Помоги проекту - поделись книгой:
ЖУРНАЛ «ЮНЫЙ ТЕХНИК»
НАУКА ∙ ТЕХНИКА ∙ ФАНТАСТИКА ∙ САМОДЕЛКИ
№ 6 июнь 2015
Популярный детский и юношеский журнал.
Выходит один раз в месяц.
Издается с сентября 1956 года.
ВЫСТАВКИ
Путешествие в мир будущего
Его мог совершить всякий москвич или гость столицы, кто дал себе труд отправиться на ВДНХ в павильон № 26, где больше месяца работала выставка «Идеи 2020. Путешествие в мир будущего».
Точнее, это был научно-популярный проект, представляющий исследовательские работы немецких ученых, которые ведутся в данный момент в различных областях науки и технологий. В центре этих исследований — человек, его возможности, желания, потребности, его жизнь.
Экспозицию наряду с другими посетителями осмотрел и наш специальный корреспондент
Если честно, то поначалу экспозиция показалась скучноватой. По залу были расставлены несколько стеклянных витрин со старинными медицинскими и научными инструментами — миллиамперметром, набором для подбора очков с многочисленными линзами, сами старинные очки-лорнет… А между ними находились совершенно непонятные предметы.
Экспозиция брала за живое другим. Здесь все можно было потрогать и даже испробовать в действии. Самым популярным экспонатом, который, наверное, ни один посетитель выставки не обошел стороной, был большой мешок, набитый чем-то похожим на сахарный песок. Его надо было бить, как боксерскую грушу, кулаками. В зависимости от силы удара на электронном табло загоралась надпись.
— Awesome! — прочитал мускулистый парень, только что от души отвесивший мешку удар. — Это что?
— Это означает — «великолепно», — перевела надпись Наталья Аредова, сотрудница пресс-службы Политехнического музея, под эгидой которого проходило мероприятие. И пояснила, что перед нами наглядное пособие к исследованию пользы активного образа жизни и отказа от сладкого. — Если у вас хватает силы нанести по мешку боксерский удар, значит, с вашим организмом все в порядке, вы ведете здоровый образ жизни…
«Идеи 2020» — название программы, в рамках которой институты и исследовательские центры, получившие гранты от министерства иностранных дел и министерства образования и науки Германии, работают над своими проектами. Например, над изобретением биотоплива. Или разработкой модели Берлина будущего. Эта выставка уже объездила всю Германию, часть Австрии и вот приехала к нам.
— Мы таким представляем наше будущее, — сказал на пресс-конференции президент общества имени Гельмгольца Юрген Млинек. И добавил, что в экспозиции представлены перспективные проекты, разработанные учеными и исследователями Германии в соответствии с ориентацией правительства на передовые технологии, представляющие собой национальную стратегию и приоритетную цель. «Основная цель — подчеркнуть роль науки в нашей жизни, поскольку научные исследования воспринимаются сегодня многими из нас как нечто сложное и непонятное», — уточнил он.
Путешествие в мир будущего было представлено в виде 7 колонн, оформленных дизайнерами и художниками. Это визуализация, наглядное представление 7 проблем, к которым обращаются авторы, приглашение к интерактивному участию. На мониторах выставочного зала демонстрировалось более 150 примеров исследовательских проектов.
Например, многие гости выставки «зависали» возле установки, демонстрирующей доступность Интернета в будущем. Компьютер «просил» приложить указательный палец к экранчику. После этого посетитель ждал появления чего-то необычного, но кроме бегающих цифр и букв на экране так ничего и не высвечивалось.
— Все думают, что что-то должно произойти, — улыбнулась Наталья Аредова. — Но экспонат просто символизирует то, что в будущем в Сети будет храниться любая информация о нас, и мы сами будем выбирать уровень ее открытости…
Такое вот проявление своеобразного немецкого юмора. Ну, а если серьезно, то на выставке, как уже говорилось, было представлено 7 интерактивных станций — своеобразные иллюстрации к 7 задачам, которые человечеству предстоит решать уже сейчас. По каждой из 7 тем ведутся десятки исследований в сотнях лабораторий по всему миру. Экспозиция, таким образом, предлагала задуматься над проблемами, решение которых определит наше будущее.
Жизнь в больших городах. Какой мы себе ее представляем? Хотим ли мы жить в чистых и безопасных мегаполисах, в которых архитекторы строят красивые и «умные» дома, инженеры рационально тратят электроэнергию, а горожане не страдают от отсутствия живой природы?
Интернет будущего. В каких целях мы будем использовать виртуальные сети? Может ли так случиться, что, отказавшись полностью от реального общения, мы растворимся в виртуальном пространстве, потеряем свою идентичность? Как защитить виртуальные данные?
Инновационные технологии. Мы живем накануне четвертой промышленной революции (или Industry 4.0). На что будут похожи заводы будущего? Сможем ли мы создать безотходные производства? Найдет ли себе место человек в этих процессах или все его функции возьмут на себя роботы?
Альтернативная энергетика. Добывая нефть и газ, мы нарушаем естественную структуру нашей планеты. Есть ли другие источники энергии, которые бы одинаково устраивали и экологов, и энергетиков?
