Автор Тема: Общие закономерности в природе  (Прочитано 289963 раз)

0 Пользователей и 3 Гостей просматривают эту тему.

ArefievPV

  • Гость
Re: Общие закономерности в природе
« Ответ #2985 : Апрель 01, 2020, 04:24:09 »
Продолжу размещение познавательно-развлекательного контента.

Катастрофа, страшней коронавируса! Что, если исчезнет GPS?


ArefievPV

  • Гость
Re: Общие закономерности в природе
« Ответ #2986 : Апрель 22, 2020, 14:48:47 »
Графен разбили на квантовые точки
https://www.nkj.ru/news/38624/
Российские физики разработали новый способ получения графеновых квантовых точек, которые можно использовать в наноэлектронике, биологии и медицине.

Специалисты нескольких научных организаций России впервые сумели создать в непроводящей основе графеновые квантовые точки размером в единицы нанометров, облучая тонкие плёнки фторированного графена высокоэнергичными ионами. Об этом новом перспективном подходе к созданию наноструктурированного материала на основе графена они сообщили в статье, опубликованной в журнале «Nanotechnology».

Квантовые точки, которые иногда называют искусственными атомами, представляют собой крошечные фрагменты полупроводника, в котором «заперты» электроны. Из-за этого они не могут свободно двигаться по всему кристаллу. Важная особенность квантовых точек заключается в том, что их излучение может происходить лишь на определённых частотах. Как говорят физики, спектр излучения становится дискретным. Причём частоты излучения зависят от размера квантовых точек. Поэтому их, например, можно использовать для создания цветных мониторов, в том числе гибких, для телевизоров, компьютеров и приборов.

На сегодняшний день квантовые точки также нашли применение в качестве флуоресцирующих меток в медицинских и биологических исследованиях. На их основе можно создать одноэлектронные транзисторы и логические элементы квантового компьютера. Однако квантовые устройства чувствительны к внешним условиям и часто требуют охлаждения до сверхнизких температур. Графен же позволяет создавать наноэлектронные приборы, действующие в обычных условиях.

Обычно для получения в графене квантовых точек его «нарезают» на маленькие кусочки, края которых взаимодействуют с воздухом и окисляются. Это приводит к ухудшению их свойств. Возникает проблема: чем миниатюрнее нужны квантовые точки, тем больше у них будет краёв, которые ухудшат их параметры. В данной работе исследователи формировали графеновые квантовые точки прямо внутри плёнки из фторографена, представляющего собой диэлектрик. Для этого они облучали плёнку высокоэнергетичными ионами ксенона с энергиями от 26 до 167 МэВ. Образовавшиеся в результате облучения наноостровки графена сразу оказываются «вмурованными» в диэлектрическую основу (матрицу) что решает многие проблемы, возникающие при создании квантовых точек. Важным достоинством полученного материала служит и его стабильность.

Как признаются сами исследователи, они не ожидали увидеть подобный процесс. Но изучив его в эксперименте и проведя численное моделирование, они сумели понять в чём тут дело. Благодаря кратковременному и потому мощному выделению тепла из-за удара иона, фторографен разрушался и образовывался графен в виде небольших (20-40 нанометров в диаметре) гранул с квантовыми точками размером 1,5-3 нанометра. Затем гранулы «слипались» в более крупные сферические образования.

Подобное наноструктурирование пленок значительно расширяет возможные применения графена в микроэлектронике. Например, исследователи создали двухслойный материал, состоящий из фторографена, нанесенного на гибкую подложку из поливинилового спирта, который может использоваться при разработке энергонезависимой памяти на основе мемристоров. Его характеристики: время хранения, скорость и плотность записи информации существенно превышают аналогичные параметры у традиционно используемых видов памяти.

В планах авторов разработка методов создания материалов с заранее заданными электрическими параметрами за счет управления расстояниями между квантовыми точками и формирование из них определенного рисунка.

В работе принимали участие специалисты Института физики полупроводников им. А. В. Ржанова СО РАН, Института биохимической физики им. Н. М. Эмануэля РАН, Объединенного института ядерных исследований и французской Школы промышленной физики и химии (Ecole Superieure de Physique Chimie Industrielle de la Ville de Paris)

По материалам пресс релиза Института физики полупроводников им. А. В. Ржанова СО РАН.

