концепция науки

Наука vs Религия

BrainBridge представили концепцию пересадки головы

BrainBridge представили систему пересадки головы с последующей реабилитацией. Хотя, точнее это будет назвать пересадкой тела. У более молодого донора с мертвым мозгом берется все тело и сращивается с головой реципиента, у которого тело было предварительно удалено. Операции производятся одновременно с помощью роботов-хирургов. Тела охлаждаются до температуры 5 градусов Цельсия, при этом используется кастомная плазма. Для сращения нервов и формирования новых нервных связей между головой и новым телом в месте сращения на позвоночнике помещается специальный электронный имплант. Кроме того, производится полная трансплантация лица со всеми тканями и нижней челюстью от молодого донора старому реципиенту.

После этого всего реципиент месяц проводит в коме под постоянным наблюдением, а дальше начинается процесс реабилитации.

Интуиция, спонтанность принятия решений и другие малопонятные умственные процессы оставляют простор для спекуляций на тему квантовой природы человеческого сознания.

Новая работа китайских учёных показывает, что нервная ткань человеческого мозга совместима с квантовыми явлениями.

Подчеркнём, учёные не открыли и не зафиксировали квантовых процессов в мозге. Они лишь определили физическую осуществимость квантовых явлений в живой нервной ткани.

Как поясняют учёные: «Сознание в мозге зависит от синхронизированной активности миллионов нейронов, но механизм, ответственный за организацию такой синхронизации, остаётся неуловимым. В этом исследовании мы используем квантовую электродинамику резонатора для изучения генерации запутанных двойных фотонов посредством каскадного излучения в спектре колебаний С-Н-связей в хвостах липидных молекул».

Углерод-водородные связи, о которых говорят исследователи, находятся в изолирующей оболочке аксонов (в «хвостах» нейронов, передающих нервный импульс другим нейронам). Эта миелиновая оболочка может быть представлена в виде условного полого цилиндра. Цилиндр может служить резонатором, который способен усиливать рождённые в нейронах инфракрасные фотоны. Этим учёные обосновывают возможность перехода от квантового микроуровня (от молекул и атомов) до макроуровня живых клеток и клеточных процессов (биохимии).

...

Импровизированные резонаторы в виде миелиновых оболочек способны не только усиливать, но также запутывать пары фотонов — придавать им одну и туже волновую функцию. Затем плазма и протекающие в мозге биохимические реакции разносят связанные фотоны по всему мозгу, что может создавать механизм глобальной синхронизации мыслительных процессов. Это ещё не открытие этого неуловимого механизма, но вполне объясняющая его работу концепция.

Отсюда:

https://3dnews.ru/1109230/uchyonie-dokazali-vozmognost-neyronov-mozga-cheloveka-ispuskat-zaputannie-fotoni

Их источник:

https://journals.aps.org/pre/abstract/10.1103/PhysRevE.110.024402

Учёные вырастили крошечный человеческий мозг с подключением к ПК — он быстро научился решать уравнения и различать людей по голосу

Новая работа с живыми клетками человеческого мозга показала перспективность объединения живых тканей с компьютером. Колония живых нейронов обучалась быстрее искусственных моделей с почти таким же результатом. Если отбросить вопрос с этикой, до проблем с которой пока далеко, живые клетки человеческого мозга могут превзойти современные и будущие нейронные сети, работающие на кремниевых чипах, как по производительности, так и по экономическим соображениям.

С помощью стволовых клеток учёные вырастили так называемый органоид мозга — объёмную колонию клеток, повторяющих структуру нейронов и их связей в мозге. Это не первый и наверняка не последний эксперимент с живыми клетками, позаимствованными у человека. Ранее органоид мозга, например, научили игре в «Понг», с чем он успешно справился. В таких исследованиях самым сложным бывает донести информацию до «мозга» и считать её.

Группа профессора Го Фэня из Университета штата Индиана в Блумингтоне (США) предложила достаточно простое решение — они вырастили органоид на высокоплотном массиве электродов. Электроды, а это, по сути, компьютерный интерфейс, вносили данные в клетки «мозга» и считывали результат его последующей активности. Тем самым на практике была реализована такая архитектура спайковой (импульсной) нейросети, как резервуарная. Что происходило в массиве нейронов, учёным было неизвестно, но условно живая модель показала способность к быстрому обучению и расчётам.

