Новости науки (самые разные)

[solvisor]

В средней школе на уроках математики учат, что для нахождения x в уравнении ax2+bx+c=0 нужно просто подставить коэффициенты a, b и c в готовую формулу вычисления корня уравнения через дискриминант. Это удобно, быстро и понятно. Однако в высшей математике, в которой описываются сложные процессы, используются уравнения вида ay''+ by'+cy=g. Это тоже уравнение второго порядка, но не алгебраическое, а дифференциальное.

Представьте, что вы едете на машине. Если дорога идеально ровная, а скорость постоянная, рассчитать время в пути легко. Это задача с постоянными коэффициентами. А теперь представьте, что покрытие дороги постоянно меняется, ветер дует с разной силой, угол наклона горы под колесами все время разный. В таких условиях ваша скорость и время зависят от множества меняющихся факторов.

Математически это описывается дифференциальными уравнениями второго порядка. В них на месте обычных чисел в качестве коэффициентов стоят функции — величины, которые сами постоянно меняются. А вместо простого возведения в квадрат стоит операция вычисления второй производной — математический аналог того, как резко машина разгоняется или тормозит.

Такие уравнения — это фундаментальный инструмент науки: они описывают все — от колебаний маятника и сигналов в электросетях до движения планет. И именно здесь исследователи зашли в тупик. Еще в 1834 году французский математик Жозеф Лиувилль показал, что невозможно выразить решение такого уравнения через его коэффициенты, используя стандартный набор действий: сложение и вычитание, умножение и деление, а также элементарные функции, такие как корни, логарифмы, синус, косинус, и интегралы. С тех пор в математическом сообществе укоренилось мнение, что общей формулы для их решения нет и быть не может. Задача считалась закрытой и безнадежно неразрешимой более 190 лет. Простую формулу, похожую на формулу решения квадратного уравнения через дискриминант, давно перестали искать для дифференциальных уравнений.

Старший научный сотрудник НИУ ВШЭ и ИППИ РАН Иван Ремизов предложил изящный выход. Он не стал спорить с Лиувиллем, а просто расширил набор инструментов. К стандартным математическим действиям ученый добавил еще одно — нахождение предела последовательности. Это позволило записать формулу, в которую можно подставить коэффициенты a, b, c и g уравнения ay''+ by'+cy=g, и найти его решение — функцию y.

Метод основан на теории аппроксимаций Чернова. Суть идеи в том, что сложный, постоянно меняющийся процесс разбивается на бесконечное множество простых шагов. Для каждого такого участка строится свое приближение — элементарный фрагмент, который описывает поведение системы в конкретной точке. По отдельности эти кусочки дают лишь упрощенную картину, но, когда их число устремляется к бесконечности, они бесшовно соединяются в идеально точный график решения. Скорость сходимости приближений к точному решению можно найти с помощью оценок, которые Иван Ремизов получил вместе с коллегой Олегом Галкиным в прошлом году.

В новой статье Ремизова доказано: если применить к этим шагам преобразование Лапласа — метод, который переводит задачу с языка сложных изменений на язык обычных алгебраических вычислений, — они безошибочно фокусируются в итоговый результат. Ученые называют его резольвентой.


Результаты работы опубликованы во Владикавказском математическом журнале

Математик из НИУ ВШЭ в Нижнем Новгороде нашел способ решить уравнение, нерешаемое с XIX века

[Bond]

В наш век кибернетики и численных методов всё это похоже на изобретение велосипеда!

[Н. Светлов]

В наш век кибернетики и численных методов всё это похоже на изобретение велосипеда!

Не помешает. Численные методы при решении многих систем дифференциальных уравнений, даже первого порядка, бывает, глючат. Особенно если где-нибудь негладкость встревает (а в экономических задачах она встревает очень часто).

Но торопиться с выводами не стоит. Может быть, ещё ошибку найдут. Или же окажется, что результат верен в узком частном случае, о котором журналисты, как водится, забыли упомянуть. Да и отыскание предела, кстати, — это задача далеко не тривиальная. Не говоря уж о том, что не всякая последовательность имеет предел.

Посмотрим, короче. Вернее, послушаем, что серьёзные математики скажут.

[solvisor]

Мощный фемтосекундный лазер, генерирующий луч белого цвета, создали в Институте сильноточной электроники СО РАН. Это первое в мире устройство, которому белый цвет присущ изначально, а не достигается смешением нескольких цветных лучей.

