Научная среда – новости о науке и технике. Выпуск #22

• Немагнит впервые превратили в магнит с помощью электричества.
• "Агнец Божий" братьев ван Эйков был переписан неизвестными три раза.
• Квантовые компьютеры учатся работать с "квантовыми данными".
• Выяснилось, что сперматозоиды на самом деле вращаются.
• Опровергнут "эффект бабочки" при путешествиях в прошлое.
• В Москве передвинули башню XIX века.
• Муравьи могут узнавать себя в зеркале.

Новости одной строкой

• Беспилотный циклолет вертикального взлета и посадки успешно прошел испытания в России.
• На МКС появился российский интернет. Это позволит космонавтам отказаться от использования американских каналов связи.
• Серийный российский пилотируемый корабль нового поколения "Орёл", предназначенный для полетов на МКС и к Луне, потенциально можно использовать для экспедиций к астероидам и Марсу.
• Обнаружены самые древние кости динозавров со следами зубов млекопитающих.
• В крымской пещере "Таврида" обнаружили минералы, которых ранее в России не находили, – марганецсодержащий фосфат робертсит, а также кингсмаунтит.
• Космический мусор теперь можно увидеть в дневное время.
• Генетики сделали кальмаров прозрачными, отредактировав их геном.

Научная среда

Немагнит впервые превратили в магнит с помощью электричества

Исследователям впервые удалось пробудить магнитные свойства в материале, который ими не обладает, прибегнув к помощи электричества. Ферромагнетизм – это явление, возникающее в материале, когда большинство электронов его атомов вращаются в одном направлении. В мире существует не так много веществ, которые изначально проявляют ферромагнитные свойства. Наиболее распространенные из них нам хорошо известны: это железо, кобальт и никель, а также их сплавы.

Однако ученые уверяют, что им удалось вызвать магнетизм в материале, который раньше магнитным не был. Это пирит, "золото дураков", – минерал, который неопытные старатели часто принимают за золотые самородки. С помощью метода, известного как электролитический гейттинг, исследователи наделили его нехарактерными свойствами.

Подавая напряжение, мы фактически вливаем электроны в материал. Получается, что если достичь достаточно высокой концентрации электронов, то материал самопроизвольно приобретает магнитные свойства. Раньше все это обсуждалось лишь в теории, и мы были чертовски удивлены, что наш метод сработал. Уверен, что раз опыт удался с пиритом, то в будущем мы сможем сделать ферромагнетиками и другие материалы

Полную версию материала читайте по ссылке.

"Агнец Божий" братьев ван Эйков был переписан неизвестными три раза

Мир живописи всегда несет в себе множество тайн. Картины рассказывают сразу несколько историй и проливают свет на темные времена. Изучение Гентского алтаря, а именно фрагмента с «Агнцем Божьим», показало, что в 1432 году он выглядел совсем иначе, и это еще не самое странное.

Это полотно было написано братьями Губертом и Яном ван Эйками. Последняя реставрация ягненка сделала его более "человечным", многие ценители тогда возмущались, так как животное стало выглядеть совсем иначе. Однако анализ ученых из Университета Антверпена доказал, что реставраторы были правы, "переделав" ягненка.

В прошлом ученые не могли узнать историю «Агнца Божьего», так как он написан преимущественно белыми свинцовыми чернилами. Объединив две методики спектроскопии, мы в мельчайших деталях узнали, как менялся внешний вид центральной фигуры Гентского алтаря.

В оригинале глаза смотрели вперед и ниже, также инфракрасный свет показал темные линии внизу, которые указывают на «поджатые» губы. По мнению исследователей, губы ван Эйков были более заметными и похожими на человеческие, чем те, которые были написаны в XVI веке. Также изменились и уши, первоначально они были выше, а в XVI веке они были написаны поверх позолоченных лучей ореола.

Полную версию материала читайте по ссылке.

Квантовые компьютеры учатся работать с "квантовыми данными"

Ученые Сколтеха показали, что квантовое машинное обучение может применяться для квантовых (а не классических) данных, позволяя устранить свойственный для классических приложений недостаток – низкую скорость работы, а также "закладывая основы для понимания вычислительных аспектов квантовых систем".

