Журнал «Юный техник» - Юный техник, 2009 № 06
Поперечник Млечного Пути оценивается примерно в 100 000 световых лет. Один световой год, как известно, это тот путь, который способен пробежать за год луч света, имеющий скорость в 300 000 км/с. Округленно световой год считают равным 9,46∙1012 км. Так что диаметр нашей Галактики вы теперь можете посчитать и сами.
Всего в составе нашей Галактики содержится несколько сотен миллиардов звезд. Причем в центральной области сравнительно плоский галактический диск имеет выпуклость.
К сожалению, что именно находится в центре, наши астрономы рассмотреть пока не могут из-за плотных газо-пылевых облаков. Фотографии же центра Галактики в инфракрасном и радиоизлучении ничего особо интересного не дали.
Кстати, наша Солнечная система находится на периферии Галактики — примерно в 28 000 световых лет от центра.
Массу же всей Галактики астрономы попытались оценить по скорости движения отдельных звезд вокруг общего центра. Чем больше общая масса, тем выше скорость обращения отдельной звезды. Исходя из того, что мы, например, движемся вокруг галактического центра со скоростью более 960 000 км/ч, предположительно, масса звезд, межзвездного газа, пылевых облаков и иных видимых объектов оценивается примерно в 3 трлн. солнечных масс. А поскольку масса нашего светила, напомним, составляет примерно в 2∙1030 кг, то получается, что общая масса Млечного Пути составляет 6∙1042 кг. Причем в общий итог, уточним, не входит масса невидимых черных дыр, а также темного вещества и энергии, которые пока неизвестно, как и взвешивать.
ВЕСТИ ИЗ ЛАБОРАТОРИЙ
Еще один квантовый компьютер
В Японии разработан базовый компонент «квантового компьютера» будущего, который сможет за несколько десятков секунд производить вычисления, на которые самый быстрый современный суперкомпьютер потратит не менее 10 млн. лет.
Его создали специалисты электротехнической корпорации NIC и национального Института естественных наук, сообщает международный исследовательский журнал «Сайенс».
Как мы уже писали (см. «ЮТ» № 6 за 2007 г.), квантовый компьютер основан на использовании особенностей поведения элементарных частиц. Прорыв в разработке его основного компонента в японском варианте был обеспечен, в частности, за счет применения в этой схеме особых алюминиевых мембран с эффектом сверхпроводимости, который позволяет при низких температурах свести практически к нулю сопротивление электрическим потокам.
В то же время японские специалисты признают, что сделали пока хоть и важный, но только первый шаг к достижению поставленной цели. На создание полноценного «квантового компьютера», по их мнению, потребуется около 10 лет.
КОЛЛЕКЦИЯ ЭРУДИТА
Прекрасное далеко
Сто ученых из разных стран и специальностей высказали на сайте проекта Tech Caste свои предположения по поводу того, какие открытия и изобретения ожидают нас в течение ближайших 15 лет. Вот некоторые из их предсказаний.
Открытия новых планет у чужих солнц будут продолжаться. И в ближайшие лет 5–7, с введением в строй новых астрономических инструментов, исследователи смогут не только увидеть воочию те или иные небесные тела, но и смогут определить, есть хоть на некоторых из них вода и кислород.
В ближайшие 10–15 лет люди снова смогут высадиться на Луну, а автоматические зонды произведут разведку спутника Юпитера — Европы, а также других небесных тел на окраинах Солнечной системы.
Космический туризм в 2012–2014 годах перестанет быть чрезвычайной редкостью, доступной лишь тем богачам, которые могут заплатить за билет на орбиту 20 млн. долларов. Британский предприниматель Ричард Бронсон, на деньги которого построены первые частные космолеты, уверяет, что в скором будущем полет на высоту в 100 км будет стоить не дороже 100 тыс. долларов.
В 2014–2018 годах стоит ожидать появления на улицах городов первых автомобилей без шоферов. Они будут управляться киберводителями. И тогда вы можете вызвать свою машину по сотовому телефону к назначенному времени в нужное вам место. А сев в кабину, достаточно будет назвать конечный пункт назначения, и автомобиль самостоятельно отвезет вас. При этом он выберет оптимальный маршрут, свободный от транспортных пробок.