Попытки изготовить лазер, который может светить белым светом, велись еще с прошлого века, но в строгом смысле созданные устройства были многоцветными, ведь белый свет в них получался за счет комбинации нескольких лазерных лучей синего, зеленого и красного цветов. Ученые из лаборатории газовых лазеров Института сильноточной электроники СО РАН под руководством доктора физико-математических наук Юрия Панченко впервые добились в одном источнике лазерного излучения белого света, образующегося при равномерном смешении всех цветов видимого спектра.

«Белый лазер может быть востребован в самых разных сферах: в физике — для регистрации быстропротекающих процессов; в микроскопии сверхвысокого разрешения — для обеспечения контраста исследуемых образцов; во флуоресцентной микроскопии он необходим для возбуждения флуоресценции биологических объектов в широком диапазоне длин волн, что существенно расширяет возможности исследования клеток и тканей. В медицине с его помощью можно получать детальные изображения внутренних структур биологических тканей и изучать сложные биологические объекты. Еще белый лазер может применяться в системах дистанционного зондирования для сканирования протяженных воздушных трасс для анализа различных примесных газов и аэрозолей в атмосфере», — отметил старший научный сотрудник лаборатории газовых лазеров Владимир Прокопьев.

Достижение ученых вошло в список важнейших фундаментальных физических результатов СО РАН, однако исследователи не собираются останавливаться на достигнутом. Они активно работают над повышением эффективности белого лазера и уменьшением его габаритов, а также над точностью измерений параметров получаемого света.


ПЕРВЫЙ В МИРЕ БЕЛЫЙ ЛАЗЕР НЕПРЕРЫВНОГО СПЕКТРА ПОСТРОИЛИ В СИБИРИ Подробнее: https://наука.рф/news/pervyy-v-mire-belyy-lazer-nepreryvnogo-spektra-postroili-v-sibiri/

[ZYOBRA_70]

Астрофизики объявили об открытии галактики, способной опровергнуть Стандартную модель космологии

Целый ряд открытых ими галактик должен был возникнуть всего через 100 миллионов лет после Большого взрыва, что само по себе непросто согласовать с общепринятой физикой. Но одна из них по возрасту формально выглядит или ровесником Большого взрыва, или даже старше него. Если этот возраст подтвердится, Стандартная космологическая модель потеряет статус стандартной.

[Нгаан]

Точный прицел

Используя данные с разрешением от 0,5 до 2 метров на пиксель лазерного высотометра космического аппарата Lunar Reconnaissance Orbiter, группа американских учёных составила первый в истории полный каталог малых хребтов в лунных морях.
...
Эти геологические образования представляют собой невысокие, извилистые гребни с выступающей формой рельефа.
...
Для будущих экспедиций на Луну, которые предполагают длительное пребывание людей на её поверхности и строительство лунных баз, прогнозы вероятной сейсмической активности приобретают критическую важность при выборе безопасных районов посадки и развёртывания инфраструктуры.

подробнее

[Нгаан]

Молибденовый прорыв

Китайские учёные разработали и испытали космическую электронику, которой не опасна радиация.

Группа учёных из Фуданьского университета (Китай) провела масштабное исследование возможностей применения дисульфида молибдена в космической электронике. Результаты их работы были опубликованы в Nature.
...
В поисках решения китайские учёные обратили внимание на дисульфид молибдена. Оказалось, что именно из него можно создавать материалы толщиной всего 0,7 нанометра. И предыдущие лабораторные опыты уже показывали, что даже такой тонкий слой способен выдерживать радиационное воздействие без появления критических дефектов.
...
Однако учёные пошли дальше и подвергли материал по-настоящему жёстким испытаниям - максимально приближенным к реальным условиям космоса.
...
Убедившись в надёжности материала в лаборатории, группа учёных решилась на следующий шаг. Они отправили своё устройство в космос. В течение 9 месяцев  устройство на основе дисульфида молибдена работало на орбите высотой 517 километров. Примерно на этой высоте обычно находится множество спутников связи и наблюдения, а также Международная космическая станция и многомодульная орбитальная станция Китая - «Тяньгун».

На основе полученных данных авторы исследования сделали расчёты долговечности таких устройств. По их оценкам, построенная на атомарно тонких слоях дисульфида молибдена электроника способна проработать на геосинхронной орбите около 271 года, что на порядки превышает ресурс современных кремниевых аналогов.

Перед конструкторами космической техники открывается возможность создавать аппараты для дальних космических перелётов и высокоорбитальной связи, которые будут значительно легче и гораздо долговечнее современных.

