Образовательный блог МТИ

Наименования больших чисел

Для удобства чтения и запоминания больших чисел цифры их разбивают на так называемые классы: справа отделяют три цифры (первый класс), затем еще три (второй класс) и т. д. Последний класс может иметь три, две или одну цифру. Между классами обычно оставляется небольшой пробел.

Например, число 35461298 записывают так: 35 461 298. Здесь 298 — первый класс, 461 — второй, 35 — третий. Каждая из цифр класса называетсяразрядом; счет разрядов также идет справа. Например, в первом классе 298 цифра 8 составляет первый разряд, 9 — второй, 2 — третий. В последнем классе может быть три, два разряда (в нашем примере: 5 — первый разряд, 3 — второй) или один.

Первый класс дает число единиц, второй — тысяч, третий — миллионов; сообразно с этим число 35 461 298 читается: тридцать пять миллионов четыреста шестьдесят одна тысяча двести девяносто восемь. Поэтому говорят, что единица второго класса есть тысяча; единица третьего класса — миллион.

Единица четвертого класса называется миллиардом или, иначе, биллионом (1 миллиард = 1000 миллионов). Единица пятого класса называется триллионом (1 триллион = 1000 биллионов или 1000 миллиардов).

Единицы шестого, седьмого, восьмого и т. д. классов (каждая в 1000 раз больше предшествующей) называются квадриллионом, квинтиллионом, секстиллионом, септиллионом и т. д.

Пример. 12 021 306 200 000 читается: двенадцать триллионов двадцать один миллиард триста шесть миллионов двести тысяч.

По материалам www.mathworld.ru

Полимер с уникальной способностью к самовосстановлению

Любой знает, что рано или поздно порез на коже затягивается, сломанная кость срастается, чего нельзя сказать на поцарапанной краске на крыле машины или летательного аппарата. Специалисты по химии материалов давно разрабатывают материалы, способные к самовосстановлению; такие материалы должны отличаться увеличенным сроком годности, а также облегчать процесс ремонта или починки изделий или покрытий, изготовленных из них.

Исследователи получили полимер, структурные звенья которого были поперечно сшиты тритиокарбонатными фрагментами. Самопроизвольное объединение двух полимерных фрагментов, за счет инициируемого ультрафиолетовым облучением сшивания полимерных нитей, может протекать как в растворе, так и при повреждении «куска» нового материала.

Криштоф Матяжевский (Krzysztof Matyjaszewski) с соавторами из Университета Карнеги Меллон (Питтсбург, США) и Университета Киюши (Япония) получили полимер, способный к самовосстановлению при облучении ультрафиолетом, причем цикл повреждение-восстановление может проходить несколько раз.

Как уверяют исследователи, полученный ими полимер является первым материалом, в котором осуществляется многократное образование разрушаемых ковалентных связей таким образом, что могут «срастись» даже два полностью разъединенных куска материала.

Ряд разработанных ранее самовосстанавливающихся материалов содержали капсулы, которые, повреждаясь при разрыве материала, выпускали восстанавливающие структуру полимера химические вещества, однако при реализации такого подхода каждая капсула может использоваться для восстановления полимера лишь единожды. Ряд других материалов может самовосстанавливаться несколько раз подряд, однако, так как это происходит за счет восстановления ион-ионного взаимодействия или сетки водородных связей, такие материалы обычно отличаются небольшой прочностью.

Новый полимерный материал, созданный исследователями из США и Японии, отличается от вышеупомянутых систем в лучшую сторону тем, что он обладает достаточной прочностью на разрыв, и, при этом может подвергаться неоднократному восстановлению. Секрет нового материала заключается в том, что нити этого полимера сшиты с помощью тритиокарбонатных фрагментов.

