Текст книги "Журнал "Компьютерра" №755"

Автор книги: Компьютерра Журнал

сообщить о нарушении

Текущая страница: 2 (всего у книги 8 страниц)

Поверхность светила испещрена яркими "горными хребтами", образующими сетку, напоминающую кожуру дыни. Хребты имеют магнитную природу и окружают гигантские конвективные ячейки из раскаленной плазмы, называемые супергранулами, которые похожи на пузыри кипящей воды, достигающие в поперечнике 30 тысяч километров. Хребты становятся выше во время солнечной активности и чаще возникают вокруг экватора, что приводит к дополнительной сплюснутости Солнца.

Ученые надеются, что дальнейшее изучение собранных RHESSI данных позволит обнаружить сейсмические волны на поверхности Солнца, которые помогут лучше судить о внутреннем строении светила. Эта работа безусловно важна, ведь от самочувствия Солнца сильно зависит жизнь на нашей планете. ГА

Вести с границы

Свехпроводящую границу между проводником и изолятором удалось получить ученым в Брукхейвенской национальной лаборатории США при участии коллег из Корнельского университета. Новый удивительный тип плоской сверхпроводимости обещает появление быстрых и мощных сверхпроводящих транзисторов и других уникальных электронных приборов.

Несмотря на огромный практический интерес и многолетние усилия ученых, природа высокотемпературной сверхпроводимости сложных соединений на основе оксида меди, а в последнее время и ряда других сложных веществ, до сих пор остается загадкой. Тем более любопытны новые результаты американских ученых, продемонстрировавших сверхпроводимость в двумерной системе. Эффект полного исчезновения электрического сопротивления, а с ним и потерь на нагрев проводников сильно зависит от размерности системы, и изучение плоской сверхпроводимости наверняка поможет лучше понять это загадочное явление.

Идея получить и исследовать сверхпроводимость на границе двух материалов возникла после того, как в 2002 году удалось повысить на четверть, по сравнению с исходными материалами, критическую температуру сверхпроводимости на границе между двумя различными сверхпроводниками на основе оксида меди. А чем выше критическая температура, тем лучше сверхпроводник (больше ток и магнитное поле, которое он способен выдержать при рабочей температуре), и тем легче его охладить.

Однако доказать, что это странное явление возникает именно на границе, а не просто в тонком нанометровом слое нового соединения, образовавшегося из двух разных веществ на их стыке, оказалось непросто. Для этого слои должны быть гладкими с точностью до одного атома, а вещества – плохо взаимодействовать друг с другом. Пришлось изготовить и исследовать несколько сотен двух– и трехслойных пленок и довести до совершенства технологию молекулярно-пучковой эпитаксии, прежде чем ученые научились выращивать образцы с почти идеальными границами. А электронный микроскоп с атомным разрешением позволил надежно установить их структуру.

Сверхпроводимость наблюдалась на границе между изолятором La2CuO4 и проводником La1,55Sr0,45CuO4. Ни одно из этих веществ само по себе не является сверхпроводником. Пленки выращивали на подложке из LaSrAlO4. Переход в сверхпроводящее состояние происходил при температуре либо около 15, либо 30 градусов выше абсолютного нуля в зависимости от последовательности выращивания слоев. Но если на слои воздействовали озоном, температура перехода повышалась до 50 градусов. Эти значения критической температуры далеки от рекордных, но легкость ее повышения вселяет надежду на получение сверхпроводящих границ при сравнительно высоких температурах.