Биотопливо. Можно ли сделать отходы полезными? Способны ли, к примеру, морские водоросли, выброшенные штормом на берег, стать новым авиатопливом?
Медицина. Чтобы выжить в будущем, люди должны быть здоровыми и сильными. Как избежать пандемий? Какой должна быть система здравоохранения? Какой образ жизни подходит каждому, а что показано только жителям больших городов?
Долголетие. Как продлить жизнь? Есть ли способы оставаться здоровыми и активными до самых преклонных лет? Как повысить качество жизни пожилых людей, сделать их жизнь насыщенной — интересной и при этом комфортной?..
На мониторах, размещенных в выставочном зале, можно было также ознакомиться с фрагментами будущего в представлении немецких специалистов. Например, как должен выглядеть мир, не имеющий проблем с энергоснабжением? Возможно ли в преклонном возрасте сменить профессию и начать вторую или даже третью карьеру? Ответы на вопросы демонстрировались на примере некоего IT-специалиста Финна Петерса, живущего в вымышленном городе будущего.
Наталья Аредова выразила свое отношение к экспозиции одной фразой: «Если все, что задумали эти ученые, сбудется, мы, наверное, будем жить в раю»…
ИНФОРМАЦИЯ
ПЛАВУЧИЕ АЭС ДЛЯ КНР. Некоторое время назад мы уже рассказывали о проектировании и строительстве плавучих атомных электростанций. Потом проект заморозили, но сейчас он вновь развивается. Заказчиками «Росатома» на строительство плавучих атомных электростанций теперь выступают китайские нефтяные компании. Китайцев интересует использование таких АЭС для обеспечения энергией островных территорий и месторождений по добыче углеводородов на шельфе.
РАКЕТА НА ПРИРОДНОМ ГАЗЕ разрабатывается в ракетно-космическом центре «Прогресс». Об этом заявил гендиректор предприятия Александр Кирилин. Планируется, что ракета-носитель «Союз-5» будет создана к 2021 году. Запустить ее планируют с космодрома Восточный в Амурской области.
Кроме того, в «Прогрессе» сообщили, что в минимальной конфигурации (легкого класса) ракета будет включать в себя две ступени. «При наличии мощных двигателей двухступенчатая ракета легче, проще в управлении и изготовлении. А боковые блоки позволяют увеличить ее подъемную силу и, соответственно, массу выводимого на орбиту груза», — добавил заместитель генерального директора центра Равиль Ахметов.
Далее, на базе «Союза-5» предполагается создать серию ракет, включая тяжелую и сверхтяжелую.
МЕСТО РОЖДЕНИЯ ЧЕЛОВЕКА можно вычислить по его ДНК, полагают специалисты томского НИИ медицинской генетики. Они разработали технологию, главная идея которой заключается в том, что в геноме определяются весьма специфичные для каждого этноса участки.
То есть, говоря проще, исследователи в течение 15 лет изучали ДНК жителей разных регионов России, Белоруссии, Украины и читали «генетические тексты», чтобы выявить в них характерные для местного населения «строчки». Именно они помогают понять, где корни человека, у которого взят биологический образец. В некоторых случаях составляются карты, где показаны варианты, характерные для местных этносов, и с ними сравнивают имеющийся материал.
Теперь место происхождения любого человека, по словам замдиректора НИИ Вадима Степанова, можно установить по очень малому количеству генетического материала — всего по нескольким волоскам.
БЕСПИЛОТНЫЙ ГРУЗОВИК разрабатывает крупнейший российский производитель грузовой техники КамАЗ. На нем запущен проект по созданию беспилотного автомобиля. Первый образец планируется создать в 2015 году.
Разрабатываемый комплекс должен будет обеспечить автоматическую работу транспорта в различных погодных условиях. Система обязана обнаруживать пешеходов вне зависимости от направления их движения. Время, отведенное для обнаружения опасности и реакции на нее, составит не более 0,3 с. Также предусматривается возможность обнаружения на дороге практически любых препятствий, включая животных. Система будет способна, конечно, распознавать дорожные знаки, сигналы светофоров и других участников движения.
ВЕСТИ ИЗ ЛАБОРАТОРИЙ
О фантастике фотонов, экономии энергии и кое о чем еще…
Российские и немецкие специалисты по квантовой физике совместно ищут возможность экономии потерь энергии при передаче информации. Проект рассчитан на 12 лет.
Эксперты подсчитали: около 5 % производимой человечеством энергии сейчас теряется из-за нагрева приборов, предназначенных для передачи и приема информации, — компьютеров, телефонов, телевизоров. Как будто немного. Однако в денежном выражении потери измеряются десятками миллиардов рублей.
«Все знают, что электрический ток, который течет по проводам, переносят электроны, — рассказал журналистам Алексей Кавокин, руководитель проекта с российской стороны. — Информацию кодировать электрическим током можно, но это не очень эффективный способ. Во-первых, приходится ограничиваться двоичным кодом (ток либо включен, либо выключен). Во-вторых, частота, с которой вы можете включать и выключать электрический ток, ограничена. Конечно, сейчас делают очень хорошие высокочастотные переключатели, но все равно вы не можете повышать пропускную способность линий связи до бесконечности, если пользуетесь электрическим током.