Тритиокарбонатные фрагменты могут реструктурироваться при облучении ультрафиолетом. В результате облучения в тритиокарбонате разрушается связь углерод-сера, что приводит к образованию радикалов, которые затем быстро атакуют другую тритиокарбонатную группу, регенерируя связь углерод-сера, образуя дополнительные радикалы. Инициированная ультрафиолетом реакция останавливается при встрече и рекомбинации двух радикалов.

Исследователям удалось наблюдать УФ-инициированное восстановление полимера, даже разрезанного на два отдельных фрагмента, при этом восстановление протекало и при погружении разрезанных частей полимера в жидкость, так и вне жидкости — во втором случае просто плотно сжать края поврежденного полимера и облучить их. Края поврежденного полимера быстро срастались за счет протекания радикального процесса, описанного выше.

Самовосстановление полимера может протекать даже эффектнее — если измельчить кусок полимера, сжать эти небольшие фрагменты друг с другом и облучить, они образуют единый кусок полимера, форма которого соответствует форме камеры, в которой проходило сжатие фрагментов и их облучение. Благодаря химизму процесс самовосстановления одного и того же образца полимера может быть проведен неоднократно. Дополнительной положительной чертой нового полимерного материала является и о, что он практически безопасен с экологической точки зрения.

По материалам www.chemport.ru

Ученые предложили методику обработки поверхности при помощи вихревого лазера

Как показали исследования ученых из Японии, создавать тонкие микроиглы высотой более 10 мкм и диаметром менее 0,3 мкм на поверхности металла можно при помощи всего нескольких импульсов лазерного излучения. Созданные ими в рамках эксперимента матрицы таких микроигл могут применяться в роли электродов в самых разных практических областях.

Вихревой лазер ранее использовался в основном при создании таких инструментов, как оптический пинцет, а также в ряде других оптических приборов. Характерной особенностью таких лазеров является кольцеобразный профиль интенсивности излучения и орбитальный угловой момент, вызванный сингулярностью фазы. На основе этих особенностей группа ученых из Chiba University (Япония) предложила новую сферу применения вихревых лазеров — обработка поверхности металлов для создания специфической нанотекстуры.

В доказательство своих слов группа продемонстрировала поверхность с периодически расположенными микроиглами, созданную при помощи вихревого лазера с круговой поляризацией. Металлические микроиглы формируются при помощи всего нескольких импульсов вихревого лазерного излучения с длиной волны 1064 нм и энергией порядка 2 мДж. Продолжительность одного импульса на эксперименте составляла 30 нс. Высота полученных микроигл составляла не менее 10 мкм (увеличиваясь постепенно при увеличении числа импульсов), а диаметр острия — порядка 0,3 мкм. Контролировался процесс при помощи микроскопа софокусного лазерного сканирования с пространственным разрешением около 0,02 мкм. Как было отмечено выше, помимо отдельной микроиглы, на эксперименте была представлена матрица периодически расположенных микроигл размером 5 на 6. Детально описание работы приведено на страницах он-лайн издания SPIE Newsroom. Там ученые дали подробное описание собранной ими установки, а также небольшую теоретическую базу для обоснования результатов эксперимента.

Ранее ученым уже удавалось создавать подобные массивы при помощи других технологий производства. Однако их формирование требовало строгого соблюдения последовательности химических реакций, занимавших определенное время. Помимо времени, требовались и дополнительные траты на «промежуточные» вещества, необходимые для завершения процесса. В отличие от старых методов, новая технология значительно ускоряет и удешевляет процесс производства.

Разработка имеет самое прямое практическое применение. В частности, созданная матрица может использоваться в качестве массива наноэлектродов для формирования изображений, а также для производства энергосберегающих экранов, работающих по принципу полевой эмиссии. Кроме того, они могут применяться в биомедицинских наноэлектромеханических системах. Последующие исследования группа ученых планирует сосредоточить именно на аспектах практического применения своего ноу-хау.

Массив микроигл, сформированный при помощи вихревого лазера.

