Журнал «Компьютерра» № 34 от 18 сентября 2007 года

Многие физики считают, что за переход от квантового к классическому поведению ответственно неизбежное и постоянное взаимодействие объектов со своим окружением, что приводит к так называемому коллапсу волновых функций, то есть к разладу тонких квантовых взаимосвязей внутри объекта. Именно это пока плохо описываемое взаимодействие и мешает практически реализовать квантовый компьютер разумных размеров. Другие специалисты утверждают, что за переход к классике ответственно хоть и относительно слабое, но все же существенное гравитационное взаимодействие. Благо квантовой теории гравитации до сих пор не создано, и поэтому опровергнуть эту гипотезу трудно. Есть и другие точки зрения.

А что же его величество эксперимент, который позволил бы выбрать из разных теорий верную? К сожалению, тут, несмотря на быстрый прогресс технологий, дела обстоят неважно. Слишком трудно подобрать для подобных экспериментов достаточно простую для теоретического анализа систему, реализовать ее технически и надежно исключить все мешающие взаимодействия. Но, возможно, скоро ситуация изменится.

Израильские ученые предложили поработать с осциллятором Дуффинга. Этот простейший осциллятор (то есть грузик на пружинке) с трением и кубической нелинейностью в возвращающей силе колеблется благодаря гармонической вынуждающей силе.

Осциллятор Дуффинга хорошо изучен и, несмотря на свою простоту, может демонстрировать весьма замысловатое поведение. Его колебания могут быть, например, хаотическими. В определенных условиях классический осциллятор Дуффинга имеет два устойчивых режима колебаний, между которыми он не может переключиться. Однако в тех же условиях его квантовый аналог способен мигрировать между режимами и колебаться в промежуточных состояниях. Это резкое различие в колебаниях осциллятора поможет уверенно различать квантовое и классическое поведение объекта и проследить за переходом между ними.

Оценки показывают, что подобный осциллятор можно реализовать, закрепив концы нановолокна весом 10—21 кг и вынуждая его колебаться – например, поместив волокно между обкладками конденсатора с периодически меняющимся на них напряжением. Такое волокно, охлажденное до 10 миллиградусов выше абсолютного нуля, должно демонстрировать квантовое поведение. Тогда, меняя температуру или другие параметры системы, можно будет детально проследить за таинственным переходом между ее классическим и квантовым поведением. Теперь остается надеяться, что найдется группа опытных экспериментаторов, которая возьмется за эту вроде бы вполне разрешимую, но весьма непростую задачу. Их измерения, возможно, прольют свет на одну из самых загадочных и важных проблем современной физики. ГА

Ученые из Смитсоновской астрофизической обсерватории в Кембридже предположили, что у черной дыры, которая верховодит в ядре нашей Галактики, еще недавно был спутник – другая черная дыра меньших размеров.

К таким выводам астрономы пришли, изучив десяток звезд, у которых обнаружилась сверхвысокая скорость движения относительно центра Галактики. У некоторых из них скорость достигает четырех тысяч километров в секунду – так разогнать далеко не мелкие светила под силу только сверхмассивной черной дыре. Все десять звезд наверняка покинут нашу Галактику, так как теперь их полету ничто не помешает.

По сути, исследуемые звезды совершили возле ядра Млечного пути тот же маневр, который используется нами в Солнечной системе: дабы придать межпланетным зондам нужную скорость, их траекторию прокладывают так, чтобы аппараты сближались с планетами и разгонялись за счет их гравитационного поля. Проследив направление движения звезд и расстояние до галактического ядра, астрономы провели расчеты и подготовили сценарии случившегося для каждой звезды.

По одной из версий обнаруженные «торопыги» когда-то входили в двойные системы. Когда пара светил приближалась на очень малое расстояние к черной дыре, двойная система разрывалась, при этом одна из звезд пропадала за горизонтом событий, а вторая приобретала гигантский импульс и улетала прочь.