В квантовых компьютерах для хранения и использования данных используются эффекты квантовой механики, о которых часто говорят, что они контринтуитивны. Тем не менее именно благодаря квантовым эффектам квантовые компьютеры смогут намного превзойти по производительности лучшие современные суперкомпьютеры. В 2019 году впервые в мире был продемонстрирован прототип решения, обладающего, по утверждению представителей компании Google, "квантовым вычислительным превосходством".

Исследователям Сколтеха удалось объединить квантовое машинное обучение с квантовым моделированием, а затем применить этот подход к изучению фазовых переходов в квантовых магнитных задачах многих тел. В работе использована подпрограмма, известная как «вариационный квантовый алгоритм» (VQE), которая итеративно находит приближение к основному состоянию заданного квантового гамильтониана и на выходе выдает набор инструкций для подготовки квантового состояния на квантовом компьютере.

Предлагаемые нами подходы разрабатывались в основном применительно к задачам физики плотных сред, тем не менее квантовые алгоритмы могут также применяться для задач материаловедения и поиска новых лекарственных препаратов.

Полную версию материала читайте по ссылке.

Выяснилось, что сперматозоиды на самом деле вращаются

Исследователи из Университета Бристоля и Национального автономного университета Мексики полностью перевернули представления о передвижении сперматозоидов.

С помощью высокоскоростной камеры, способной снимать 55 000 кадров в секунду, 3D-микроскопа, оснащенного пьезоэлектрическим устройством, заставляющим сперматозоида передвигаться крайне быстро, а также математики группа британских и мексиканских ученых выяснила, что на самом деле хвост сперматозоида во время движения вращается в одну сторону, подобно штопору. На двумерном изображении обычного микроскопа это разглядеть невозможно, но зато хорошо видно на трехмерной модели, построенной учеными.

Полную версию материала читайте по ссылке.

https://youtu.be/LNYVSHx3jPk

Как возрастные изменения восприятия связаны с памятью?

Почему с возрастом наши когнитивные функции ухудшаются? На этот вопрос попытались ответить исследователи из Центра долголетия Техасского университета в Далласе и опубликовали свои выводы в журнале eNeuro. Они выяснили, как с возрастом меняется активность определенных зон мозга, когда им предъявляется визуальный стимул. Полученные результаты заставляют задуматься о том, что причина ослабления когнитивных функций кроется в специализации (дифференциации) нейронов.

Полученные результаты могут быть связаны с тем, что человек постепенно накапливает опыт восприятия визуальных сцен. С возрастом визуальные сцены теряют свою значимость для нас. Человек знает, что ожидать от сцены с городом или сельской местностью. Таким образом, одной из причин, почему избирательность зоны PPA мозга падает, становится то, что человека просто нечем удивить.

Авторы также подчеркнули, что существует положительная взаимосвязь между нейронной дифференциацией и памятью: чем сильнее дифференциация (или специализация), обнаруженная в зонах, активируемых визуальными сценами, тем больше пар вспоминали участники эксперимента. Такой результат наблюдался в обеих возрастных группах. Однако остается неясным, обуславливает ли хорошую память конкретная визуальная сцена или главную роль играет активация конкретных зон мозга.

Полную версию материала читайте по ссылке.

Пока участники выполняли задание, экспериментаторы внимательно следили за четырьмя зонами мозга. Разумеется, эти зоны были связаны с восприятием лиц и визуальных сцен. Две из них участвуют в обработке лиц: веретенообразная лицевая область (fusiform face area – FFA) и затылочная лицевая область (occipital face area – OFA); две – в обработке информации о визуальных сценах: парагиппокампальная область (parahippocampal place area – PPA) и ретроспленальная кора (retrosplenial cortex – RSC). Credit: Michael D. Rugg et al. / eNeuro 2020

Российские ученые укрепили детали с помощью "микролунок"

Исследователи ПНИПУ нашли способ повысить долговечность изделий, которые находятся в условиях повышенных нагрузок. Для этого они впервые использовали электроэрозионную обработку и инструменты, которые получили с помощью аддитивных технологий. Ученые уже запатентовали новую технологию.