Интересным применением обнаруженного явления могут стать сверхпроводящие полевые транзисторы, которые нетрудно получить, нанеся на этот бутерброд слой изолятора и пленку затвора. Такие транзисторы должны переключаться очень быстро и совсем не рассеивать энергию в открытом состоянии. Это делает заманчивым их использование в компьютерной логике и в силовой электронике. Однако говорить о практических приложениях созданной американцами технологии пока рановато. ГА

Новости подготовили

Галактион Андреев

Александр Бумагин

Владимир Головинов

Евгений Золотов

Денис Коновальчик

Игорь Куксов

Павел Протасов

Жанна Сандаевская

Дмитрий Шабанов

Нобель троицу любит

Авторы: Галактион Андреев, Дмитрий Шабанов

ФИЗИКА. В этом году половина Нобелевской премии по физике присуждена давно работающему в США японскому теоретику Йоитиро Намбу (Yoichiro Nambu) [1] "за открытие механизма спонтанного нарушения симметрии в субатомной физике". Другую половину поделили японские физики Макото Кобаяси (Makoto Kobayashi) [2] и Тосихиде Маскава (Toshihide Maskawa) [3] "за открытие источника нарушения симметрии и предсказание существования, по крайней мере, трех поколений кварков".

Премия разделена, чтобы отметить два разных открытия, состоявшихся несколько десятилетий назад. Их роднит то, что они помогли физикам навести порядок в зоопарке элементарных частиц, основываясь на фундаментальных соображениях симметрии. Работы лауреатов способствовали формированию Стандартной модели физики элементарных частиц, которая сегодня успешно объясняет устройство микромира, состоящего из лептонов и кварков, и объединяет три из четырех фундаментальных взаимодействий (кроме гравитации).

Симметрию физики понимают как неизменность системы по отношению к определенному преобразованию. И каждой симметрии соответствует фундаментальный закон сохранения. Например, произвол в выборе начала отсчета времени приводит к закону сохранения энергии. Определенным симметриям соответствуют законы сохранения зарядов и других квантовых чисел вроде цвета и аромата кварков.

Однако в определенных ситуациях симметрия системы может спонтанно нарушаться. Например, для вертикально стоящего на столе карандаша все направления равнозначны, то есть симметричны по отношению к любым поворотам вокруг его оси. Но это положение карандаша неустойчиво, и, упав на стол, он спонтанно нарушит вращательную симметрию, выбрав одно из направлений.

Идеи спонтанного нарушения симметрии широко использовались в теории сверхпроводимости. И заслуга профессора Намбу в том, что он увидел определенные аналогии между квантовой теорией поля и теорией сверхпроводимости, предложив использовать механизмы спонтанного нарушения симметрии для объяснения свойств адронов, к которым, в частности, относится протон и нейрон. Эти идеи, высказанные в начале 1960-х годов, оказались весьма плодотворны, заставив теоретиков иначе посмотреть на огромное количество открытых к тому времени элементарных частиц. В конечном счете это помогло ученым понять, что сотни известных адронов состоят из нескольких кварков. Йоитиро Намбу продолжил активную работу в этой области, предложил одну из первых квантовых моделей и первым додумался до идеи "цвета" кварков.

Фундаментальная работа профессоров Кобаяси и Маскавы 1973 года посвящена нарушению так называемой CP-симметрии, которая была открыта в 1964 году. CP-симметрия означает, что все свойства античастиц должны совпадать со свойствами обычных частиц в зеркально отраженном пространстве. Это часть фундаментальной CPT-симметрии, для которой надо добавить еще и смену направления времени. CPT-симметрия выполняется с огромной точностью и непосредственно следует из свойств пространства-времени.

Но CP-симметрия слегка нарушается в распадах К-мезонов из-за слабого взаимодействия адронов. И чтобы объяснить это нарушение, теоретикам пришлось предположить существование по меньшей мере трех поколений кварков. Эта гипотеза вскоре начала блестяще подтверждаться, а последний самый тяжелый из предсказанных кварков был обнаружен в 1995 году.

По всей видимости, благодаря спонтанному нарушению симметрии между частицами и античастицами во время Большого Взрыва, породившего нашу Вселенную, мы и доступный для наших наблюдений космос состоит из вещества. Полной аннигиляции с симметричным ему антивеществом почему-то не произошло. И дальнейшее исследование всевозможных симметрий и их нарушений по сей день остается основной заботой физиков-теоретиков, пытающихся разгадать эту и ряд других фундаментальных загадок природы.