подробнее

[Нгаан]

Природное клонирование

Небольшая пресноводная рыба - амазонская моллинезия (Poecilia formosa) на протяжении многих десятилетий привлекает внимание биологов.

С точки зрения классических представлений об эволюции её существование кажется странным, поскольку этот вид размножается без генетического материала самцов и при этом существует не менее 100 000 лет.
...
Амазонская моллинезия - живородящая рыба, у которой все особи являются самками. Они производят потомство, почти полностью генетически идентичное материнским особям.
...
Новое исследование было направлено на детальное изучение генетической структуры этого вида, в ходе которого учёные использовали методы высокоточного секвенирования ДНК и генетического картирования, позволяющие проанализировать длинные участки генома и отследить различия между наследственными линиями, что позволило реконструировать практически полный геном амазонской моллинезии и сравнить его с геномами двух родственных видов, участвовавших в её происхождении.
...
У амазонской моллинезии развилась необычная форма размножения, в которой самцы родственных видов осеменяют отложенную самками икру, однако их генетический материал не участвует в формировании потомства. Роль осеменения ограничивается лишь запуском процесса развития икринки, но генетический материал самцов в плод не передаётся. Такой способ воспроизводства потомства является разновидностью клонального размножения.

В яйцеклетках происходят процессы, напоминающие мейоз - деление клеток, характерное для организмов с половым размножением. Однако у амазонской моллинезии этот процесс проходит в изменённой форме.
...
В ходе исследования учёные выяснили, что мутации в геноме амазонской моллинезии возникают даже чаще, чем у близкородственных видов, размножающихся традиционным половым путём, но влияние потенциально вредных последствий этих мутаций со временем почти полностью устраняется.

Основную роль в этом играет процесс, называемый генной конверсией, суть которой состоит в том, что при обнаружении повреждённого или изменённого участка ДНК клетка может использовать другой, неповреждённый дубликат этого участка в качестве шаблона для восстановления.
...
При этом, исследование показало, что у амазонской моллинезии генная конверсия происходит весьма часто и охватывает значительную часть наследственного материала, действуя совместно с двумя формами естественного отбора.

Положительный отбор способствует сохранению изменений, повышающих улучшение работы иммунной системы и обмена веществ. Отрицательный отбор, напротив, удаляет варианты генов, ухудшающие жизнеспособность. И это позволяет популяции постепенно избавляться от вредных мутаций даже при отсутствии классического полового размножения.
...
Ещё одна важная деталь, обнаруженная при анализе генома, связана с различиями между двумя наследственными линиями, полученными от исходных прародителей этого вида. Участки ДНК, ведущие своё происхождение от Poecilia mexicana, изменяются заметно быстрее, чем фрагменты генома, унаследованные от Poecilia latipinna.

Однако направление этих изменений совпадает с теми эволюционными тенденциями, которые наблюдаются у этих двух видов в природных популяциях. Это означает, что каждая половина генома продолжает развиваться по собственной траектории, несмотря на отсутствие обычного полового процесса.

заявленная ссылка

[Нгаан]

Ослепшие прозреют, а прочие пока ждут

Начались первые испытания лекарства от старения на людях.

Американская компания Life Biosciences получила разрешение тестировать препарат ER-100 - это первая терапия с частичным эпигенетическим перепрограммированием клеток, дошедшая до клинических испытаний.

Технология использует факторы Яманаки (OCT-4, SOX-2 и KLF-4), которые «перезапускают» эпигеном и возвращают клеткам более молодое состояние без изменения ДНК. Препарат должен восстанавливать повреждённые нейроны сетчатки, которые обычно не регенерируют.

На испытаниях проверят безопасность, переносимость и влияние на зрение. В тестах на животных метод уже показал эффективность.

[solvisor]

Численность населения Земли превысила экологическую емкость планеты

Аннотация
Экологическая концепция «емкости среды для человека» неизбежно сложна для понимания, поскольку человек — это «главный экосистемный инженер», который преобразует окружающую среду в своих интересах. По крайней мере в последние несколько сотен лет человеческая изобретательность, доступ к огромным запасам ископаемого топлива и технологический прогресс способствовали тому, что рост численности населения стимулировал увеличение темпов его прироста. Однако в 1950-х годах эта положительная тенденция сошла на нет, и к 1962 году рост мирового населения замедлился. Начало этой негативной фазы произошло за 8 лет до того, как в 1970 году возник глобальный дефицит биоемкости. Начало негативной фазы также варьируется в зависимости от региона: регионы с самым низким уровнем дохода и самой высокой рождаемостью вступают в эту фазу позже, чем регионы с более высоким уровнем дохода. Согласно логистической модели Рикера, рассчитанной для негативной фазы, в период с 2067 по 2076 год численность населения Земли может достичь 11,7–12,4 миллиарда человек. Та же модель, адаптированная для фазы фасилитации, предсказывает, что максимальное количество людей, которое может прокормить Земля, составляет 2,5 миллиарда человек. Отрицательная фаза также тесно связана с тенденциями в области аномалий глобальной температуры, экологического следа и общего объема выбросов, причем их колебания в большей степени объясняются ростом численности населения, а не увеличением потребления на душу населения. Земля не сможет прокормить будущую или даже нынешнюю человеческую популяцию без кардинального пересмотра социокультурных практик использования земли, воды, энергии, биоразнообразия и других ресурсов.