Изделия специального назначения работают в условиях повышенных нагрузок. Чтобы продлить срок службы деталей, нужно обеспечивать постоянное наличие смазки на их поверхностях. Для этого на них наносят «микроборозды» – специальный текстурированный рельеф. Так смазывающее вещество не вымывается в процессе работы. Сложность состоит в том, что детали часто делают небольших размеров и из тех материалов, которые сложно обработать. Поэтому с помощью обычных лезвий нанести «борозды» не получится.

Чтобы решить эту проблему, ученые использовали технологию электроэрозионной обработки. Материал в этом случае обрабатывают импульсами электрического тока. Уникальность пермской технологии состоит в том, что в качестве инструмента разработчики впервые применили сложнопрофильные электроды, которые вырастили на 3D-принтерах.

С помощью аддитивных технологий мы получили режущие инструменты, которые создали на поверхности деталей необходимый макрорельеф. Более того, в процессе обработки сформировались невидимые человеческому глазу микролунки – «кратеры», которые напоминают поверхность Луны. В результате мы создали не только текстурированные борозды на поверхности детали, но и микрорельеф внутри самих борозд. Он поможет еще лучше удерживать масло на изделиях, что продлит срок их службы.

Полную версию материала читайте по ссылке.

Опровергнут "эффект бабочки" при путешествиях в прошлое

Исследователи из Лос-Аламосской национальной лаборатории экспериментально доказали, что в квантовой механике его не существует. Для того, чтобы симулировать "эффект бабочки", ученые использовали квантовый компьютер. Они отправили в «прошлое» информацию – квантовые биты, или же кубиты, а затем сильно повредили один из них. То есть фактически повторили то, что совершил герой известного рассказа Рэя Брэдбери, наступив на бабочку.

На квантовом компьютере нет никаких проблем с тем, чтобы симулировать обратную во времени эволюцию или же запуск процессов в прошлое. То есть мы реально можем посмотреть, что произойдет со сложным квантовым миром, если мы отправимся назад во времени, причиним небольшие повреждения и вернемся обратно. Мы обнаружили, что наш мир в этом случае сохранится, и это означает, что «эффекта бабочки» в квантовой механике не существует.

Полную версию материала читайте по ссылке.

В Москве передвинули башню XIX века

Водонапорную башню 1899 года не стали сносить, а переместили на новое место. Распространенная в Советском Союзе практика перемещения строений, чтобы освободить место для строительства новых зданий, с развалом СССР ушла в прошлое. Но в 2020 году в Москве впервые с советских времен реализовали проект по передвижению здания на новое место.

Помимо башни будут перемещены еще несколько строений завода «Борец» – исторические здания станут частью нового комплекса технопарка и превратятся в офисные помещения, а также общедоступную культурную и музейную зоны. При этом в процессе перемещения будет изменено расположение зданий в общем комплексе, поскольку их развернут под углом относительно первоначального положения строений.

https://youtu.be/DWK4fu6sSpk

Полную версию материала читайте по ссылке.

В озере Титикака ученые нашли древний артефакт инков

Находка была сделана дайверами в боливийской части озера Титикака. Это уже не первый подобный артефакт, связанный с ритуальными приношениями инков, обнаруженный в озере. Но в отличие от других, он прекрасно сохранился в фактически нетронутом виде. Внутри ящика были миниатюрная фигурка ламы, сделанная из раковины моллюска, и цилиндрическая золотая фольга, которая носилась как браслет представителями инкской аристократии.

Эта находка еще раз подсказывает ученым, что озеро Титикака являлась у инков священным. Считается, что инки представляли озеро как божество и даже как мифическое место происхождения своего народа. Впервые о таких ритуальных приношениях европейцам стало известно из испанских летописей 16 века. Но археологи нашли такой артефакт только в 1977 году.

Полную версию материала читайте по ссылке.