Живой искусственный «мозг» был не такой точный, как искусственные нейронные сети с длинной цепью элементов краткосрочной памяти, но каждая из этих сетей прошла 50 этапов обучения. Сеть Brainoware достигла почти таких же результатов менее чем за 10 % времени обучения, потраченного на обучение искусственных цепей.

«Могут пройти десятилетия, прежде чем будут созданы универсальные биокомпьютерные системы, но это исследование, вероятно, даст фундаментальное представление о механизмах обучения, развитии нервной системы и когнитивных последствиях нейродегенеративных заболеваний»,— мечтают авторы работы,опубликованнойв журналеNature Electronics.

Большой шаг в сверхбезопасной квантовой связи благодаря новому источнику запутанности

Квантовая запутанность — это явление, при котором одна или несколько пар частиц образуют связанную систему и демонстрируют взаимозависимые квантовые состояния, независимо от расстояния между ними. Таким образом, между физическими свойствами этих частиц существует постоянная корреляция. Впервые этот принцип был экспериментально продемонстрирован Аленом Аспектом, Джоном Клаузером и Антоном Цайлингером, за что они были удостоены Нобелевской премии по физике в 2022 году. С тех пор это явление широко изучается с точки зрения его потенциального применения в передовых технологиях связи и визуализации. Однако получение достаточно стабильных для таких применений запутываний остается серьезной проблемой. "Сочетание высокой степени запутанности и высокой эффективности необходимо для таких интересных приложений, как квантовое распределение ключей или квантовые ретрансляторы, которые должны увеличить расстояние безопасной квантовой связи в глобальном масштабе или связать удаленные квантовые компьютеры", — объясняет Майкл Реймер в пресс-релизе Института квантовых вычислений (IQC) при Университете Ватерлоо (Бельгия). Чтобы преодолеть эту проблему, недавно были исследованы квантовые точки. Впервые их исследовали Мунги Бавенди, Луи Брус и Алексей Екимов, лауреаты Нобелевской премии по химии 2023 года. Они представляют собой кристаллические наноструктуры полупроводников, содержащие от нескольких сотен до нескольких тысяч атомов. Предполагается, что их структура обеспечивает достаточно высокий уровень конфайнмента, чтобы эффективно генерировать идеально запутанные фотоны. Однако и здесь возникает трудность, связанная с явлением, известным как "расщепление тонкой структуры". "Исторически системы квантовых точек сталкивались с проблемой, называемой расщеплением тонкой структуры, которая приводит к тому, что запутанное состояние осциллирует во времени. Это означает, что измерения, проводимые с помощью медленной системы детектирования, не позволяют измерить запутанность", — объясняет Маттео Пеннаккиетти (Matteo Pennacchietti), также исследователь из IQC. В своем новом исследовании, недавно опубликованном в журнале Communications Physics, Пеннаккиетти и его коллеги предлагают преодолеть эти две трудности одновременно с помощью новой системы квантовых точек. Они позволили получить практически идеальные пары запутанных фотонов. "Предыдущие эксперименты демонстрировали либо почти идеальную запутанность, либо высокую эффективность, но мы первыми выполнили оба эти требования с помощью квантовой точки", — говорит Реймер.

 В 65 раз эффективнее, чем предыдущие методы.

Для создания нового источника фотонной запутанности исследователи интегрировали квантовые точки на основе индия в нанопроволоки. Этот источник может генерировать запутанные пары фотонов по требованию с помощью лазеров. Затем они объединили квантовые точки с однофотонными детекторами высокого разрешения. В отличие от предыдущих методов обнаружения, это позволяет очень точно фиксировать время состояния запутанности в каждой точке, что делает возможным получение практически идеальных запутанностей. В лабораторных экспериментах новая система смогла генерировать пары фотонов с максимальным уровнем запутанности 98%. Полученная эффективность генерации в 65 раз выше, чем у предыдущих методик. Этот потенциал позволил создать источник запутанных фотонов для квантового распределения ключей (QKD*).

*QKD - это система для высокозащищенного обмена конфиденциальной информацией между двумя людьми, общающимися по общему каналу. Более конкретно, она позволяет двум людям генерировать и обмениваться секретными ключами, которые используются для шифрования и дешифрования сообщений. Поскольку система основана на квантовой механике, вторжение, вызвавшее аномалии, будет немедленно обнаружено.

