Журнал «Компьютерра» № 14 от 10 апреля 2007 года
Шрифт:
Наконец, в обсуждаемых статьях есть просто интересные факты. Знаете, что изображено на картинке? Весы, на которых в начале XVII века первый исследователь метаболизма Санторио Санторио взвешивал себя до и после еды, сна, работы, секса, голодовки, лишения питья и справления естественных надобностей. Так ему удалось установить, что бо,льшая часть потери нашего веса связана с perspiratio insensibilis — неощущаемым испарением. ДШ
Исследователи университета штата Иллинойс предложили новый способ управления веществом на молекулярном
Для демонстрации метода ученые поместили одну молекулу в центр полимерной цепи, находящейся в растворе. Затем при помощи ультразвука в растворе порождалась кавитация, а схлопывание кавитационных пузырьков вызывало растяжение полимерной цепи, которая, в свою очередь, механически тянула центральную молекулу в разные стороны. Если реакция может идти по двум путям примерно с одинаковой вероятностью, то таким способом можно склонить ее следовать только по одному из них.
Этот подход может найти применение в создании новых самовосстанавливающихся полимерных материалов, в которых часть молекул находится в напряженном состоянии. В случае разрушения материала эти молекулы «распрямляются» и «дергают» молекулы сшивающего агента, входящего в состав материала. Выделяющейся механической энергии «распрямления» должно хватить на инициирование реакции поперечной сшивки макромолекул, заращивающих трещину.
Не умаляя оригинальности методики, следует отметить, что на молекулярном уровне все «тяни-толкательные» процессы сводятся к классическим для химии электростатическим и магнитным взаимодействиям. Поэтому говорить о механическом воздействии на молекулу с помощью другой молекулы можно лишь очень условно. ЕГ
К неожиданным выводам пришел молодой физик-вычислитель Жан-Люк Вэй (Jean-Luc Vay) из Национальной лаборатории имени Лоуренса в Беркли. Он обнаружил, что предсказанные специальной теорией относительности Эйнштейна релятивистские эффекты могут существенно влиять на эффективность компьютерных расчетов.
При компьютерном моделировании различных физических процессов в пространстве и времени необходимо задать дискретную расчетную сетку или еще как-то разбить систему на множество небольших взаимодействующих частей. При этом шаг сетки должен быть достаточно мелким, чтобы описать все детали происходящего, существенные для понимания физики дела. Для задания расчетной сетки нужно выбрать систему отсчета. А поскольку теория относительности учит, что физические законы не зависят от системы отсчета, ее выбор до сих пор считался скорее вопросом удобства, который не мог принципиально влиять на длительность вычислений.
Однако при моделировании объектов, которые движутся друг относительно друга со скоростями, близкими к скорости света, это оказалось совсем не так. Такая ситуация типична при расчете лазеров на свободных электронах, плазменных ускорителей, взаимодействия быстрых частиц с веществом и в ряде других задач. Как известно, движущиеся прямолинейно и равномерно системы отсчета связаны преобразованием Лоренца. А оно предсказывает сокращение длин и замедление времени в движущейся системе отсчета. Соответственно изменяется и шаг сетки. Вэй показал, что в каждой задаче имеется оптимальная система отсчета, в которой
Работа Вэя, которая недавно опубликована в журнале Physical Review Letters, произвела неизгладимое впечатление на специалистов. Все удивляются, почему за столетнюю историю теории относительности и полвека активного использования компьютеров никому не пришло в голову изучить, как релятивистские эффекты могут повлиять на вычисления. А то, что это влияние существенно, ясно уже из старого парадокса близнецов. Очевидно, что отправившийся в путешествие к далеким звездам и вернувшийся более молодым близнец, если он возьмет с собой обычный компьютер, успеет посчитать на нем меньше, чем его постаревший брат-домосед с точно таким же неподвижным компьютером.
Будем надеяться, что пионерская работа Вэя ускорит прогресс в этой области. Быть может, релятивистские эффекты удастся использовать не только при моделировании быстрых физических процессов. Сейчас трудно даже представить, к каким последствиям могут привести эти исследования, по крайне мере в принципе способные повлиять как на решение абстрактных проблем, вроде информационных парадоксов черных дыр, так и на конструкцию фотонных компьютеров будущего. ГА
Оказалась под угрозой запланированная дата запуска принадлежащего ЦЕРНу нового гигантского ускорителя протонов, Большого Адронного Коллайдера (Large Hadron Collider, LHC). Он будет разгонять в кольцевом 27-километровом подземном туннеле встречные пучки протонов, энергия лобовых соударений которых достигнет 14 ТэВ. По расчетам, ее может хватить для рождения целого букета еще не известных науке элементарных частиц, в том числе и гипотетического бозона Хиггса, который был предсказан много лет назад, но до сих пор так и не открыт. Не исключено, что на новом ускорителе удастся получить информацию и о частицах, из которых состоит темная материя.
Сроки пуска LHC откладываются с позапрошлого года. Еще недавно считалось, что в конце осени нынешнего года начнутся пробные прогоны, а летом 2008-го ускоритель заработает в полную силу. Теперь эти планы могут быть пересмотрены из-за конструктивного дефекта одной из групп сверхпроводящих магнитов.
LHC оснащен примерно шестью тысячами таких магнитов, львиная доля которых используется для удержания разгоняемых протонов на круговой траектории. Среди них есть и установки с другими функциями, в том числе 392 источника квадрупольных магнитных полей, которые будут фокусировать протонные пучки непосредственно перед столкновениями. 27 марта три таких магнита были подвергнуты контрольным испытаниям. В программу испытаний, в частности, входила имитация аварийной ситуации, вызванной внезапным нагревом катушек с токами выше критической температуры. Это привело бы к переходу токоносителей из сверхпроводящего состояния в нормальное, нагреву системы, быстрому испарению охладителя (жидкого гелия) и наконец — к резкому увеличению давления на магнит и опорные конструкции.