По материалам  www.sci-lib.com

Ученым удалось вывести кур, которые не являются переносчиками птичьего гриппа

Группа учёных из Кембриджского и Эдинбургского университетов, а также Управления ветеринарных лабораторий Великобритании вывели генетически модифицированных кур, которые не могут выступать переносчиками вируса птичьего гриппа.

Животные имеют дополнительный участок ДНК. Этот синтетический фрагмент вызывает производство небольших молекул РНК, которые выполняют роль ловушки: они имитируют часть генома, которая присутствует у всехвирусов гриппа сероварианта А и отвечает за их репликацию. Обманутым вирусам кажется, что они нормальным образом размножаются, но в действительности это совсем не так, пишет Компьюлента.

Эксперименты показали, что ГМ-куры могли заражаться птичьим гриппом и даже болеть, но не передавали вирус другим особям, в том числе обычным.

Исследователи считают, что это только первый шаг на пути к созданию генетически модифицированной птицы, а также свиней и прочей домашней живности, обладающей завидной резистентностью ко всем инфекциям и не нуждающейся в вакцинации. Соответственно, вероятность того, что вирус животных нападёт на людей, тоже резко уменьшится.

Результаты исследования опубликованы в журнале Science.

По материалам www.sbio.info

Индийская поместная нумерация

В различных областях Индии существовали разнообразные системы нумерации. Одна из них распространилась по всему миру и в настоящее время является общепринятой. В ней цифры имели вид начальных букв соответствующих числительных на древнеиндийском языке — санскрите (алфавит «девангари»).

Первоначально этими знаками представлялись числа 1, 2, 3, ..., 9, 10, 20, 30, ..., 90, 100, 1000; с их помощью записывались другие числа. Впоследствии был введен особый знак (жирная точка, кружок) для указания пустующего разряда; знаки для чисел, больших 9, вышли из употребления, и нумерация «девангари» превратилась в десятичную поместную систему. Как и когда совершился этот переход — до сих пор неизвестно.

К середине VIII в. позиционная система нумерации получает в Индии широкое применение. Примерно в это время она проникает и в другие страны (Индокитай, Китай, Тибет, Иран и др.). Решающую роль в распространении индийской нумерации в арабских странах сыграло руководство, составленное в начале IX в. Мухаммедом из Хорезма. Оно было переведено в Западной Европе на латинский язык в XII в. В XIII в. индийская нумерация получает преобладание в Италии. В других странах Западной Европы она утверждается в XVI в. Европейцы, заимствовавшие индийскую нумерацию от арабов, называли ее арабской. Это исторически неправильное название удерживается и поныне.

Из арабского языка заимствовано и слово «цифра» (по-арабски «сыфр»), означающее буквально «пустое место» (перевод санскритского слова «сунья», имеющего тот же смысл).

Это слово первоначально употреблялось для наименования знака пустующего разряда и этот смысл сохраняло еще в XVIII в., хотя уже в XV в. появился латинский термин «нуль».

Форма индийских цифр претерпевала многообразные из

менения. Та форма, в которой мы их пишем, установилась вXVI в.

По материалам www.mathworld.ru

 

 

 

 

 

 

 

 

Новый химический элемент будет назван в честь Коперника

Новый и самый тяжелый элемент периодической таблицы химических элементов полчит имя «copernicium» (коперникий) в честь астронома Николая Коперника.

«Мы хотим почтить память выдающегося ученого, изменившего наш взгляд на мир», пояснил выбор названия элемента Сигурд Хофманн, глава команды ученых, открывших элемент в Центре исследования тяжелых ионов GSI Гельмгольца в Германии. Напомним, что Коперник (1473–1543) открыл факт вращения Земли вокруг Солнца, тем самым проложив путь современному мировоззрению.

Элемент под номером 112 (теперь «Cp») был открыт 13 лет назад после бомбардировки свинцовой мишени ионами цинка в ускорителе частиц упомянутого центра.