Источник:

https://new-science.ru/na-solnce-obnaruzheno-radioizluchenie-pohozhee-na-planetarnye-polyarnye-siyaniya/

https://www.nature.com/articles/s42005-024-01547-3

Скоро, во всех смартфонах..

Учёные из Университета штата Пенсильвания разработали стекло LionGlass, которое выдерживает 10-кратные по сравнению с обычным стеклом нагрузки и производится со значительно сниженным уровнем выбросов углекислого газа. Будущее остекление может стать легче и прочнее, а также требовать меньших затрат на производство.

США объявили о прорыве в термоядерной энергетике – реакция синтеза дала в 1,5 раза больше энергии, чем ушло на её запуск

Американские учёные из Ливерморской национальной лаборатории им. Э. Лоуренса (LLNL) действительно смогли достичь термоядерного воспламенения — самоподдерживающейся реакции термоядерного синтеза, в ходе которой на выходе получается больше энергии, чем было потрачено на её запуск. Об этом сегодня официально сообщили Министерство энергетики США и Национальное управление по ядерной безопасности (NNSA), назвав это научным подвигом, к которому шли десятилетиями.

О результатах эксперимента рассказали в прямом эфире на сайте Министерства энергетики США, которому принадлежит лаборатория. В трансляции выступили министр энергетики Дженнифер Грэнхолм и её заместитель по ядерной безопасности Джилл Хруби.

О том, что специалисты National Ignition Facility (NIF) при Ливерморской лаборатории, смогли достичь реакции термоядерного синтеза с положительным выходом энергии, стало известно ещё на днях. Теперь же данные официально подтвердились: 5 декабря команда исследователей провела первый в истории эксперимент по управляемому термоядерному синтезу, в результате которого было произведено больше энергии, чем потрачено лазерной энергии для запуска реакции.

В рамках эксперимента самая мощная в мире лазерная установка, включающая 192 лазера, доставила до крошечной капсулы с топливом 2,05 МДж энергии, а в результате реакции учёные получили 3,15 МДж энергии. То есть на выходе оказалось более чем в полтора раза больше энергии, чем было затрачено.

Термоядерный синтез – это реакция, при которой два лёгких атомных ядра объединяются в одно более тяжелое, при этом генерируя большой объём энергии. То же самое происходит внутри звёзд. Американские учёные ещё в 60-е годы прошлого века предположили, что для запуска реакции синтеза можно использовать лазеры, с помощью которых получится создать огромное давление и температуру, необходимые для запуска реакции. Этот метод был назван управляемым термоядерным синтезом с инерционным удержанием, и спустя множество десятилетий работы его удалось воплотить в лабораторных условиях.

Чтобы выполнить термоядерное зажигание, капсулу с топливом поместили в хольраум – крошечную камеру, стенки которой превращают лазерное излучение в рентгеновские лучи. Эти лучи сжимают топливо до тех пор, пока оно не взорвётся, создавая плазму с крайне высокими температурой и давлением.

В рамках многолетних исследований в LLNL была построена серия все более мощных лазерных систем, что привело к созданию NIF – крупнейшей и самой мощной лазерной системы в мире. NIF имеет размер спортивного стадиона и использует мощные лазерные лучи для создания температур и давлений, подобных тем, которые возникают в ядрах звезд и планет-гигантов.

Конечно, до момента, когда термоядерная энергетика станет обыденностью, пройдёт ещё немало времени, и для этого потребуется провести ещё массу исследований. Тем не менее, значимость первого удачного эксперимента по термоядерному воспламенению огромна — возможно, в итоге он станет отправной точкой в революции в мировой энергетике. Термоядерная энергия может стать альтернативой как обычным атомным электростанциям, работающим наоборот за счёт расщепления атомов, так и углеводородному топливу и избавить людей от вредных выбросов в атмосферу.

«Это знаменательное достижение для исследователей и сотрудников NIF, которые посвятили свою карьеру тому, чтобы термоядерное зажигание стало реальностью, и эта веха, несомненно, повлечет за собой ещё больше открытий, — сказала министр энергетики США Дженнифер М. Грэнхольм (Jennifer M. Granholm). Его также поддержал директор LLNL доктор Ким Будил (Kim Budil): «Термоядерное воспламенение в лаборатории — одна из самых значительных научных задач, когда-либо решаемых человечеством, и ее достижение — это триумф науки, техники и, прежде всего, людей».