Интересен, однако, и альтернативный сценарий, который подходит для половины из рассмотренных объектов. Все они были выброшены из ядра Галактики примерно в одно время, сто двадцать миллионов лет назад. Как полагает группа кембриджских ученых под руководством Уоррена Брауна (Warren Brown), несколько десятков звезд, включая пять обнаруженных, могли быть выброшены из ядра в ходе поглощения центральной черной дырой своего спутника, черной дыры средних размеров.

Эта гипотеза о некогда существовавшей в центре Галактики двойной системе черных дыр будет, конечно, не раз проверяться. Для этого, в частности, нужно найти еще несколько «быстрых» звезд, получивших импульс те же самые 120 млн. лет назад. АБ

Галактион Андреев

Александр Бумагин

Евгений Гордеев

Артем Захаров

Евгений Золотов

Алексей Капицын

Сергей Кириенко

Денис Коновальчик

Игорь Куксов

Алексей Левин

Алексей Носов

Иван Прохоров

Алексей Раевский

Дмитрий Шабанов

Молекулы, которые изменили мир

Автор: Евгений Гордеев

Американский химик Рэй Гигер (Ray Giguere) и музейщик Джон Вебер (John Weber) организовали в колледже Скидмора (штат Нью-Йорк) выставку, посвященную десяти органическим молекулам, оказавшим наибольшее влияние на материальную культуру и образ жизни человечества. Для наглядности каждую молекулу связали с определенным десятилетием XX столетия.

Первой в хронологическом списке стоит молекула аспирина. Ацетилсалициловую кислоту впервые получил страсбургский химик Чарльз Герхард в 1853 году. Но прошло еще сорок четыре года, прежде чем Феликс Хоффман, сотрудник фармацевтической компании Bayer, сделал аспирин обезболивающим средством, пригодным для медицинского применения. В 1899 году Bayer начала производство этого препарата, а в 1950-м аспирин был внесен в Книгу рекордов Гиннеса как самое распространенное обезболивающее средство в мире. И лишь в 1982 году английский фармаколог Джон Вейн получил Нобелевскую премию по физиологии и медицине "за открытия в области простагландинов и родственных им биологически активных веществ".

Простагландины – это биологически активные липиды, усиливающие воспалительную реакцию. В своей работе Вейн объяснил механизмы влияния ацетилсалициловой кислоты на образование простагландинов в организме человека и причины противовоспалительного действия аспирина.

Герой следующего десятилетия – изооктан, предельный углеводород, использующийся в качестве антидетонационной присадки к бензину. Именно для изооктана так называемое октановое число принимают равным сотне. Увеличение октанового числа улучшает эксплуатационные качества бензина: повышает срок службы двигателя и препятствует снижению его мощности. Изооктан стал важным компонентом топлива на заре автомобилестроения, остается он таковым и сейчас.

Звездой 1920-х скидморские ученые признали пенициллин, первый лактамный антибиотик, который «случайно» в 1928 году открыл английский микробиолог Александр Флеминг. История гласит, что как-то раз Флеминг заметил в давно не мытых лабораторных чашках с колониями стафилококков загрязнения плесневыми грибками Penicillium, причем вокруг пятен плесени бактерии не размножались. Позже выяснилось, что «бульон», сделанный из этих грибков, тоже обладает антибактериальной активностью. Первоначально «бульон» и назывался пенициллином. Спустя несколько лет благодаря усилиям соотечественников Флеминга – биохимика Эрнста Чейна и патолога Хауарда Флори – пенициллин удалось выделить в чистом виде и внедрить в клиническую практику. Пенициллин нарушает процесс формирования бактериальных клеточных стенок, что приводит к разрушению болезнетворных микроорганизмов. В 1945 году Флеминг, Флори и Чейн были удостоены Нобелевской премии "за открытие пенициллина и его терапевтического действия при инфекционных болезнях".