Тайны Антикитеры
Интернациональная команда исследователей из университетов Кардиффа (Великобритания), Афин и Фессалоник (Греция) с помощью новой техники сканирования — рентгеновской 3D-томографии — сумела вплотную подступиться к тайнам загадочного «механизма Антикитеры», иногда именуемого «компьютером древних».
Этот механизм был случайно обнаружен в 1900 году на глубине более сорока метров у берегов греческого острова Антикитера неподалеку от Крита. Охотники за морскими губками нашли его среди останков древнеримского корабля, примерно в 87 году до н. э. доставлявшего эллинские трофеи в столицу империи. Странный кусок «камня» размером с обувную коробку был не сразу оценен на фоне множества статуй и других ценностей. Лишь спустя два года один из археологов заметил выступающее из камня зубчатое колесо. В результате изучения артефакта выяснилось, что «камень» представляет собой подвергшийся коррозии и известкованию сложный механизм из множества шестеренок, рычагов и нескольких шкал. В своем исходном виде выполненный из бронзы механизм был заключен в деревянный корпус, а множество букв, оставшихся от некогда выгравированных надписей, не оставляли сомнений в его греческом происхождении.
Лишь к концу 1950-х годов, после кропотливой расчистки и рентгеновского просвечивания частей, недоступных для исследований без разрушения, ученые увидели, насколько сложен этот механизм. Больше двадцати шестерней, червячная передача, дифференциал, шкалы — все это делало устройство сравнимым по конструкции с механизмами, появившимися в Европе лишь в XVIII веке. Стало понятно, что «Антикитера» представляет собой аналоговый калькулятор, применявшийся скорее всего при астрономических расчетах календарей и движений небесных тел. Средневековая астролябия по сравнению с этим механизмом — детская игрушка.
Новый этап исследований Антикитеры стартовал в начале 2000-х годов с появлением методов компьютерной рентгеновской томографии, позволяющих выстраивать трехмерные модели для структуры скрытых от визуального осмотра объектов. Для Антикитеры это означало максимально полное восстановление не только сохранившихся шестеренок и прочих деталей, но и надписей на них.
Поскольку хрупкость и ценность древнего механизма исключает его транспортировку в заокеанскую научную лабораторию, при поддержке компании Hewlett-Packard большой 7,5-тонный сканер PTM Dome для рентгеновской 3D-томографии был сооружен вокруг Антикитеры непосредственно в афинском музее. Благодаря этому удалось восстановить еще более 1000 букв и символов, так что количество доступного анализу текста увеличилось до 2000 знаков (95% всех надписей). Эти надписи и уточненные детали конструкции подтверждают, что устройство было астрономическим калькулятором. С его помощью можно было моделировать не только движение Солнца и Луны, но и всех планет, известных древним грекам: Меркурия, Венеры, Марса, Юпитера и Сатурна. Вопреки нашим представлениям о воззрениях, бытовавших в столь отдаленную эпоху, конструкция механизма построена на основе гелиоцентрической системы мира.
Полный отчет о результатах новой реконструкции Антикитеры обещано завершить до конца 2006 года, подробности о проекте можно найти по адресуwww.xtekxray.com/antikythera.htm . — Б.К.
Памела, но не Андерсен
15 июня с космодрома Байконур с помощью ракетоносителя «Союз-У» был успешно осуществлен запуск на околоземную орбиту космического аппарата оптико-электронного наблюдения «Ресурс-ДК1». Спутник в основном предназначен для мониторинга поверхности земли. Однако на его борту впервые установлена научная аппаратура для регистрации частиц антивещества.
Российско-итальянский проект Payload for Antimatter Matter Exploration and Light-nuclei Astrophysics (PAMELA) стартовал в 1995 году, позже к нему присоединились ученые из других стран. Специально разработанные детекторы космических лучей (на фото) общим весом 470 кг способны отличить вещество от антивещества и определить заряд, энергию, импульс и другие параметры частиц.
Космические лучи, состоящие из различных заряженных частиц, атомных ядер и нейтронов, приходят к нам из глубин космоса. Считается, что они в основном рождаются во время взрывов сверхновых. В космических лучах присутствуют античастицы, по крайней мере антипротоны и позитроны. Другим источником антивещества являются столкновения высокоэнергетичных частиц с разреженным газом из межзвездного и межпланетного пространства. В этих коллизиях рождается целый ливень частиц, небольшая часть которых представляет собой антивещество.
Античастицы не достигают поверхности земли, полностью аннигилируя в атмосфере. И все предыдущие попытки исследований космического антивещества ограничивались недолгими экспериментами на борту шаттлов и установкой детекторов на стратостатах, которые не давали необходимой статистики. «Ресурс-ДК1» планируют эксплуатировать в течение ближайших трех лет, и ученые теперь надеются зарегистрировать тысячи античастиц. Тем более что в эти благоприятные годы ожидается пониженный уровень солнечной активности и солнечный ветер, «сдувающий» антивещество, будет меньше мешать экспериментам.
Исследователи надеются получить массу интересных и важных результатов. Некоторые частицы в космических лучах обладают энергией, недоступной земным ускорителям. И осколки от столкновений этих частиц помогут пролить свет на самые основы современной физики. В частности, ученые рассчитывают проверить одну из популярных гипотез о природе темной материи во Вселенной. Предполагается, что она состоит из слабо взаимодействующих частиц с массой примерно в сто раз больше, чем у протона. Реакции с этими объектами должны оставить специфические следы в спектре энергий регистрируемых частиц и античастиц.
Горячие головы надеются обнаружить даже целые атомные ядра из антивещества — например, ядра антигелия. До сих пор непонятно, почему наша Вселенная состоит, по всей видимости, из вещества, хотя вещество и антивещество равноценны. Существуют теории, что в космическом пространстве есть звезды, галактики и целые гигантские области, целиком состоящие из антивещества, которые чередуются с областями из нормального вещества. И эти области с разным знаком в свое время каким-то образом разделились. — Г.А.
Крысиный киборг
Ученые из Института биохимии имени Макса Планка в Мартинсреде отчитались о разработанном ими революционном методе исследования деятельности мозга (некоторые подробности см. в «КТ» #638) на страницах авторитетного Journal of Neurophysiology.
Методы исследования мозга, доступные современным нейрофизиологам, способны проследить лишь за небольшим количеством нейронов и страдают от плохого пространственного разрешения. С их помощью пока мало что удается понять. Но теперь на помощь биологам пришли последние достижения полупроводниковых технологий. Специальный чип биохимики создали в тесном сотрудничестве с корпорацией Infineon. На поверхность микросхемы помещается слой живого мозга крысы толщиной с лезвие бритвы. Сенсоры чипа способны взаимодействовать с нейронами в обоих направлениях, возбуждая их электрическую активность и рисуя карту ответной реакции нейронной сети.
Чип с шестнадцатью тысячами транзисторных сенсоров на одном квадратном миллиметре был использован для изучения сложного взаимодействия нейронов в тонком слое живой ткани гиппокампа — участка коры, тесно связанного с процессами запоминания. Гиппокамп уподобляют шине данных «мозгового компьютера», он обеспечивает сопоставление новой информации с уже имеющейся и при необходимости направляет ее в долговременную память. Если гиппокамп поврежден, существующая память не стирается, но запоминание нового затруднено или невозможно.