Физика

В моем блоге на Хабре я стараюсь избегать рассмотрения «уникальных» феноменов, которые не с чем сравнить – и, соответственно, сложно или невозможно вывести какие-то закономерности, сделать выводы. Единственным исключением была, пожалуй, статья о вулкане Кудрявый – больше на нашей планете рениевых фумарол нигде нет, но с геохимической точки зрения этот вулкан все-таки вписывается в более обширную картину безудержного российского сырьевого изобилия, а заодно подчеркивает специфическую престижность суверенитета над островом Итуруп.

И вот в минувший понедельник на Хабре вышел неудачный перевод удивительно неудачной статьи об уникальном природном объекте Окло, о котором я также знаю уже около десяти лет, но писать не собирался. Обсудить этот перевод можно в самом посте, я не буду вдаваться в полоскание тех аспектов, которые меня разочаровали — кроме, пожалуй, перекочевавшего из оригинала в перевод изотопа бор-141 (¹⁴¹B). О том, что это не B, а Ba (барий), указали в комментариях еще к оригинальной статье (их там всего девять), но переводчик почему-то пропустил даже эту очевидную ошибку. Итак, признаю, что при всей экзотичности объект Окло заслуживает более внятного и целостного представления, которое и сделаю в этой статье.  

В предыдущих статьях Пространственные спектры и фрактальность рельефа, силы тяжести и снимков и Кто и как поломал Землю, или откуда возникли планетарные горные хребты и разломы рассказано, как образовалась фрактальная картина поверхности и силы тяжести нашей планеты в диапазоне масштабов от планетарного и до субметрового. Теперь мы обсудим различные методы выделения направлений для геологического линеаментного анализа. Если 3D модели мы строим, пользуясь кольцевым преобразованием Радона, то штрихи на растровых изображениях можно выделять линейным преобразованием Радона, также известным как линейное преобразование Хафа в методах компьютерного зрения. Именно эти базовые алгоритмы компьютерного зрения и послужили основой вычислительной геологии. Про кольцевое преобразование Радона смотрите подробнее в статье Методы компьютерного зрения для решения обратной задачи геофизики, а про линейное поговорим сегодня. Кроме того, мы обратим внимание и на современные векторные и графовые алгоритмы анализа.

Контурные розы диаграммы новейших тектонических линеаментов по результатам высокочастотной фильтрации глобальных моделей Gebco 2019 Bathymetry и Sandwell & Smith Gravity

Научные теории — это краеугольный камень успеха и дальнейшего развития во всех сферах общества. Будь то теория относительность, изменившая облик современной физики, или теория эволюция, стремящаяся объяснить происхождение жизни. Однако не все теории можно назвать успешными, и иногда так случается, что, на первый взгляд, многообещающая теория в долгосрочной перспективе терпит неудачу.  

Для того, чтобы доказать свои теории, ученым приходится буквально пробиваться сквозь немалые преграды. Поэтому, нам стоит быть более осведомленными о достижениях этих блестящих и пытливых умов, пытающихся помочь человечеству. При этом, также будет полезно и интересно взглянуть на те теории, которые в конечном счете были опровергнуты. Давайте погрузимся в самые известные из них.

Представленный в этой инструкции тюнер магнитной петли не полагается на данные о положении; контроллер не имеет представления о переменном конденсаторе или о положении двигателя, при сканировании и нахождении резонансной точки он настраивает антенну с помощью программируемого источника частоты. Среди его функций вы обнаружите контроль нагрузки на конденсатор, компенсацию люфта двигателя, сохранение предустановок, а также найдёте приложения для обновления параметров контроллера и приложение, которое упрощает обновления прошивки через USB. К старту курса о разработке на C++ делимся переводом статьи о тюнере от его автора.

Кирпич ни с того ни с сего, никому и никогда на голову не свалится

Перенеситесь мыслями в 1956 год: холодная война молчаливо бушует в течение десятилетия, а по радио крутят Элвиса Пресли и его «Blue Suede Shoes». Каждая крупная мировая держава хочет заполучить хотя бы какое-то количество Урана 235, чтобы войти в число ядерных государств. К счастью для Франции, регион Окло африканской страны Габон, над которой она имела власть как метрополия, оказался богат урановой рудой. Однако, добытый в Окло Уран имел очень необычный вид: он уже выглядел так, словно уже побывал в реакторе! «Неужели кто-то опередил их и использовал их Уран?!» Нет, на самом деле, они обнаружили одну из самых уникальных геологических структур, обнаруженных когда-либо, — ядерный реактор природного происхождения возрастом в два миллиарда лет.

Существует несколько различных типов урана, также известных как изотопы, но тот, который необходим для ядерных реакторов и бомб, — это Уран 235 (²³⁵U). Период полураспада этого изотопа составляет 700 миллионов лет, что означает, что каждые 700 миллионов лет половина ²³⁵U естественным образом радиоактивно распадается на торий 231. Но, стоит только пощекотать ²³⁵U медленно движущимся нейтроном, и это заставит его мгновенно распасться и вызовет цепную ядерную реакцию, также известную как реакция деления. Именно это и делает ²³⁵U таким особенным.

