьюировать одного из таких знакомцев — находившегося уже давно на пенсии ведущего инженера корпорации Джорджа Тримбла (George S. Trimble).

Девушка, сидевшая на телефоне связей с общественностью, поначалу охотно вызвалась помочь и назначила время для интервью, но затем перезвонила и озадаченно сообщила, что сам Тримбл резко отменил встречу. Более того, по ее впечатлению, старого человека явно сильно напугала тема предстоящего разговора, а потому журналисту настоятельно порекомендовали впредь с подобными просьбами не обращаться…

Столь крутой поворот событий в поначалу рядовом для журналиста мероприятии и подтолкнул Ника Кука к сбору информации о секретных анти-G-разработках в США и Германии. Читать «В поисках утраченной гравицапы» далее

Время искать ответы

(Октябрь 2012)

Лауреаты Нобелевской премии по физике за 2012 год не сделали, быть может, грандиозных открытий относительно устройства мироздания. Но их работа чрезвычайно важна уже потому, что они искали и нашли ответы на такие вопросы, которые по давней традиции задавать как бы «не разрешалось».

Ion Trapping Apparatus

В официальном наградном представлении к премии о работе новых лауреатов написано примерно так.

Серж Арош и Дэвид Вайнленд (Serge Haroche, David J. Wineland) независимо изобрели и разработали революционные методы для измерения и манипуляций состояниями отдельных частиц. Эти исследователи открыли дверь к новой эре физических экспериментов, продемонстрировав прямое наблюдение индивидуальных квантовых систем без разрушения их квантово-механической природы – что прежде считалось просто недостижимым.

0nobel-2012

О пользе неудобных вопросов

Чтобы как следует постичь действительную значимость работ, удостоенных нынешней Нобелевской премии, полезно вспомнить слова одного из патриархов физики XX века, отца американской термоядерной бомбы Эдварда Теллера. На закате своей долгой жизни в интервью для СМИ он однажды довольно нелицеприятно отозвался об особенностях того, чему и как принято обучать подрастающее поколение:

В нашей системе преподавания был один существенный недостаток, который, как я полагаю, остается и поныне в большинстве систем научного обучения – рассматривать математику и прочие науки как точный свод знаний: «Вот это так, доказывается это вот так, и это является несомненным!». Все это правда. Но с таким подходом упускается важнейший момент.
Самая интересная вещь в точных науках – это то, что еще неизвестно, что вызывает сомнения. И вот этот процесс сомнений, ощущение противоречий, которые непременно появляются по мере того, как наука изменяется от века к веку – именно они должны прививаться и закрепляться в уме каждого студента…

Примерно о той же самой проблеме, но уже намного более подробно и с конкретными примерами из области современной квантовой физики, написали ныне два известных ученых в свежем номере журнала Scientific American («Beyond the Quantum Horizon» by David Deutsch and Artur Ekert. Sci.Am., September 2012). Читать «Время искать ответы» далее

Технологии будущего: топологические изоляторы

(Сентябрь 2012)

Совсем еще молодое, но уже очень горячее направление исследований в физике – «топологические изоляторы» – открывает новые захватывающие перспективы для развития электронных технологий. Попутно раскрывается и кое-что неожиданное о тайнах устройства вселенной…

Electrons-on-Topological-Insulators

Представлены к награде

Летом каждого года, строго в один и тот же день 8 августа в мировом сообществе физиков происходит очередное вручение престижной «цеховой» премии – медали Дирака.

Эта награда была учреждена в середине 1980-х годов Международным институтом теоретической физики в г. Триесте, Италия, и присуждается ученым-лауреатам на основе двух основных принципов: (а) за выдающийся теоретический вклад в развитие физической науки; (б) медали Дирака удостаиваются лишь те, кто прежде не получал других знаменитых наград, таких как Нобелевская премия, медаль Филдса, премия Вольфа.

(К счастью для медалистов, весьма почетная премия Дирака никак не препятствует получению в дальнейшем вышеперечисленных наград.)

Три последние медали, врученные 8 августа 2012 (день 110-й годовщины со дня рождения одного из главных основоположников квантовой физики П.А.М. Дирака), особо примечательны вот по какой причине.