В 2022–2029 годах появятся первые домашние и офисные роботы, которые смогут самостоятельно производить уборку квартиры, готовить обед, застилать постель. В госпиталях такие роботы помогут медсестрам ухаживать за больными, а в офисах и на складах — выполнять обязанности курьеров и грузчиков.
Кстати, чтобы осмотреть пациента, врачу в 2015–2019 годах уже не обязательно будет ехать к нему на дом или вызывать его в поликлинику. Домашний робот сможет измерить температуру, кровяное давление, пульс, проведет простейшие анализы и передаст все эти данные в клинику врачу для дальнейшего анализа.
Роботы-хирурги под наблюдением медиков, которые в некоторых случаях могут находиться за тысячи километров от операционной, смогут даже проводить операции. Особая нужда в такой телемедицине есть у моряков, полярников и космонавтов во время длительных экспедиций, в том числе и на другие планеты.
К 2030 году энергия ветра, солнца и других возобновляемых источников будет составлять не менее трети в энергетическом балансе человечества.
Примерно в это же время будут произведены первые эксперименты по телепортации материальных объектов и будут открыты новые элементы периодической системы Д.И. Менделеева, а метеорологи наконец-таки смогут давать точные прогнозы погоды, по крайней мере, на неделю вперед.
А. ПЕТРОВ
ЗА СТРАНИЦАМИ УЧЕБНИКА
Взлететь подобно Ариэлю поможет эффект Казимира?
Слышал, что американские ученые открыли новый принцип полета, используя так называемый эффект Казимира. В учебниках об этом эффекте ничего нет. Не могли бы вы прояснить суть дела. И кто такой Казимир?..
Сергей Калинин, г. Красноярск
Открытие, о котором идет речь, принадлежит группе исследователей под руководством Федерико Капассо, профессора прикладной физики Инженерной школы Гарвардского университета.
Сделано оно было в общем-то случайно: не помышляя о полетах, ученые вели работы по усовершенствованию миниатюрных датчиков для автомобильных подушек безопасности.
Такие подушки, как известно, должны автоматически надуваться при резком торможении автомобиля или его соударении с препятствием. Включает механизм надувания специальный сенсор, реагирующий на ускорение. Обычно в таких устройствах используют миниатюрные шарики, подвешенные на пружинках, но профессор Капассо и его сотрудники хотели создать сверхминиатюрные и надежные нанодатчики из тончайших металлических пластин. И тут они натолкнулись на эффект, названный по имени голландского физика-теоретика Хендрика Казимира, заметившего еще в 1948 году: если в вакууме близко друг от друга разместить два токопроводящих тончайших лепестка, то даже без электричества между ними возникает взаимное притяжение.
Схема эффекта Казимира:
1 — пластинки, 2 — вакуумные флуктуации.
Эта сила притяжения, позднее названная силой Казимира, прямо пропорциональна площади пластин и обратно пропорциональна 4-й степени расстояния между ними. Возникает же она так. Согласно квантовой теории поля, физический вакуум — это не абсолютная пустота. В нем постоянно рождаются и исчезают пары частиц и античастиц, происходят постоянные колебания (флуктуации) связанных с этими частицами полей — например, электромагнитных.
Однако между близко расположенными поверхностями — теми самыми тончайшими лепестками — возникают колебания не всех частот, как снаружи, а в сравнительно узком диапазоне. Получается, что давление снаружи больше, чем между лепестками, и они стремятся слипнуться.
Нечто подобное происходит, когда два корабля сближаются бортами. Между кораблями волны невелики, а вокруг волнение куда больше. И корабли — моряки хорошо это знают — могут столкнуться друг с другом.
С обыденной точки зрения сила Казимира чрезвычайно мала. Если держать пластинки друг от друга на расстоянии хотя бы двух миллиметров, она вовсе незаметна. Расстояние, на котором сила начинает ощущаться, составляет несколько микрон. Однако, будучи обратно пропорциональной 4-й степени расстояния, она очень быстро растет с его уменьшением. На расстояниях порядка 10 нанометров — сотни диаметров типичного атома — давление, создаваемое эффектом Казимира, оказывается сравнимым с атмосферным. И нанопластинки в опытах профессора Капассо слипались без всякого на них воздействия.