P.S. Результат, несомненно, важный, но вот на какой момент хочу обратить внимание: открытия происходят случайно (опять, в который раз, снова - сами подберите эпитет). Возникает вопрос в ценности и в адекватности существующих теорий, ежели с помощью них учёные не в состоянии предсказать полученный результат. Почему учёные удивляются, озадачиваются, недоумевают и пр. вместо того чтобы заранее предсказать результат? Может всё дело в теориях? Или в людях, которые полагаются на эти теории как на истины в последней инстанции (потому такое удивление и вызывает результат)? ::)

Вот ещё пример (недавно в теме размещал):
Дело случая: учёные открыли явление ядерного электрического резонанса
https://russian.rt.com/science/article/727443-otkrytie-yadernogo-elektricheskogo-rezonansa
Австралийские физики обнаружили возможность управления состоянием атомного ядра с помощью колебаний электрического поля. По словам учёных, явление ядерного электрического резонанса, предсказанное ещё в 1961 году, было открыто случайно.
.....
Любопытство и случайность

Эксперимент, который привёл к открытию, первоначально задумывался как попытка воздействовать с помощью ЯМР на ядро атома сурьмы и исследовать границу между квантовым миром и миром классической механики. Проект, по заверению самих учёных, был обусловлен чистым любопытством и не решал никаких прикладных задач. Более того, им ничего не было известно о предсказании Николаса Бломбергена.

«Едва начав эксперимент, мы осознали: что-то не так. Ядро вело себя очень странно, отказывалось реагировать на одних частотах, но демонстрировало сильную реакцию на других. Это озадачило нас на некоторое время, а затем пришло озарение: вместо магнитного мы создали электрический резонанс», — вспоминает один из руководителей исследования Винсент Маурик.
Та же новость в подаче другого ресурса (драйва в описание добавили  :)).

Неудачный эксперимент доказал теорию, выдвинутую 59 лет назад
https://www.popmech.ru/science/news-556574-neudachnyy-eksperiment-dokazal-teoriyu-vydvinutuyu-59-let-nazad/
Неудача во время одного из экспериментов неожиданно помогла инженерам увидеть на практике то, что было теоретически предсказано 59 лет назад — управление вращением атомного ядра с помощью электрического, а не магнитного поля.
.....
«Мы не планировали применять куда-то результаты нашего исследования, — вспоминает доктор Серван Асаад, один из ведущих авторов работы, — Проект основывался исключительно на любопытстве

Все было готово для выполнения ядерного магнитного резонанса на атоме сурьмы — элементе с большим ядерным спином. Атом подвергался воздействию высокочастотного магнитного поля. Для генерации поля применяли специальную антенну. Эксперимент требовал, чтобы магнитное было интенсивным, и когда инженеры приложили слишком много энергии, антенна взорвалась.

К удивлению инженеров, ядро атома сурьмы продолжало отвечать на какое-то воздействие. Это происходило лишь на определенных частотах. «Мы были озадачены некоторое время. А потом нас осенило! — делится другой автор исследования доктор Винсент Мурик, — Вместо магнитного резонанса мы прямо сейчас выполняем электрический!»

ArefievPV

  • Гость
Re: Общие закономерности в природе
« Ответ #2987 : Апрель 28, 2020, 08:00:49 »
Просто для разминки мозгов...

Что было до Большого взрыва — ответ, кажется, найден
https://www.popmech.ru/science/news-573844-chto-bylo-do-bolshogo-vzryva-otvet-kazhetsya-nayden/
Новое исследование в области теоретической физики приоткрыло окно в раннюю Вселенную, показав, что она могла быть не такой уж и ранней. То есть мы можем наблюдать результат последней итерации цикла взрыва и отскока.
Цитировать
Теория Большого отскока гласит, что наша Вселенная появилась в результате распада некой предыдущей Вселенной.

Согласно же теории Большого взрыва, давным-давно, 13,8 миллиарда лет назад, Вселенная была размером с персик и имела температуру более четырех миллиардов градусов. Затем произошел взрыв.

Удивительно, но эта удивительная теория подтверждается проводимыми наблюдениями. Но картина, рисуемая теорией Большого взрыва, не полная — не хватает части головоломки, а именно информации о первых «шагах» ранней Вселенной. Чем ближе мы пытаемся приблизится к разгадке, тем сложнее становятся математические расчеты и в определенный момент просто теряют смысл.

Неисследованной остается «сингулярность» — точка бесконечной плотности, существовавшая до Большого взрыва. Фактически, в какой-то момент Вселенная была втиснута в бесконечно крошечную и в бесконечно плотную точку. Это абсурдно, а значит нам нужна новая физика для решения выявленной проблемы, так как имеющаяся с ней не справляется, и никак не может увязать гравитацию и другие силы при сверхвысоких энергиях.