Муравьи могут узнавать себя в зеркале

Не представляете свое утро без «плясок» перед зеркалом? Оказывается, вы в этом не одиноки: мы уже писали о такой способности у гигантских скатов-мант, а в 2015 году бельгийские энтомологи обнаружили, что рыжие муравьи рода Myrmica узнают свое отражение в зеркале. Они могут приводить себя в порядок или совершать необычные движения головой и антеннами, чего не делают в обычной жизни перед сородичами. Раньше считалось, что такое под силу только млекопитающим и некоторым птицам.

Ученые работали с лабораторными колониями муравьев. Они подсаживали рабочих особей в специальную арену с зеркалом. А муравьев контрольной группы сажали в арену с таким же по размеру стеклом, за которым бегали другие особи.

Оказалось, что в этих двух ситуациях муравьи вели себя совершенно по-разному. Возле зеркала они замедлялись, водили головой туда-сюда, шевелили антеннами и пытались прикоснуться к отражению ротовым аппаратом (рис. А). А особи контрольной группы не изменяли своего обычного поведения (рис. В). Значит, мармики воспринимают свое отражение не просто как другого муравья, а как нечто особенное.

Муравьи пытаются счистить метку на голове, видимую в зеркале. Если они видят не отражение, а другие особи сквозь стекло или метка не видна в зеркале, они не реагируют.

Такая способность – узнавать себя в зеркале – обычно оценивается как признак наличия самосознания. Кто знает, может, у муравьев есть его зачатки?

Полную версию материала читайте по ссылке.

Дешевые и эффективные искусственные сосуды создали в Томске

Новая технология призвана повысить качество лечения тромбозов и одновременно снизить стоимость таких процедур. Специалисты Томского политехнического университета (ТПУ) совместно с коллегами из российских и зарубежных институтов предложили создавать искусственные сосуды для лечения острых тромбозов по новой методике. Инновационный способ отличается дешевизной производства и эффективностью готовых искусственных сосудов-графтов.

Главное достоинство наших графтов в том, что их внешний слой хорошо смачивается водой, благодаря чему они легко приживаются в организме, тогда как внутренний слой, напротив, не смачивается, что обеспечивает оптимальный ток крови.

Уникальность новой отечественной технологии в том, что она намного проще и на 90% дешевле существующих методов производства искусственных сосудов.

Полную версию материала читайте по ссылке.

Полет лучей света засняли с перспективой

Ученые нашли способ вычислить точные траектории лучей света в трехмерном пространстве. Сверхбыстрые камеры фиксировали распространение света и раньше, однако новая технология добавляет на запись перспективу, которую восстанавливает компьютерный алгоритм, а также строит трехмерную модель.

Ученые использовали камеру на однофотонных лавинных фотодиодах с интервалом между кадрами в 10 наносекунд. Сначала они сфотографировали статичный фон, поскольку для этого требуются другие настройки, после чего выпустили пикосекундный луч лазера в систему зеркал и записали это на видео. Далее необработанный исходник обработал компьютерный алгоритм, который на основе скорости распространения луча восстанавливал угол его полета и реальное местоположение, после чего строил четырехмерную (включая время) модель.

Полную версию материала читайте по ссылке.

Что будет, если развернуть ствол винтовки на 180 градусов.

https://youtu.be/XMx-bfasz5I

Научные видео

https://www.youtube.com/watch?v=vgjm3xMZHEM https://www.youtube.com/watch?v=SMxLaYIVrQs https://www.youtube.com/watch?v=LS6HloN09g4

Основные источники:

• neuronovosti.ru
• popmech.ru
• nplus1.ru
• elementy.ru

Спасибо за внимание, и помните, что никогда не поздно "Учиться, учиться и еще раз учиться!"

Прошлый выпуск рубрики:

• Началась сборка экспериментального термоядерного реактора ITER.
• Сладкая газировка вредит мозгу?
• Вертикальные фермы повысят урожайность пшеницы в 600 раз.
• Ученые обнаружили "органы" у бактерии.
• Ученые выяснили, зачем наша кожа покрывается мурашками.
• Новое открытие показало, как прячутся черные дыры.

Источник