Сегодня профессору Намбу 87 лет. Он почетный профессор Института имени Энрико Ферми при Чикагском университете. Профессору Кобаяси 64 года, и он работает в Лаборатории КЕК в Цукубе. Профессору Маскава 68 лет. Он работает в институте теоретической физики при Университете Киото.

ХИМИЯ. Какой образ концентрирует в себе страхи обывателя перед новейшими биотехнологиями? Светящееся зловещим светом чудовище. Стэплтон был вынужден мазать собаку Баскервилей составом, содержащим фосфор. Создатели современных монстров куда изощреннее. Они опираются на технологию, фундамент которой заложил в 1961 году Осаму Cимомура (Osamu Shimomura) [4]. Японский ученый, к тому времени переехавший в США, изучал механизмы свечения морских животных. Исследуя биолюминесценцию одной из медуз, он выделил белок, ответственный за излучение "живого" света. Этот белок стал первым в группе GFP – зеленых флуоресцирующих белков. При дневном свете он излучал довольно слабый зеленоватый свет, зато ярко светился при облучении ультрафиолетом. Хотя физико-химические механизмы, позволяющие таким белкам захватывать кванты с одной длиной волны, а потом излучать энергию на другой длине, еще недостаточно изучены, применению подобных белков это не мешает.

Многие технологии генной инженерии требуют многократных попыток внедрения нового генетического материала в комплекс наследственной информации трансформируемых организмов. Грубой аналогией применяемой в генетике процедуры может быть попытка улучшить свойства телевизоров путем стрельбы по ним из пушек, заряженных радиодеталями. Как выбрать те клетки, которые изменились в нужном направлении?

Одно из решений нашел в начале 90-х годов прошлого века американский биолог Мартин Чалфи (Martin Chalfie) [5]: надо "сшить" ген светящегося белка с тем геном, который интересует исследователей. После обработки культуры клеток на них будет достаточно посветить ультрафиолетом. Те клетки, где заработала чужеродная генетическая информация, засветятся зеленым!

Наконец, еще один американский исследователь китайского происхождения, Роджер Цьен (Roger Tsien) [6], научился использовать не только белки, обеспечивающие зеленое свечение, но и белки иных цветов. Теперь появилась возможность связать в модельном организме светящиеся белки разных цветов с различными генами. Посветив УФ-излучением, можно получить яркую картину, где тот или иной цвет будет маркировать клетки, в которых включаются интересующие исследователя гены! Новый метод стал важнейшим инструментом молекулярно-биологических изысканий, и не случайно его создатели удостоились Нобелевской премии.

Итак, равные доли получат Осаму Симомура (1928 года рождения) из Лаборатории морской биологии в Вудс-Холе, Массачусетс; Мартин Чалфи (1947) из Колумбийского университета и Роджер Цьен (1952) из Калифорнийского университета в Сан-Диего. Российские исследователи тоже приложили руку к новой технологии, но премированы не были. Остается надеяться, что в нобелевской речи лауреаты упомянут Михаила Матца и Сергея Лукьянова, которые первыми нашли белок с красным свечением.

Надо ли обывателю опасаться монстров, "в которых внедрили гены морских медуз"? Когда речь идет о пугающих всех генетически модифицированных организмах, свечение маркирует результаты генетических вмешательств. Однако с чем связаны опасения в отношении новых биотехнологий? С незнанием того, как же в действительности управляется развитие организмов. Лауреаты Нобелевской премии этого года награждены за разработку инструмента, сокращающего наше незнание.

МЕДИЦИНА. Премия по физиологии и медицине присуждена ученым, чьи работы спасают человеческие жизни. Нынешний приз решено разделить на две части. Первая досталась Харальду цур Хаузену (Harald zur Hausen [7], 1936 года рождения) из Германского центра исследования рака в Гейдельберге за открытие вирусов папилломы человека, вызывающих рак шейки матки.