Сделать это может теория струн, которая способна объяснить самые ранние моменты Вселенной. В данной теории есть понятие «экпиротической» вселенной. То есть, Большой взрыв был вызван чем-то, что происходило до него, а сам взрыв был не началом, а частью более глобального процесса.

Развитие экпиротической концепции привело к появлению теории циклической космологии — постоянно повторяющейся Вселенной, которой теория струн дала математическое обоснование.

Циклическая Вселенная движется от начала к концу, от расширения к сжатию, путешествуя вперед и назад во времени. Вечно.

Как бы немыслимо это не звучало, в ранних версиях циклической модели было сложно сопоставлять наблюдения, и это серьезная проблема, так как это наука, а не байка, рассказываемая у костра.

Основным препятствием являются наблюдения космического микроволнового фона — ископаемого света, оставшимся со времен, когда Вселенной было всего 380 000 лет. Дальше мы просто не можем видеть. Поэтому казалось, что циклическая Вселенная —изящная, но неверная идея.

В опубликованном в базе данных arXiv исследовании были обнаружены некоторые ранее упущенные варианты. Физики Роберт Бранденбергер и Зивей Ванг из Университета Макгилла в Канаде отметили, что в момент «отскока», когда наша Вселенная сжимается до невероятно маленькой точки и возвращается в состояние, предшествующее Большому взрыву, можно выстроить все данные в логическую цепочку и получить верный результат, который можно подтвердить с помощью наблюдений.

Другими словами, сложная и непонятая физика позволяет радикально пересмотреть наше время и место в космосе. Но чтобы проверить новую модель, нам придется дождаться результатов наблюдений.

Из Википедии:
Экпиротическая Вселенная
https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%AD%D0%BA%D0%BF%D0%B8%D1%80%D0%BE%D1%82%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%B0%D1%8F_%D0%92%D1%81%D0%B5%D0%BB%D0%B5%D0%BD%D0%BD%D0%B0%D1%8F
Цитировать
Таким образом теория не столько отличается от сценария Большого Взрыва, сколько от одной из частей современной космологической модели — периода Инфляции. Неизвестно, может ли в случае подтверждения теорий струн, в частности универсальной М-теории, быть подтвержден Экпиротический сценарий. Большее значение имеет именно подтверждение или опровержение Инфляции. Более того, разнообразие идей о количестве пространственных измерений в таких теориях может требовать разных условий для сценария. Как и во многих случаях, «альтернативы» наиболее распространенной (но не подтвержденной окончательно) научной концепции, при желании конкурировать должны предоставлять улучшения точности, правильные предсказания или другие подобные достижения. Экпиротический сценарий предполагает синий спектр гравитационных волн и его последствия для микроволнового фона. С развитием гравитационной астрономии Экпиротический сценарий может быть легко опровергнут

P.S. Немного прокомментирую.

Первое.
Цитировать
значит нам нужна новая физика для решения выявленной проблемы, так как имеющаяся с ней не справляется, и никак не может увязать гравитацию и другие силы при сверхвысоких энергиях.

Сделать это может теория струн, которая способна объяснить самые ранние моменты Вселенной. В данной теории есть понятие «экпиротической» вселенной. То есть, Большой взрыв был вызван чем-то, что происходило до него, а сам взрыв был не началом, а частью более глобального процесса.
Обратите внимание: фраза - "Большой взрыв был вызван чем-то, что происходило до него" - означает, по сути, что БВ был инициирован внешними, по отношению к нему, силами/факторами. Внешними они являются и в пространственно-временном отношении. Об этом (что любая сущность, явление, процесс, система, возникает/формируется в результате внешних по отношению к ней/нему сил/сущностей/факторов) я неоднократно говорил. В краткой форме об этом есть и в моём опусе. Здесь:
https://paleoforum.ru/index.php/topic,9297.msg239409.html#msg239409
Или здесь:
https://paleoforum.ru/index.php/topic,9297.msg239413.html#msg239413
Из опуса:
Цитировать
Эквивалентным критерием существования будет утверждение, что взаимодействие порождает сущность. Если совсем по-простому, то взаимодействие двух порождает третье. Кстати, оно же (взаимодействие) определяет и «локализацию» этого третьего – всегда «между» взаимодействующими первыми двумя.
Это положение можно применять очень широко. Например, настоящее возникает, как результат взаимодействия внешних, по отношению к нему факторов - прошлого и будущего. Типа, взаимодействие прошлого и будущего порождает настоящее. Упоминал об этом здесь:
https://paleoforum.ru/index.php/topic,9297.msg222748.html#msg222748
Аналогичные рассуждения применимы и в вопросах возникновения жизни (возникновения живых систем). Об этом много писал, не буду повторяться...