Источник: LLNL

Лазерный луч притянул макроскопический объект.

Китайские физики сообщили о том, что им удалось заставить лазерный луч видимого диапазона притягивать макроскопический объект в условиях низкого давления. В основе продемонстрированного эффекта лежит сила Кнудсена, которая возникает из-за разности температур в тонкой пленке. Ученые смогли добиться микроньютоновой тяги, приложенной к миллиграммовому объекту. По их мнению, новая технология будет полезна в условиях ближнего космоса или атмосферы Марса. 

А в XX веке физики даже нашли этому эффекту практическое применение — они создали оптический пинцет. Суть его работы заключается в фокусировке лазерного луча в точку пространства, вокруг которой возникает градиентная сила, удерживающая тела вблизи нее. Это изобретение было удостоено Нобелевской премии по физике 2018 года.

Оптические пинцеты совершили революцию в биологии, химии и физике благодаря своей способности к манипуляции атомами, нано- и микрообъектами. Однако более массивные тела свет удерживать не способен. Тем не менее, в условиях невесомости давление света может быть ощутимым. На этом основана технология солнечного паруса.

Передача импульса от фотонов к парусу при поглощении или отражении — не единственный механизм, который может заставить массивные тела двигаться. В 2021 году Азади с коллегами смогли оказать световое давление на полимерный диск диаметром шесть миллиметров и толщиной в полмикрометра за счет силы Кнудсена, которая возникает из-за разницы температур по обе стороны тонкой пленки. Теперь же физики из Университета науки и технологий в Циндао во главе с Лэй Ваном (Lei Wang) заставили макроскопический объект таким же способом притянуться под действием лазера, реализовав, по сути, концепцию притягивающего луча.

Температура характеризует среднюю кинетическую энергию молекул в газе. Если с одной стороны пленки температура больше, чем с другой, передача ей импульса будет несимметричной, и может возникнуть сила Кнудсена. Однако для этого толщина пленки должна быть сопоставима с длиной свободного пробега молекул газа, которая, в свою очередь, связана с давлением. Если давление слишком большое, этот эффект незаметен на фоне флуктуаций передаваемого импульса. Если, наоборот, слишком маленькое — количество соударений окажется слишком мало, чтобы создать ощутимую тягу. Ранее авторы исследовали этот эффект для пористых графеновых губок и обнаружили максимум кнудсенновской тяги при пяти паскалях.

Чтобы заставить тягу работать против направления луча, ученые размещали кусочек пористого графена размерами 5×3×0,5 миллиметра на стеклянной подложке толщиной 0,17 миллиметра. Стекло прозрачно для видимого излучения и потому остается холодным, в то время как графен хорошо его поглощает и нагревается. Таким образом, если светить на образец лазером со стороны стекла при низком давлении, луч должен его притягивать.

На первом этапе физики качественно исследовали эффект с помощью крутильного маятника в прозрачной вакуумной камере. Они наблюдали притяжение при облучении образца несфокусированными лазерными лучами на длинах волн 360, 488 и 532 нанометра мощностями в десятки милливатт. Для 488 нанометров физики увидели линейное увеличение отклонения с 1 до 8,3 градуса с ростом мощности с 17 до 85 милливатт. Эксперименты с давлением также подтвердили, что при пяти паскалях сила Кнудсена максимальна.

Авторы не смогли измерить непосредственно силу с помощью крутильного маятника, поэтому во второй части работы использовали более традиционный гравитационный маятник. Он представлял собой медную пластину, подвешенную на медной жерди, к концу которой был присоединен образец. Для контроля отклонения они напыляли небольшую золотую пленку, которая играла роль зеркала, отражающего дополнительный измеряющий луч на экран с линейкой, расположенный в трех метрах от вакуумной камеры. Механический анализ связал показания линейки с силой тяги.

В результате физики узнали, что 488-нанометровый луч мощностью 85 милливатт притягивает образец с силой 0,8 микроньютона. Примечательно, что это на три порядка больше, чем сила светового давления, которая в условиях эксперимента составила 0,28 наноньютона. Авторы уверены, что лазерные лучи, работающие по такому принципу, могут быть полезны в условиях разреженной атмосферы, например, в ближнем космосе или на Марсе.