[Жорик]

которые «перезапускают» эпигеном и возвращают клеткам более молодое состояние без изменения ДНК.

Короче.
Делают из людей роботов...

[Нгаан]

Та же модель, адаптированная для фазы фасилитации, предсказывает, что максимальное количество людей, которое может прокормить Земля, составляет 2,5 миллиарда человек.

Чё-то как-то "жестковато". Алиса вроде бы говорила, что в 2082 на Земле живут 5 млрд. человек.

[Жорик]

Чё-то как-то "жестковато". Алиса вроде бы говорила, что в 2082 на Земле живут 5 млрд. человек.

Это если масоны создадут новый вирус - чума-ковид, и остальных этим вирусом убьют.
Лорд Джон в своей подводной лаборатории уже приступил к работе над таким вирусом - Билл Гейтс на вечеринке у Эпштейна проговорился.

[solvisor]

Чё-то как-то "жестковато"

На Земле живут люди с разной философией. Некая группа пытается продолжать играть карту "Римского клуба". Нужно противодействовать, и всё сложится благополучно.

Алиса вроде бы говорила, что в 2082 на Земле живут 5 млрд. человек.

После последних событий в мире у меня эта цифра вызывает большие сомнения.

создадут новый вирус - чума-ковид

Это как один из методов. Оказался довольно таки рабочим. С этим связано укрупнение городов, строительство многоэтажек и прочее. Грамотно играют. Единственное, что их немного тормознуло - спешка. Человек все время спешит, т.к. хочет увидеть плоды своего творения при своей жизни. Этим и нужно воспользоваться.

[Нгаан]

... жил, ... жив, ... будет жить!

Учёные из Института биологии старения и медицины объявили о начале работы над первым в мире генетическим препаратом против старения. Лекарство будет блокировать ген RAGE, который приводит к старению клеток. После ввода препарата старение клеток будет остановлено.

Разработка является самой перспективной генной терапией старения, рассказал заместитель министра науки и высшего образования Денис Секиринский.

Надеюсь, что после удачных экспериментов в борьбе со старением, учёные перейдут к экспериментам по воскрешению.

[Жорик]

Надо лотерею организовать.
Ибо... если все перестанут стареть...
Через 20 лет нас станет 16 млрд, через 40 лет 32 млрд...затем масоны начнут ядерную войну, чтобы сократить в миллион раз, останутся только пара тысяч в их бункерах...

[Нгаан]

если все перестанут стареть...

Не все, а только "дорогие россияне"!

[Мотылек]

Ибо... если все перестанут стареть...

Перестать стареть и постоянно заводить детей - это несколько разные вещи. Если у нас есть n-ное количество человек, которые разобьются на пары и заведут по одному ребёнку, а потом эти дети образуют пары между собой и тоже заведут по одному ребенку и так далее, то в итоге мы получим конечное число людей. Для 8 миллиардов - это число будет лишь в два раза больше (16 миллиардов и - это при условии, что никто не помрет по другим причинам кроме старости, все смогут найти пару или вообще захотят размножаться). Имхо.

[Нгаан]

Если у нас есть n-ное количество человек, которые разобьются на пары и заведут по одному ребёнку

Хм, а не рассмотреть ли нам комбинаторную ситуацию, когда эти самые "n-ное количество человек" разобьются на все возможные пары и в каждой паре заведут по одному ребёнку?

Ну, чисто теоретически... если они бессмертные.

► Показать

А то кое-кто нам тут рассказывает иногда, что цель бессмертия это "прочитать все книги... выучить все языки..." Ага! А между тем будет ещё и "тр--нуть всех баб".

[максим]

А дети, которые будут получаться, тоже включатся в этот увлекательный процесс, или они так навсегда детьми останутся по этой самой технологии?