Иными словами, по количеству и расположению копий можно судить и о распределении массы в гравитационной линзе. Причем не важно, видно ли массу или это таинственная темная материя. Лучше всего, считают специалисты, если двоятся-троятся квазары — мощный точечный источник света, который еще и меняет яркость. А свет по разным путям сквозь гравитационную линзу идет разное время, и задержка в приходе сигнала — это еще один полезный источник информации. Впрочем, придется набраться терпения, поскольку задержка может достигать месяца, года и даже десятилетия.
Специалисты с энтузиазмом восприняли эту идею. Теперь дело за малым: развить новую теорию сложных гравитационных линз, решить обратную задачу и вычислить распределение материи в линзе по данным наблюдений. — Г.А.
Эволюционная колеяВ последние годы все больше подтверждений получает гипотеза о параллельности ключевых эволюционных событий. Становление новой группы живых организмов происходит во многих эволюционных ветвях, проходящих через похожие этапы. Этот процесс условно называется «-ацией» (млекопитающие возникли в результате маммализации зверообразных рептилий, птицы — в результате орнитизации динозавров и их родственников, четвероногие — тетраподизации лопастеперых рыб и т. д.). Как экспериментально изучить основы этого процесса? Модельной биосферы с ускоренным временем у нас нет, и приходится довольствоваться биохимической эволюцией бактерий. Кроме теоретического, бактериальные модели имеют и практическое значение, позволяя, например, изучать динамику развития устойчивости к антибиотикам.
В таких экспериментах используется жесткий отбор бактерий на устойчивость к воздействию, требующему изменения нескольких генов. Как мы недавно писали (см. «КТ» #637), одновременный отбор по многим генам неэффективен, поэтому генетические изменения бактерий выстраиваются «в цепочку». Вначале происходит одна мутация, повышающая устойчивость. После ее распространения по популяции становится вероятной закрепление второй мутации, и так продолжается до достижения конечного состояния. Естественно, для этого необходимо, чтобы цепочка мутаций могла выстроиться в последовательность, где на каждом следующем этапе бактерии лучше приспособлены к изменившейся среде.
В Гарвардском университете изучали развитие устойчивости бактерий к антибиотику цефотаксиму. Чтобы защититься от него, бактериям нужны пять замен в гене фермента бета-лактамазы. Появление пяти мутаций сразу невероятно, и эволюционирующие бактерии должны пройти как минимум через четыре промежуточных состояния (первая мутация из пяти, вторая и т. д.). Количество траекторий, не предусматривающих возвратного движения, 5!=120, а возможных промежуточных состояний — тридцать. С помощью генной инженерии были сконструированы все тридцать промежуточных ферментов. Для каждого из ферментов была измерена устойчивость к антибиотику обладающих им бактерий. Из ста двадцати траекторий сто две требуют снижения приспособленности и отметаются. Наиболее удачны два возможных пути. Согласно расчетам, этими путями должны пройти 50% всех эволюционирующих линий бактерий. Еще 49% используют восемь менее удачных траекторий, а оставшимися восемью биохимическими тропинками пройдет лишь 1% групп бактерий.
Исследователи из Университета Райса в Хьюстоне попытались отследить подобный процесс преобразования «вживую» и выбрали бактерий из горячих источников. Дикий тип Geobacillus stearothermophilus живет при 73 °С. Экспериментаторы использовали мутантную линию, потерявшую термоустойчивость, и выращивали ее во все более горячей воде, так что бактериям приходилось восстанавливать поврежденный ген. Первым шагом стала мутация, позволяющая выдерживать температуру в 62 °С, после нее появилось пять модификаций, из которых две оказались устойчивее других. Увы, восстановить дикий тип так и не удалось. Но повторив эксперимент, исследователи получили те же этапы эволюции экспериментальной популяции.
Кажется, удалось доказать, что биохимическая эволюция бактерий идет накатанной колеей. Но обратите внимание: в обоих случаях моделировалось развитие уже существовавшего признака. Это относится и к широко распространенной (в результате нашей деятельности) устойчивости к антибиотикам и к естественной термофильности жителей горячих источников. А вот в случаях «-аций», с которых мы начали, возникает нечто принципиально иное, что не объяснишь точечными мутациями, выстроенными в цепочку. Тем интереснее узнать, что канализованность развития живых существ предопределяется еще на молекулярном уровне. — Д.Ш.
Неразорительная экологияЕвропейские ученые пришли к заключению, что борьба со всемирным потеплением совсем не обязательно требует серьезных экономических жертв. Эти выводы основаны на результатах обсчета нескольких моделей, которые описывают процессы глобального освоения технологий, резко снижающих выброс парниковых газов в атмосферу. Их противники часто утверждают, что такая технологическая политика неизбежно приведет к заметному падению уровня жизни.