Проблема рака для нашей стареющей цивилизации становится все острее. Увы, до сих пор мы знаем далеко не все механизмы, приводящие к выходу отдельных клеток организма из-под общего управления. Неконтролируемо делящиеся клетки вызывают опухоль; если они еще и обладают способностью к расселению, такую опухоль называют раковой. Представление о раке как о заразной болезни не подтвердилось, однако для отдельных видов рака вклад вирусов в перерождение клеток может быть весьма велик. Классический пример такого механизма был описан при участии Харальда цур Хаузена в восьмидесятых годах прошлого века.

Каждый двадцатый случай рака в мире – рак шейки матки. Эта болезнь ежегодно уносит жизни более чем двухсот тысяч женщин. Как выяснил нынешний лауреат, в большинстве случаев рак развивается на основе папиллом (некрупных доброкачественных разрастаний), вызываемых специфическими вирусами. Если женщина была заражена одной из двух "нехороших" форм вируса папилломы, вероятность заболевания раком матки для нее резко возрастает. Вирус не вызывает рак сам по себе, но подталкивает процесс его развития. Значит, проводя широкую вакцинацию против вируса папилломы, можно сохранить жизни сотен тысяч людей. Задача эта еще не решена, хотя довольно эффективные вакцины уже разработаны. Может, решение Нобелевского комитета ускорит переход к вакцинации женщин по всему миру?

Вторая половина премии связана с еще более грозным вирусом. Сейчас он известен как ВИЧ, а вызываемое им заболевание – СПИД – погубило уже более 25 миллионов человек. За открытие вируса награждены французские исследователи Франсуаза Барре-Синусси (Franсoise Barrе-Sinoussi [8], 1947) и Люк Монтанье (Luc Montagnier [9], 1932). Сейчас Монтанье возглавляет Всемирный фонд исследования и предупреждения СПИДа.

Нобелевская награда возобновила старые споры о приоритете в исследовании ВИЧ. На авторство судьбоносного открытия претендовала также группа Роберта Галло (Robert Gallo), работавшая в Америке. Именно американцам принадлежит патент на методику обнаружения ВИЧ в крови. К сожалению, споры о том, кто был пионером, и борьба патентов задержали развитие исследований СПИДа. Как видно, Нобелевский комитет поддержал версию о приоритете французской группы.

А можно ли, распределяя премии, наградить всех по их действительным заслугам? Вероятно, нет. Минимум, который может быть обеспечен, состоит в том, чтобы все, кто получил награду, ее заслуживали. Увы, о награждении всех достойных говорить не приходится.

Бороться с ВИЧ труднее, чем с вирусом папилломы. Возбудитель СПИДа столь изменчив и так изощренно скрывается в клетках человека, что разработать вакцину от него не удалось до сих пор. Многие авторитеты предполагают, что эффективная вакцина от СПИДа невозможна. Интернет полон откровений сторонников теории заговора, настаивающих, что само существование ВИЧ – выдумка, скрывающая истинные причины болезней. Увы, победа над СПИДом скорее всего далека. Однако уже есть реальные результаты, спасающие множество жизней. Современная антивирусная терапия не уничтожает ВИЧ в крови, но позволяет не допустить развитие СПИДа. И эти, и будущие методики основаны на работах первооткрывателей ВИЧ.

Нобелевский комитет иногда упрекают в том, что он награждает за довольно давние работы. Работы лауреатов этого года хоть и не входят в число последних новостей, связаны с приоритетами современного развития науки.

НОВОСТИ : Подозреваются все

Автор: Киви Берд

Как известно, наша держава, наряду с Китаем, Великобританией и США, в аналитических документах международного правового движения проходит по категории «общества эндемической слежки». То есть, проще говоря, это государства, где пригляд властей за гражданами носит постоянный и массовый характер, так что слежка становится как бы само собой разумеющейся.

Россияне или китайцы, имеющие за плечами богатый опыт строительства социализма, к подобным вещам давно привыкли. А вот в странах, гордящихся своими демократическими традициями, многих сильно беспокоит усиливающаяся тенденция к сбору и хранению властями всех доступных данных о перемещениях, коммуникациях и финансовой активности населения. Ведь и дураку ясно, к какому обществу ведет этот путь.

С подачи American Civil Liberties Union, видной правозащитной организации США, юридический комитет американского Сената провел специальные слушания, посвященные разбору действий полиции в штате Мэриленд. Там 53 активиста, мирно протестовавших против войны в Ираке и смертной казни, были классифицированы местными стражами порядка как террористы, а их имена занесены в местные и федеральные базы данных, накапливающие информацию обо всех, кто подозревается в опаснейших преступлениях.

В качестве примера того, как выглядели в подобных базах данных сведения о протестующих, был приведен файл Макса Обужевски (Max Obuszewski), известного антивоенного активиста из Балтимора. Запись о нем гласила: "основное преступление – терроризм и антиправительственная деятельность; вторичное преступление – терроризм и антивоенные протесты". Оба шефа мэрилендской полиции, прошлый и нынешний, объясняя действия своих подчиненных, заявили на слушаниях, что протестовавшие вносились в базу данных как террористы отчасти потому, что программное обеспечение не предлагает достаточно вариантов для классификации вносимых лиц. Кроме того, было признано, что в полицейские кондуиты вносились не только отдельные люди, но и группы протеста целиком – как "террористические организации".

Имена активистов были также добавлены в федеральную базу данных High Intensity Drug Trafficking Area, созданную для координации действий борцов с наркотиками, но с некоторых пор пополняемую и сведениями о подозреваемых в терроризме. Кроме того, как признал бывший шеф мэрилендской полиции, имена из этих баз могут передаваться Агентству национальной безопасности.

На фоне этих картин, демонстрирующих, как легко и просто обычные люди оказываются причислены к опасным врагам государства, еще значительнее выглядят признания двух бывших сотрудников АНБ, занимавшихся регулярной прослушкой американских граждан. Эти сотрудники, переводчики-аралбислты Адриана Кин и Дэвид Мёрфи Фолк (Adrienne Kinne и David Murfee Faulk) несколько последних лет работали на большой базе радиоперехвата АНБ Форт-Гордон в штате Джорджия. В их обязанности входил анализ телефонных разговоров обитателей ближневосточного региона с целью выявления угроз для национальной безопасности США. Тем не менее переводчики-лингвисты постоянно получали от начальства приказы слушать и анализировать телефонные разговоры американцев, находящихся в Багдаде, – военных, журналистов, работников Красного Креста, сотрудников гуманитарных организаций и т. д. Во всех случаях, хотя разговоры эти не имели ни малейших намеков на террористическую или противогосударственную делятельность, переводчики былли обязаны их записывать и сдавать на хранение. Это, собственно, и стало причиной возмущения лингвистов разведки с последовавшим обращением к общественности через прессу – поскольку законы страны в явном виде запрещают такую никем не санкционированную массовую слежку.

Пример третий тоже связан с тотальными базами данных государства, но скорее в теоретическом аспекте. Национальный исследовательский совет США, выступающий в качестве рабочего органа национальных академий наук и инжиниринга, опубликовал увесистый – объемом порядка 350 страниц – отчет по использованию баз данных в работе правоохранительных органов. Этот документ стал итогом масштабной трехлетней работы, заказанной Министерством государственной безопасности и выполненной группой видных ученых и аналитиков.

Пересказывать содержание этого внушительного документа вряд ли уместно, но вот главный вывод, посвященный бесперспективности технологий датамайнинга для отлова террористов, упомянуть надо обязательно. Ученая комиссия, тщательно изучив практику датамайнинга в таких областях, как предсказание реакций покупателей на рекламу или эффективная оценка платежеспособности клиентов, обращающихся за кредитом, пришла к выводу, что все это совершенно не годится в борьбе с терроризмом. Главная тому причина – теракты относятся к слишком редким событиям, по которым отсутствует и не может быть набрана сколь-нибудь адекватная статистика (вероятность погибнуть в результате теракта примерно соответствует риску утонуть в ванне).

Вывод, в общем-то, естественный с научной точки зрения, но и для его констатации ныне требуется определенное гражданское мужество.