Но так как за доли секунды новый элемент распадается, его существование требовалось доказать. И для доказательства необходимо было использовать невероятно скоростные и чувствительные методы анализа. Соответствующие эксперименты проводила команда из 21 исследователя из Германии, Финляндии, России и Словакии.

Тем не менее, Международный союз теоретической и прикладной химии лишь пару недель назад официально признал открытие. Официальное название элемента будет утверждено союзом в течение шести месяцев (это необходимо для того, чтобы научное сообщество могло обсудить название и в случае необходимости представить альтернативу).

С 1981 года эксперименты на ускорителе в Центре исследования тяжелых ионов позволили открыть 6 химических элементов с атомными числами от 107 до 112.

Ученые создали робота с мозгом крысы

Ученые из США создали робота, мозг которого состоит из нейронов крысы, сообщает AFP. Живой мозг Гордона (Gordon), как создатели создатели назвали робота, взаимодействует с механическим телом по Bluetooth.

Нейроны (от 50 до 100 тысяч), составляющие мозг Гордона, были выделены из эмбриона крысы, отделены друг от друга с помощью ферментной обработки и помещены в камеру с питательной средой, где поддерживается оптимальная для функционирования нервных клеток температура. В камере также находится сеть из 60 электродов, которые выполняют роль передатчика между живыми и механическими элементами робота. Электрический импульс, полученный от нейронов, с помощью электродов преобразуется в сигнал, который заставляет работать те или иные структуры Гордона.

В течение 24 часов после того, как нейроны были «вложены» в голову Гордона, между ними начали образовываться многочисленные связи. Через неделю ученые отметили появление активности, напоминающей активность мозга животного.

По словам Кевина Ворвика (Kevin Warwick) из Университета Ридинга, одного из создателей робота, Гордон способен самостоятельно обучаться. Он не получает внешних команд от человека или компьютера на выполнение какого-либо действия. Сейчас исследователи пытаются разработать оптимальную технологию обучения робота. В частности, они используют химические вещества, блокирующие или, наоборот, стимулирующие прохождение нервного импульса по тому или иному пути.

Создатели Гордона вырастили несколько различных «мозгов» для робота. Помещая их в Гордона, они могут менять его «личность». По словам Ворвика, отличия между вариантами «мозга» хорошо заметны. Один набор нейронов «обучаем» и хорошо реагирует на факторы окружающей среды, другой можно назвать упрямым.

Цель эксперимента по созданию биоробота — изучение механизмов хранения воспоминаний в мозгу. Кроме того, ученые надеются, что наблюдения за совместной работой нейронов «мозга» Гордона могут оказаться полезными для разработки лечения нейродегенеративных заболеваний, таких как болезнь Паркинсона или Альцгеймера.

Создатели Гордона сомневаются, что в будущем они смогут модифицировать робота, заменив крысиные нейроны на нейроны человека. Скорее всего, организации, контролирующие этичность научных исследований, не позволят использовать клетки человека, считает Ворвик. По его мнению, это ограничение не умаляет ценности работы, так как ученый считает, что различие между мозгом крысы и человека определяются, прежде всего, количеством нейронов. Так, крысиный мозг состоит приблизительно из одного миллиона нейронов, а мозг человека — из ста миллиардов.

По материалам www.securitylab.ru

Прогноз погоды: Грозы и выбросы антивещества

Гамма-лучи из далеких галактик? Возможно, следует поискать поближе. Ученые полагают, что источниками излучения, фиксируемого космическим гамма-телескопом Ферми, а также пучков антиматерии, являются обыкновенные земные грозы.

В 2009 году исследователи объявили, что космический гамма-телескоп Ферми, запущенный NASA, обнаружил гамма-лучи, появление которых было вызвано аннигиляцией антиматерии, порожденной молнией.