Новые модели, однако, показывают, что существует возможность так стабилизировать концентрацию двуокиси углерода на вполне приемлемом уровне 450 частей на миллион, что к концу XXI столетия снижение общемирового валового продукта не превысит половины процента. Согласно сценариям Кембриджского университета и итальянского исследовательского центра Fondazione Eni Enrico Mattei, эту программу можно даже осуществить таким образом, что глобальный ВП за тот же срок возрастет на 1,7%. — А.Л.
Новости подготовилиЕгор Александров [[email protected]]
Галактион Андреев [[email protected]]
Тимофей Бахвалов [[email protected]]
Сергей Борисов [[email protected]]
Артем Захаров [[email protected]]
Бёрд Киви [[email protected]]
Денис Коновальчик [[email protected]]
Алексей Левин [[email protected]]
Дмитрий Шабанов [[email protected]]
Виктор Шепелев [[email protected]]
НОВОСТИ: Микрофишки
Apache Harmony, независимая реализация виртуальной машины Java, получила мощную подпитку от Intel. Процессорный гигант презентовал «гармоньщикам» свою версию стандартной интерфейсной библиотеки Java под названием Swing. Проект Apache Harmony был начат в прошлом году, когда вышла спецификация Java 5, чья лицензия позволяла реализовывать эту спецификацию кому угодно (раньше лицензия была жестче). В рамках этого проекта предполагается полностью переписать виртуальную машину Java Standard Edition под все платформы, а также реализовать с нуля все стандартные библиотеки. Зачинатели Apache Harmony рассчитывали на дотации в виде кода от крупных фирм, заинтересованных в независимой (от Sun) реализации Java — и, как видно, не прогадали. Сама же Sun смотрит на происходящее весьма благосклонно — в последнее время руководство компании явно изменило свое мнение о пользе открытости. — В.Ш.
Red Hat запустила проект Mugshot — социальную сеть, построенную на принципах open source. Идеи двух дебютных сервисов — Link Swarm и Music Radar — уже клонированы в десятках аналогичных служб: первый позволяет обмениваться ссылками с виртуальными друзьями, а второй помогает организовать публикацию своих плейлистов. Изюминкой Mugshot является полная открытость кода как серверного движка, так и клиентских приложений. В Red Hat надеются, что инициатива будет способствовать популяризации идей open source. — А.З.
Dell отвела геймерам новый раздел собственного веб-представительства, в котором киберспортсмены смогут собственноручно комплектовать электронный инвентарь новейшим железом. Важной частью сервиса станет служба поддержки, где на вопросы пользователей будут отвечать закаленные в виртуальных боях игроки, не понаслышке знающие о проблемах собратьев по оружию. — А.З.
Nokia объявила войну производителям поддельных мобильников. Компания намерена тесно сотрудничать с правоохранительными органами разных стран — от Финляндии до США и, конечно, Китая, где, например, контрафактную флагманскую модель Nokia 8800 можно приобрести всего за 330 долларов (цена фирменного аппарата приближается к тысяче). — Т.Б.
«КТ» порой незаслуженно обходит тему бытовых приборов, однако и среди мелкой домашней техники сегодня встречаются любопытные хайтек-экземпляры. Например, Matsushita Electric выпустила фен EH5441, способный выстреливать струю микроскопических капелек воды, содержащих отрицательно заряженные ионы. Причем, в отличие от предшествующей модели, в фен даже не нужно заливать жидкость — охлаждающий модуль на основе эффекта Пельтье конденсирует влагу прямо из воздуха. — А.З.
С 12 июня по 22 августа владельцы торговых марок смогут спокойно зарегистрировать домены в зоне .mobi, дабы впоследствии не опасаться киберсквоттеров. Продажи «мобильных» доменов широкой публике начнутся 28 августа. — Т.Б.
НОВОСТИ: Молекулярный холодильник
С 12 июня по 22 августа владельцы торговых марок смогут спокойно зарегистрировать домены в зоне .mobi, дабы впоследствии не опасаться киберсквоттеров. Продажи «мобильных» доменов широкой публике начнутся 28 августа. — Т.Б.
НОВОСТИ: Молекулярный холодильник
Автор: Галактион Андреев
Два физика-теоретика, Крис Ван ден Брок (Chris Van den Broeck) из университета Хассельта в Бельгии и Райочи Каваи (Ryoichi Kawai) из Алабамского университета в Бирмингеме, сильно озадачили специалистов, предложив удивительную холодильную машину, которая использует хаотическое броуновское движение молекул. Такую машину, по крайней мере в принципе, можно построить с помощью нанотехнологий, и не исключено, что она пригодится для охлаждения наноэлектроники будущего.