В науке очень нечасто случается так, чтобы сугубо теоретически открытый физиками новый материал был почти сразу же обнаружен экспериментально и, более того, быстро нашел множество чрезвычайно перспективных применений в технологиях электроники и других практических приложениях.

Все нынешние лауреаты – Д. Холдейн, Ч. Кейн и Ш. Чжан (Duncan Haldane, Charles Kane, Shoucheng Zhang) – независимо друг от друга работают в разных университетах США над развитием квантовой теории конденсированного состояния вещества. А медали Дирака они удостоены как исследователи, существенно продвинувшие наше понимание весьма необычного типа материала, для которого теперь уже общепринятым стало название «топологический изолятор».

2012-dirac-medalists
Медалисты (слева направо): Shoucheng Zhang, Duncan Haldane, Charles Kane

Чтобы в общих чертах дать представление о необычности топологических изоляторов, достаточно перечислить их отличительные особенности.

Как можно понять уже из названия, материалы такого типа принято относить к изоляторам или, иначе, диэлектрикам либо полупроводникам, не пропускающим, вообще говоря, через себя электрический ток. Но за одним очень важным исключением – в своем тончайшем поверхностном слое этот материал проводит ток как металл (и даже лучше).

Для наглядности можно представлять себе топологический изолятор (ТИ) чем-то вроде куска дерева, покрытого сверху медью, только в данном случае речь идет не о двух веществах, а об образце одного и того же материала. Причем материала такого, в котором особое квантовое состояние электронов в поверхностном слое делает их не просто переносчиками тока, но «топологически защищенными» переносчиками.

В более доходчивых общечеловеческих словах это означает, что данные квантовые состояния электронов чрезвычайно стабильны – в отличие от обычных состояний частиц на поверхности, здесь они не могут быть разрушены загрязнениями, неоднородностями или другими несовершенствами материала.

Почему в характеристики состояния электронов привлекают раздел геометрии, именуемый топология, пояснить удобнее чуть позже.

Здесь же важно подчеркнуть, что топологические свойства этого материала могут устойчиво сохраняться вплоть до высоких температур. А это означает богатый потенциал ТИ для применения в самых разнообразных практических приложениях микроэлектроники и компьютерной техники – от очень быстрых, энергетически экономичных межсоединений, процессоров, памяти и вплоть до топологических квантовых компьютеров. Читать «Технологии будущего: топологические изоляторы» далее

Межвидовое общение

(Июнь 2010)

Система акустических коммуникаций дельфинов пока еще чересчур сложна, похоже,  для ее освоения человеком. Более простой путь к общению – это освоение дельфинами человеческих технологий. Вроде планшета iPad.

Merlin

В июле этого (2010) года группа исследователей-дельфинологов SpeakDolphin.com из г. Майами, Флорида,  начинает большой цикл экспериментов с целью установления устойчивой двусторонней формы общения между человеком и дельфинами.

Данный проект был анонсирован в средствах массовой информации еще в мае, когда лидер группы Джек Кассевиц (Jack Kassewitz) в сотрудничестве с молодым дельфином-двухлеткой по имени Мерлин, постоянно живущим в мексиканском дельфинарии Dolphin Discovery, продемонстрировали принципиальную возможность использования сенсорного планшета iPad в качестве своеобразного транслятора-переводчика при коммуникациях между различными биологическими видами.

Хотя в биологической науке в целом по сию пору нет единодушного согласия относительно того, можно ли вообще систему коммуникаций дельфинов называть «языком общения», у исследователей-дельфинологов на этот счет обычно никаких сомнений нет.

Джек Кассевиц, в частности, много лет работающий над изучением коммуникационных особенностей дельфинов, абсолютно уверен как в наличии у этих животных весьма развитого разума, так и чрезвычайно продвинутого языка общения друг с другом. Язык этот, правда, по причинам давно разошедшихся путей эволюции, мало похож на человеческий.

Новейшие результаты исследований позволяют предполагать, что сложной структуры высокочастотные звуки, издаваемые дельфинами под водой, способны передавать информацию, которая в терминах физики является, по сути, акустической голограммой.

Поскольку люди обычно не общаются голограммами, но тоже могут объясняться картинками-символами,  Кассевиц ныне вплотную занялся проектом по созданию такого символьного языка, который и дельфины, и люди могли бы использовать хотя бы для примитивных коммуникаций друг с другом.