Второе.
Цитировать
Физики Роберт Бранденбергер и Зивей Ванг из Университета Макгилла в Канаде отметили, что в момент «отскока», когда наша Вселенная сжимается до невероятно маленькой точки и возвращается в состояние, предшествующее Большому взрыву, можно выстроить все данные в логическую цепочку и получить верный результат, который можно подтвердить с помощью наблюдений.

Другими словами, сложная и непонятая физика позволяет радикально пересмотреть наше время и место в космосе. Но чтобы проверить новую модель, нам придется дождаться результатов наблюдений.
Цитировать
Как и во многих случаях, «альтернативы» наиболее распространенной (но не подтвержденной окончательно) научной концепции, при желании конкурировать должны предоставлять улучшения точности, правильные предсказания или другие подобные достижения. Экпиротический сценарий предполагает синий спектр гравитационных волн и его последствия для микроволнового фона. С развитием гравитационной астрономии Экпиротический сценарий может быть легко опровергнут
Если экпиротический сценарий проверяем, то уже хорошо.

ArefievPV

  • Гость
Re: Общие закономерности в природе
« Ответ #2988 : Апрель 28, 2020, 08:09:37 »
И ещё немного для разминки мозгов (вдогонку к предыдущему посту).

3 удивительные теории происхождения Вселенной
https://zen.yandex.ru/media/kosmo/3-udivitelnye-teorii-proishojdeniia-vselennoi-5cb2fbfa57a23700b3c32282
Цитировать
Всем известная теория Большого взрыва объясняет, что Вселенная зародилась из очень маленькой точки с бесконечной энергией. Потом, из-за нестабильности, произошёл Большой взрыв. Вселенная моментально начала расширяться. Это произошло около 13,7 миллиарда лет назад.

Только основная теория не отвечает на вопрос: "Что было до момента взрыва?". В сегодняшней статье представлены 3 альтернативные теории, отвечающие на вопрос.

1. Экпиротическая Вселенная

Немного похожа на теорию Большого взрыва. Другое название "Воспламеняющаяся Вселенная". Она основана на теории струн. Суть в следующем: во Вселенной только 2 идентичные браны (мембраны).

Обе пустые, но иногда сталкиваются между собой. В момент столкновения, на одной из бран выделяется громадное количество энергии, которая переходит в материю. Вызывается сильное пространственное возмущение. Материя со временем преобразуется в галактики, звёзды, планеты.

В местах столкновения бран появляются дыры. После соударения отталкиваются друг от друга. Но чем дальше браны друг от друга, тем сильнее они притягиваются. Через несколько триллионов лет, согласно второму началу термодинамики, вещество распределится равномерно. Дыры бран снова заполнятся пустотой, вид которых вернётся в первоначальное состояние.

Затем браны начнут опять сближаться. Так и происходит один и тот же цикл бесконечное количество раз: сжатие, зарождение, расширение. В этой теории у Вселенной нет ни начала, ни конца.

2. Бесконечное образование миров по квантовой теории

Ещё с 20-х годов физики стали обнаруживать, что квантовый мир ведёт себя не так, как наш привычный. На мельчайшем уровне, не доступном даже оптическому микроскопу, события происходят благодаря случайностям. Сколько возможных вероятностей, столько и событий.

Согласно этой теории, например, если вы выбирали сегодня между прогулкой по улице и просмотром телевизора дома, и решили погулять по улице, то обязательно родится другая Вселенная с событием, когда вы посмотрели телевизор.

Чем больше различных вариаций, тем больше вселенных. В появившихся вселенных также создаются другие вселенные благодаря вероятностям. Получается, что Вселенных рождается бесконечное количество с невообразимой скоростью.

А наша Вселенная зародилась от вероятности какого-то события.

3. Рождение Вселенной из чёрной дыры

Интересная теория, согласно которой чёрная дыра, поглощающая абсолютно всё, что попадает в зону её гравитации, излучает вещество в неопределённое место, образуя новые вселенные. Каждая частица, попавшая в чёрную дыру, взрывается с колоссальной энергией. Энергия разлетается в виде отдельной Вселенной.

В образовавшихся вселенных создаются также чёрные дыры, которые рождают другие вселенные. Теория похожа на основную теорию Большого взрыва. Только в этой присутствует причина взрыва. Утверждает, что наша Вселенная находится внутри некой чёрной дыры.

Заключение

Чтобы прийти к окончательному выводу зарождения нашей Вселенной, учёным придётся ещё не одно поколение ломать голову. Альтернативных теорий много, появляются новые. Вышеперечисленные три теории пока никак не доказать, но и опровергнуть их тоже нельзя.