Наука: главные новости недели от «Образовача»

Шеф-редактор издания «Образовач» Александр Ершов еженедельно отбирает специально для TJ семь самых важных новостей из мира науки и технологий. В этом выпуске: информационный парадокс чёрных дыр, молекулы-фракталы и первые реально доступные экзоскелеты.

Создан полностью энергонезависимый экзоскелет

Учёные из Университета Северной Каролины и Университета Карнеги-Меллон разработали экзоскелет, который на семь процентов снижает энергию, затрачиваемую при ходьбе и беге, но при сам не требует никаких внешних источников энергии.

Он состоит из специальных ботинок, пружины и специальной муфты, которые действуют в параллели с ахилловым сухожилием и уменьшают нагрузку на икроножную мышцу. В муфте располагается храповик, устроенный таким образом, что позволяет натягиваться пружине лишь в те моменты, когда нога стоит на земле, а после отрыва свободно вращается. Это позволяет скомпенсировать потребность икроножной мышцы сопротивляться растяжению, что, по словам авторов разработки, является одним из немногих неэффективных моментов в эволюционно устоявшемся процессе ходьбы.

Математики отвергли исчезновение информации в чёрной дыре

Единственным параметром невращающейся, незаряженной чёрной дыры является её масса. Согласно квантовой теории, черная дыра испускает из себя потоки элементарных частиц. Это явление называется «излучением Хокинга». Когда некое тело попадает в черную дыру, то масса черной дыры изменяется. Через какое-то время, вследствии излучения Хокинга, чёрная дыра возвращается к исходной массе. Так как излучение Хокинга предполагается хаотично-тепловым, а сама черная дыра в итоге не меняется, то информация о теле считается утраченной.

Однако на самом деле информация в черных дырах исчезать не должна. По крайней мере, так утверждают профессор Деян Стойкович и его аспирант Аншул Саини из Университета Буффало, статья которых опубликована в последнем выпуске журнала Physical Review Letters. В новом исследовании были проанализированы корреляции между частицами в излучении Хокинга. Ранее считалось, что они достаточно малы и не вносят существенного вклада в норму матрицы. Вычисления Стойковича и Саини показали, что это не так.

С тех пор, как в 1970-ых Стивен Хокинг сформулировал «информационную проблему чёрных дыр», накопилось немало подходов к разрешению этого парадокса. Согласно одному из них, информация теряется и переживать по этому поводу не стоит. Противоречие с квантовой механикой снимается утверждением, что квантово-механическая теория просто неприменима в случае сверхсильных гравитационных полей. Согласно другому, информация «убегает» в самый последний момент существования черной дыры. Третий подход предполагает, что информация «утекает» и «складируется» в альтернативной Вселенной. Также существует мнение, что вся информация скапливается в частицах планковского размера. Если работа Стойковича и Саини будет принята физическим сообществом, то это будет важным шагом на пути согласования квантовой механики, термодинамики и общей теории относительности.

Кошки оказались любителями классической музыки

Португальские ветеринары обнаружили, что музыка может заметно снижать уровень стресса у кошек во время хирургической операции, однако далеко не всякое произведение для этого подходит.

Эксперимент проводили следующим образом. Во время проведения стерилизации на кошек надевали наушники, контрольной группе музыку не включали, а остальным в случайном порядке ставили двухминутные отрывки из «Адажио для струнного оркестра» Сэмюэла Барбера, «Thorn» певицы Натали Имбрульи и «Thunderstruck» группы AC/DC. Эксперимент повторяли на трех последовательных стадиях операции, измеряя частоту дыхания и диаметр зрачка.

Оказалось, что во всех случаях разница между экспериментальными и контрольной группой была статистически значима. При этом классическая и (в меньшей степени) поп-музыка оказывали на животных успокающее воздействие, а вот записи AC/DC — совсем наоборот.

«Умные» частицы научились чинить электронику

Индийские учёные научились автоматически «залечивать» дефекты в дорожках микросхем, используя для этого дисперсию частиц проводника. Под действием электрического поля, возникающего между краями дефекта, эти частицы выстраиваются в токопровоодящий мостик и устраняют дефект.

Учёные использовали два типа «лечащих» суспензий: медные микрочастицы, углеродные нанотрубки, или смесь первых и вторых. Микросхему предварительно помещали в полимерный каркас с полостями, повторяющими контуры дорожек, а затем пространство между микросхемой и каркасом заполняли этой суспензией.

Главной особенностью технологии является то, что частицы начинают двигаться только при появлении электрического поля, то есть только при наличии дефекта. Как только разрыв устранен, движущая сила исчезает, и суспензия опять переходит в «режим ожидания».

Оранжевый назвали главным цветом живописи

Основным цветом европейской живописи на протяжении всей её истории был оранжевый. К такому выводу пришёл аспирант Каролинского университета Мартин Белландер, который опубликовал свое мини-исследдование в личном блоге.

Он использовал 120 тысяч картин, написанных в промежутке между 1250 и 2010 годами. Источниками изображений стали ресурсы BBC, Google Art Project, Wikiart, Wikimedia и сайты музеев со свободным доступом к галерее.

Оказалось, что до недавних пор в истории искусства преобладал именно оранжевый цвет. Однако сначала XX века все большую популярность стал набирать голубой, что хорошо заметно на диаграмме, составленной ученым. Возможно, тенденция связана с тем, что до конца XIX века синий пигмент для красок очень дорогим и редким. Его единственными природными источниками были ляпис-лазурь и ультрамарин. Только в 1830-40-х годах химикам удалось синтезировать синий анилиновый краситель, а в крупных масштабах его начали использовать как раз в начале XX века.

В Австрии откопали скелет османского боевого верблюда XVII века

В конце XVII века Вену осаждала армия Османской империи: именно так в Центральную Европу впервые за долгое время могли попасть верблюды. Скелет, доставшийся в этот раз археологам, находился в практически идеальном состоянии, поэтому им удалось восстановить его происхождение во всех подробностях.

Верблюда нашли в подвале городской таверны XVII века в австрийском городе Тульн-на-Дунае. Более точную датировку — около 1690 года — удалось установить по двум находкам: монете «Rechenpfenning» и свинцовому пузырьку для лекарства со штампом венской аптеки. То, что верблюд был «целый и невредимый», говорит о том, что хоронили его местные жители, а не османские солдаты, которые бы его просто съели, как обычно делали с павшим скотом. Из этого ученые делают вывод, что верблюд при жизни достался горожанам Тульна до или во время отступления османов после их разгрома в Венской битве 1683 года. Ученым удалось установить даже то, кем были его родители и на какой службе он был в армии турок. Подробнее об этом можно прочитать здесь.

Химики синтезировали молекулу-фрактал в форме треугольника Серпинского

Треугольник Серпинского — фрактальная структура, построить которую можно так: из равностороннего треугольника вырезается меньший треугольник, с вершинами на середине стороны исходного. Затем та же операция производится с получившимися тремя равносторонними треугольниками и так до бесконечности.

Молекулу очень похожей структуры как раз удалось создать химикам из Германии и Китая. В качестве строительных блоков они использовали органические молекулы небольших размеров, самоорганизующиеся благодаря водородным связям и взаимодействиям между атомами галогенов.