Конечно, куда заманчивее было бы создать технику, генерирующую и воспринимающую акустические голограммы дельфиньего языка, однако это, видимо дело достаточно отдаленного будущего.  Мы же сейчас находимся лишь в самом начале данного пути.

Одним из важнейших прорывов к пониманию сути и к дешифрованию языка дельфинов можно, наверное, считать недавнее, 2008 года британо-американское исследование, проведенное SpeakDolphin.com совместно с английским инженером-акустиком Джоном Стюартом Рейдом (John Stuart Reid). В  ходе  этого проекта были получены первые адекватные и сделанные в высоком разрешении изображения тех звуков, что дельфины издают в воде.

Ключевым элементом технологии, на которую опирались исследователи, стал так называемый КимаСкоп (см. сайт CymaScope.com) – новый инструмент акустического анализа, сконструированный Рейдом и раскрывающий внутренние подробности в структуре звуков, что позволяет изучать их как картинку-паттерн.

(Для общей информации здесь следует, наверное, пояснить, что «кима» – по-гречески «волна». От этого корня пошло название «киматика» – направление акустики, занимающееся визуализацией звуков и вообще колебаний. Наиболее известным примером киматического направления исследований являются «фигуры Хладни» – разнообразные фигуры-узоры, формируемые песчинками, рассыпанными на поверхности колеблющихся мембран.)

По сути дела, в основе кимаскопа Рейда лежит тот же принцип, что и у мембран с фигурами Хладни, только в этом приборе в качестве мембраны используется поверхностное натяжение воды ( «потому что вода реагирует быстро и способна раскрывать сложные структуры в форме звука», как комментирует конструктор). Затем все эти тонкие детали вибраций могут быть зафиксированы с помощью цифровой камеры.

Предшествовавшие технологии для анализа звуков дельфинов обычно использовали спектрограф, отображающий звуки китообразных (китов и дельфинов) просто как графики изменений частоты и амплитуды сигнала во времени. Такой подход огрублял и искажал результат, существенно затрудняя анализ, поскольку в действительности звуки китообразных имеют более сложную объемную структуру.

Кимаскоп же, как полагают его создатели, регистрирует реальные звуковые вибрации, впечатанные в естественную среду обитания дельфинов, т.е. в воду, раскрывая весьма замысловатые визуальные детали в структуре издаваемых животными звуков.

Получающиеся на выходе кимаскопа снимки-кимаглифы, как их назвали, – это куда более точные и стабильно воспроизводимые в сигналах дельфинов структуры, которые как предполагается, позволят сформировать базис лексикона дельфиньего языка, где каждый паттерн представляет собой дельфинье «картинку-слово».

Cymaglyph
Слева: кимаглиф из сигнала взрослого дельфина. Справа: кимаглиф дельфина-младенца, зовущего свою мать.

Результаты исследований мозга дельфина свидетельствуют, что области обработки акустической информации занимают там примерно такую же относительную долю, как в мозге человека – области обработки важнейшей для него визуальной информации.

Как поясняет Кассевиц, имеются сильные свидетельства тому, что дельфины способны «видеть» посредством звука – примерно подобно тому, как люди используют ультразвук, чтобы увидеть еще нерожденное дитя в материнской утробе. Читать «Межвидовое общение» далее

Голографическая реальность

(февраль 2012)

Идею о том, что все мы живем внутри гигантской голограммы, генерируемой квантовым компьютером вселенной, никак не назовешь общепринятой.

Но не подлежит сомнению и другой факт: эта странноватая, казалось бы, гипотеза с годами обретает все больше и больше сторонников среди серьезных физиков-теоретиков.

Теперь же появляются исследовательские работы, переводящие теорию в область реальных экспериментов.

matrix

Полтора открытия

Когда в архиве научных препринтов arXiv.org практически одновременно публикуются никак не связанные друг с другом статьи, подготовленные разными исследователями, но посвященные одной и той же в сущности теме – это обычно признак того, что тема, по меньшей мере, достаточно актуальная.

Если же авторами работ при этом являются весьма заметные в науке люди, то на суть исследуемого предмета, скорее всего, имеет смысл обратить внимание не только ученым-физикам – даже если этот предмет выглядит довольно экзотично. Читать «Голографическая реальность» далее