К счастью, существует много естественных источников происхождения нейтронного излучения, которое запускает эту реакцию, но такие нейтроны движутся слишком быстро, чтобы взаимодействовать с атомом ²³⁵U, а значит, должны быть замедлены извне. При помещении ²³⁵U в контрольный материал, такой как вода, нейтроны замедляются достаточно, чтобы быть поглощенными ²³⁵U. Так, он превращается в новый изотоп, называемый ²³⁶U. Данный изотоп очень нестабилен и быстро распадается на барий 141 (¹⁴¹B), криптон 92 (⁹²Kr) и три нейтрона высокой энергии. Как только эти нейтроны замедлятся, произойдет распад еще трех атомов ²³⁵U и так далее, что вызовет стремительную экспоненциальную цепную реакцию ядерного деления.

Мы продолжаем изучать волшебство преобразования энергии в ШИМ преобразователе. Почему волшебство? Теоретически, как мы убедились в предыдущей части, линейный стабилизатор, изначально по природе своей, переводит часть полезной энергии в тепло, делая КПД линейного стабилизатора менее 100%, что в принципе ожидаемо для технических систем. А в ШИМ преобразователе, теоретически, это происходит без потерь, ну чем не волшебство? ШИМ преобразователь, словно портной ножницами, нарезает своими ключами ткань энергии на лоскутки, а потом как швейная машинка сшивает фильтром лоскутки энергии в стройное платье - постоянную составляющую (ПС). 

Что такое ПС и как её получить? Давайте изучим!

Система машинного обучения, изначально созданная для ускорения вычислений, сегодня делает удивительные успехи на границах экспериментальной квантовой физики. Квантовый физик Марио Кренн помнит, как в начале 2016 года он сидел в кафе в Вене и просматривал компьютерные распечатки, пытаясь понять смысл того, что обнаружил MELVIN. MELVIN — написанный Кренном алгоритм машинного обучения, своего рода искусственный интеллект. Его задача — смешивать и сопоставлять строительные блоки стандартных квантовых экспериментов и находить решения новых проблем; он нашёл много интересного, но имело место и одно странное решение. К старту курса о глубоком и машинном обучении делимся переводом статьи о квантовых экспериментах при помощи ИИ.

«За несколько часов программа нашла решение, к которому мы, учёные — три экспериментатора и один теоретик — не могли прийти месяцами, — рассказывает Кренн. — День был сумасшедшим. Не мог поверить, что это произошло».

В освоении физики лабораторные эксперименты проясняют понятия гораздо лучше лекций. Но из-за пандемии у автора статьи, переводом которой мы делимся к старту флагманского курса о Data Science, уже больше года не было лабораторных занятий; при этом большинство экспериментов последнего курса физики требуют сложных, дорогих приборов. Но автору бросились в глаза эксперименты со спектроскопом, и он решил из подручных материалов сделать свой, недорогой цифровой спектрометр, а для анализа вывода прибора написал программу на Python.

Известно, что в зеркалах меняются право и лево. Но почему там не меняются верх и низ? Изменилось бы наше восприятие зеркал, если бы мы жили в нулевой гравитации? А если бы мы были морскими звёздами с пятью осями симметрии?

Эта история имеет лишь опосредованное отношение к IT. Но всё же имеет: с большой вероятностью не будет ошибочным предположение, что у 99,999 % IT-специалистов мониторы, присоединенные к компьютерам, плоские. А между ЖК-монитором и телевизором с плоским экраном сегодня уже нет большой разницы. И если бы история знала сослагательное наклонение, то был бы возможен такой вариант нашего будущего, в котором плоский телевизор не только в России, но и во всем мире называли бы «зерцалом Золотарева».

Научный метод, каким мы его знаем, формировался на протяжении тысяч лет в ходе преодоления череды философских кризисов. В этом посте я хочу рассказать про две величайшие проблемы в философии науки и вызовы, стоящие перед ней в настоящем.

Проблема неполной индукции

Знаменитый древнегреческий философ Аристотель в своем трактате «Аналитика» выделяет два вида возможных умозаключений - индуктивное и дедуктивное.

Дедуктивное умозаключение - это логический вывод о частных случаях исходя из общего правила. Индуктивное умозаключение - это логический вывод об общем правиле исходя из частных случаев.

Классическим примером дедукции, которую сам Аристотель называл силлогизм, является следующее рассуждение: все люди смертны (общее правило), Сократ - человек (частный случай), следовательно Сократ смертен (дедуктивный вывод).

Индукцию Аристотель делил на два вида: полную и неполную. Полная индукция - это вывод общего правила на основе свойств всех элементов множества, а неполная - это предположение об общем правиле на основе части элементов множества.

Согласно общепринятой теории фазовые соотношения в спектре звука не важны для восприятия тембра. Как выясняется, это справедливо лишь отчасти (для частот выше 200 Гц). Для звуков низкой частоты (менее сотни Гц) начинает работать другой механизм, в чем и предлагаю убедиться.

Попав в тень чуть зеленеющих лип, научные сотрудники первым долгом бросились к пестро раскрашенной будочке с надписью Пiв0 & H₂O.

- Пiв0 есть? - сиплым голосом осведомился Младший Научный Сотрудник.
- Пiв0 привезут к вечеру, - ответила женщина в будочке и почему-то обиделась.

Благодаря своему природному любопытству физики всегда были, беззаветно и "не просыхая", увлечены магией "Физики & Пiвa".