Идея, которая лежит в основе нашего проекта, — заменить электрон, заряженную частицу, спином в качестве элементарного носителя информации. Спин — это вектор, маленький магнитный момент. Тот же самый электрон — это маленький магнитик, у которого есть магнитный момент, куда-либо направленный. Тут речь уже идет не о двоичном коде, а о выборе направления. Таких направлений может быть бесконечное количество. То есть кодировка спином гораздо выгоднее кодировки зарядом. Кроме того, вы можете вообще избавиться от заряда, потому как спины переносят и электрически нейтральные частицы, так называемые экситоны, которые можно создавать светом в полупроводниковом кристалле.
Если нам удастся вместо электронных или оптических, оптоволоконных линий связи построить линии связи, в которых информация будет закодирована спином этих квазичастиц экситонов, то пропускная способность линий связи увеличится в миллиарды раз»…
По словам профессора А. В. Кавокина, кроме линий коммуникации областью применения экситонов может быть быстрый компьютер, не обязательно квантовый, но, скажем, оптический. А также разного рода новые оптоэлектронные приборы, включая новые лазеры.
Об одном из таких лазеров, так называемом поляритоном, а также о квантовых компьютерах Алексей Витальевич рассказал подробнее.
Свет, как это понял еще Ньютон, — поток частиц, фотонов. Ньютон думал, что это частицы разного цвета. Причем он угадал. Как выяснилось много позже, фотоны действительно могут быть разного цвета. При этом они еще характеризуются разной энергией или разной частотой и длиной волны.
Эти частицы также отличаются от всех других тем, что они невесомые, и если им не мешать, то они распространяются в вакууме с одинаковой скоростью — световой. Однако когда фотоны попадают в вещество, у них, во-первых, может появиться масса. Во-вторых, у них может изменяться скорость — в самом обычном стекле скорость света становится в полтора раза меньше, чем в вакууме. Можно сделать скорость и в миллион раз меньше, и тогда свет пойдет со скоростью пешехода.
В полупроводниковом кристалле свет обрастает некой материальной субстанцией. Это можно себе представить так: фотон летит и поглощается. Всем известно, что свет поглощается в металлах, в металлическом зеркале, но не исчезает и может сразу же вновь излучиться. Тот же самый фотон появляется снова, и поглощается еще раз, и снова излучается. И вы не можете сказать, когда у вас есть свет, а когда у вас есть материальная частица экситон, которая его поглощает.
Получается этакая квантово-механическая смесь света и материальной частицы. С какой-то долей вероятности вы поймаете свет, с какой-то — частицу. Из-за того, что у света появляется этот материальный компонент, он и вести себя начинает почти как нормальная частица, имеющая массу.
Таким образом, экситон — это частица, похожая на атом водорода. У нее есть положительный и отрицательный заряды, поэтому экситоны друг с другом взаимодействуют. Это приводит к вязкости, к так называемым нелинейным оптическим явлениям.
Одно из таких явлений заключается в том, что свет может формировать… сверхтекучую жидкость! Точно так же, как гелий, если его охладить ниже критической температуры порядка 2 градусов Кельвина. Сверхтекучая жидкость проникает в любые поры. Она не имеет вязкости. Также и свет, когда он в кристалле формирует капли светоматериальных частиц (поляритонов), в какой-то момент переходит критическую температуру сверхтекучести и начинает распространяться без всякого трения и вязкости.
Такую «светожидкость» можно использовать для передачи информации, в оптических компьютерах, волоконных линиях коммуникации и даже квантовых компьютерах. И полный список еще не известен.
Сейчас в этой области науки происходит бум. Появляются десятки научных работ. Nature, Science и другие научные журналы каждый месяц публикуют статьи на эту тему.
Для чего все это нужно? Явление сверхтекучести изучается с 30-х годов XX века, сверхпроводимость — с 1911 года. Это интересные явления фундаментальной физики, но они наблюдаются только при очень низких температурах. А материальные частицы света такие легкие, что все критические температуры фазовых переходов для них становятся в десятки, сотни раз выше. Поэтому световую жидкость можно получать при комнатной температуре, а значит, ее можно использовать хоть на кухне, хоть в народном хозяйстве.
«Еще одно из новых применений — так называемый поляритонный лазер. Где он может пригодиться, даже нам пока не дано предсказать. Ведь работы над проектом только начаты. Наша лаборатория еще в стадии формирования. Мы набрали около 25 сотрудников, включая студентов, начали закупать оборудование, являющееся уникальным, — с его помощью будем ставить эксперименты, которые никто в мире еще не делает», — закончил свой рассказ А. В. Кавокин.
Такой вот профессор!
Он — автор более 200 статей в физических журналах и такого же количества произведений других жанров. В настоящее время кроме лаборатории в Санкт-Петербурге возглавляет кафедру нанофизики и фотоники Саутгемптонского университета (Великобритания).
Поделиться книгой: