Журнал "Компьютерра" №682
Шрифт:
Видно, что некоторые статьи сочинялись нецелостно, поскольку в тексте использованы термины из разных пар: при обсуждении метаболизма теплокровные животные противопоставлены эктотермным, а не холоднокровным (это синонимы). Напротив, в статье о биологии видна не только ближняя упорядоченность текста, но и архитектоника всего повествования в целом. Обсуждая историю биологии, авторы Ситизендиума прослеживают представления о том, какой вклад от родителей получает ребенок. Для Аристотеля отец давал ребенку организующее начало, а мать питающее. Дойдя до современных представлений, статья характеризует и их. Ситизендиум повествует не только о митохондриальной наследственности,
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 уровне и направления химических реакций по требуемому пути. Новый метод, заключающийся в механическом воздействии на отдельные молекулы, способен привести к получению продуктов, которые не образуются в обычных условиях. "Это принципиально новый подход к химии. Используя механическую энергию, мы можем толкнуть отдельные связи в молекуле, направив химический процесс в нужную сторону", - говорит один из участников исследовательской группы Джеффри Мур (Jeffrey Moore).
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
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 можно обойтись более грубой сеткой и заметно сократить время расчетов. Например, при моделировании пролета быстрого протонного пучка сквозь электронное облако в оптимальной системе отсчета требуется в тысячу раз меньше шагов по сравнению с вроде бы естественной системой отсчета, связанной с электронным облаком. Это сокращает время прогона типичной задачи с одной недели до получаса. Другие задачи могут просчитаться и вовсе в миллион раз быстрее.
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.