Теперь, после дополнительного анализа гамма-сигналов, производимых полученными в земных условиях позитронами (античастицами электронов), Майкл С. Бриггс (Michael S. Briggs) из Университета Алабамы и его коллеги считают, что для появления пучков античастиц не требуются какие-либо особые условия. Бриггс представил полученные данные на пресс-конференции Американского астрономического общества, прошедшей 10 января. Подробный отчет готовится к публикации в следующем номере Geophysical Research Letters.

«Идея о том, что любая земная гроза служит источником антиматерии, кажется пришедшей из научной фантастики, — комментирует Стивен Каммер (Steven Cummer) из Университета Дюка, не принимавший участия в исследовании. — Наша планета запускает в космос антивещество и, вероятно, делала это на протяжении сотен миллионов лет, а мы только сейчас узнаем об этом...»

По словам Бриггса, позитроны и электроны в грозовом облаке образуют гамма-вспышки — короткие выбросы гамма-излучения (Природа гамма-вспышек, которые наблюдаются с 1990-х годов, все еще недостаточно изучена). Когда позитроны встречаются с электронами, они аннигилируют, производя гамма-лучи с определенной удельной энергией: 511 000 электрон-вольт.

Телескоп Ферми, как правило, находился как раз над грозой, когда фиксировал гамма-лучи с такой удельной энергией. Но в четырех случаях ближайшие грозы бушевали в тысячах километров от того района, над которым находился спутник.

Например, 14 декабря 2009 года гамма-телескоп наблюдал область над Египтом, а единственную активную на тот момент грозу можно было обнаружить в Замбии, в 4500 км к югу. Гроза была вне зоны видимости телескопа Ферми, одна ко он зафиксировал гамма-лучи, характеристики которых соответствовали аннигиляции позитронов и электронов. Гамма-сигнал длился 30 миллисекунд и оказался самым продолжительным из всех записанных подобных сигналов земного происхождения.

Группа Бриггса предполагает, что электроны и позитроны, рожденные грозой в Замбии, отправились в космос вдоль линий магнитного поля Земли, чтобы достигнуть гамма-телескопа. Многие из них аннигилировали с электронами спутника сразу же, послужив источником мощной вспышки гамма-излучения, но некоторые миновали гамма-телескоп и лишь 23 миллисекунды спустя вернулись назад в результате магнитного отражения, чтобы вызвать вторую вспышку гамма-излучения.

Открытые пучки антиматерии «предоставляют нам важные сведения, которые можно использовать для создания целостной картины происходящего во время зарождения и распространения молний», — сказал Каммер.

По материалам www.popmech.ru

Ученые обнаружили останки древнейшей звезды

Астрономы обнаружили газ, оставшийся от древнейшей звезды, сообщается в пресс-релизе на сайте Кембриджского института астрономии, сотрудники которого проводили исследование. Как ожидается, полученные данные помогут узнать, как во Вселенной, первоначально состоявшей из легких элементов, в основном водорода и гелия, появились более тяжелые — кислород, железо и углерод.

Ученые из Кембриджа проводили исследование совместно с коллегами из Калифорнийского технологического института. Астрономы при помощи света, излучаемого квазарами, обнаружили останки звезды, которые образовались в результате взрыва, произошедшего в первый миллиард лет существования Вселенной.

По словам руководителя проекта Макса Петтини, количество углерода по отношению к железу в облаке газа было в 35 раз больше, чем у Солнца. «Это позволяет нам сделать вывод, что газ был выпущен звездой в 25 раз больше Солнца, которая первоначально состояла только из водорода и гелия», — заявил Петтини.

Астрономы надеются, что результаты их исследования помогут в изучении так называемых «темных веков» — периода в полмиллиарда лет после Большого взрыва (около 13,7 миллиарда лет назад) и до образования первых звезд. Изучение этого отрезка времени затруднено тем, что газ, заполнявший Вселенную, не пропускает свет и инфракрасное излучение.

Схематическое изображение возникновения Вселенной.

По материалам www.lenta.ru

Свет в мозгу: Нейро-оптоволокно

Целый ряд работ показывает странную способность нейронов испускать, поглощать — и проводить фотоны. Какую же роль играет эта способность в работе нашего мозга? Не являются ли они источником того, что каждый из нас привык называть кратким словом — «я»?

В последние годы растет число свидетельств тому, что фотоны играют важную роль в некоторых базовых процессах функционирования клетки. Обычно эти исследования проводят, изолировав живую ткань от внешних источников излучения, и наблюдая за происходящим. Они и показывают: подавляющее большинство клеток, если не все, излучают фотоны.

Высказываются гипотезы о том, что фотоны эти клетки могут использовать для коммуникаций. На этот счет имеются вполне достоверные свидетельства — по крайней мере, для некоторых бактерий, клеток растений и почек животных. Показано подобное и для нейронов головного мозга крыс. В начале 2010 г. было показано, что у тех же крыс спинномозговые нейроны способны проводить свет, как оптоволокно. Возникает закономерный вопрос: не используют ли нервные клетки свет, как еще один способ коммуникаций, помимо обычных импульсов? Может, это просто побочный продукт? Тот факт, что нейроны испускают фотоны, еще не означает, что они способны их «получать» и обрабатывать.

И вот недавно иранские ученые во главе с Вахидом Салари (Vahid Salari) высказали крайне интересную гипотезу о том, какую роль играют фотоны в работе мозга. Они начинают с замечания о том, что вообще множество нейронов содержат биомолекулы, несущие светочувствительные компоненты — скажем, порфириновые, пиридиновые, флавиновые кольца, ароматические аминокислоты. Основные «энергостанции» клетки, митохондрии, содержат несколько эффективно поглощающих фотоны липидных хромофоров. Фотоны способны поглощать и другие клеточные структуры — мембраны, жидкости и так далее, иначе клетки были б совершенно прозрачны. С учетом этого, ученые замечают, что было бы странным, если б фотоны НЕ оказывали никакого влияния на жизнь клетки.

По мнению ученых, в клетке может существовать механизм улавливания и передачи фотонов в нужные ее участки. «Оптоволокном» в этом случае выступает система белков-микротрубочек, формирующих внутренний «скелет» клетки, который обеспечивает не только динамику ее формы, но и создает «транспортные магистрали», вдоль которых по необходимости перемещаются различные органеллы клетки.

Фотоны, попавшие в такую микротрубочку нейрона в одной ее части, могут передаваться дальше, неся с собой определенный сигнал и позволяя нейрону координировать свою активность с нейронами в других частях мозга. По крайней мере, такая система работала бы эффективнее, чем обычная для электронов передача мембранной разницы потенциалов — та передает сигнал недостаточно быстро для подобной задачи. А между тем синхронизация активности нейронов в удаленных частях мозга действительно существует, и объяснить ее иначе пока не удается.

К слову, иранские ученые — далеко не первые, кто предположил некую особую роль, которую могут играть микротрубочки в работе мозга. Еще 15 лет назад знаменитый Роджер Пенроуз (Roger Penrose) — мы как-то раскрывали и другие его идеи относительно черных дыр («Без горизонта») и множественности миров («Циклическая Вселенная») — так вот, Пенроуз высказал довольно спорное мнение о том, что сознание есть продукт квантовомеханических процессов, протекающих в нейронах головного мозга.

По его мнению (гипотеза называется «квантовое сознание»), явления классической физики неспособны породить всю сложность человеческого мышления, и в нем обязательно должны играть значительную роль квантовомеханические процессы и явления. И в качестве поля, на котором эти процессы развиваются, Пенроуз как раз назвал микротрубочки нервных клеток. Отсюда легко сделать следующий шаг и решить, что именно квантовомеханическое поведение фотонов в микротрубочках — источник нашего сознания. Но мы, пожалуй, остережемся от таких неполитичных заявлений.

По материалам www.popmech.ru

Поступить в МТИ