В позапрошлом веке великий английский физик Джеймс Клерк Максвелл поставил всех в тупик, предложив простой мысленный эксперимент, который нарушает второе начало термодинамики. Этот фундаментальный закон природы утверждает, что тепло может передаваться только от горячего тела к холодному или что энтропия, мера беспорядка в системе, может только возрастать. Второе начало задает одно направление развития событий во времени и противоречит не менее фундаментальной обратимости законов механики. И это противоречие до сих пор не нашло объяснения.
Чем горячее газ, тем выше средняя скорость хаотического движения его молекул, но все же скорость у всех молекул разная. Максвелл придумал гипотетическое существо, названное позже Демоном Максвелла, которое открывает заслонку в перегородке в баллоне с газом, если сверху к заслонке подлетела быстрая молекула, и закрывает, если молекула летит медленно, и наоборот, если молекула подлетает к заслонке снизу. Так можно быстрые молекулы отделить от медленных, то есть нагреть газ в нижней половине баллона и охладить в верхней, а потом на этом перепаде температур запустить тепловую машину. Таким образом, Демон Максвелла реализует вечный двигатель.
С тех пор несколько поколений ученых пытались доказать, что Демона Максвелла в природе не существует и никакое устройство не сможет выполнить его незамысловатую работу. И сегодня, когда экспериментаторы научились работать с отдельными молекулами, эти попытки начинают приносить плоды.
Ранее учеными был предложен молекулярный мотор, который непосредственно преобразует броуновское движение молекул газа в механическую работу. Мотор в простейшем случае состоит из стержня, пронизывающего перегородку между емкостями с газами, к которому снизу присоединено колесо с плоскими лопатками, а сверху — с клиновидными (см. рис.). Снизу находится горячий газ, а сверху холодный. Горячие молекулы, сталкиваясь с плоскими лопатками, будут толкать колесо в разные стороны случайным образом. Но верхнему колесу с клиновидными лопатками, которые постоянно бомбардируются молекулами холодного газа, в среднем легче поворачиваться в сторону острого конца клина. И после многих соударений колесо начнет крутиться в одну сторону, попутно охлаждая горячий и нагревая холодный газ. Клиновидные лопатки и верхний газ просто играют роль храповика, который задает одно направление вращения колеса в целом. Вот молекулы нижнего газа и вынуждены крутить колесо в этом направлении, стукаясь о плоские лопатки. Броуновские моторы в разных формах уже были реализованы несколькими группами экспериментаторов. Например, в этом году броуновский мотор был сделан в Университете Уми в Швеции с помощью холодных атомов в оптической решетке.
Но тепловая машина, преобразующая разность температур в механическую работу, может работать и в обратном направлении — как тепловой насос или холодильник, если к ней приложить механическую работу. Именно это и предложили теоретики. Если колесо на рисунке принудительно крутить в направлении тупого конца клина, то оно будет охлаждать верхний газ и нагревать нижний. Как именно это происходит, на языке молекулярных столкновений совершенно не очевидно, но холодильный эффект точно предсказывают неумолимые законы термодинамики. Более того, ученые выполнили компьютерное моделирование устройства методами молекулярной динамики, и результаты расчетов точно совпали с теорией. И хотя теоретиков обычно не очень заботит практическая реализуемость их предложений, ученые продумали, как их устройство можно реализовать на молекулярном уровне с помощью мембран и хиральных биологических молекул. А в наномоторах сегодня уже нет недостатка.
Пока броуновский холодильник не слишком эффективен. Но, возможно, его иная реализация будет вполне конкурентоспособна. Ведь наноэлектронике наверняка понадобятся и кулеры соответствующих размеров.
НОВОСТИ: Удвоение веба
Автор: Денис Коновальчик
Одни гадают на ромашке, другие на кофейной гуще, а вот для интернет-профессионалов излюбленным местом предсказаний является Международная конференция по World Wide Web, проходящая под эгидой консорциума по WWW (W3C). На свой очередной, 15-й по счету слет веб-футурологи собрались в конце мая в шотландском Эдинбурге .
Каждый день конференции был посвящен отдельной теме, так что по структуре она напоминала призму с квадратным сечением: первая ее грань высветила проблемы е-бизнеса, вторая — будущего веба, третья — вопросы образования и безопасности, а четвертая — здравоохранения. Среди докладчиков было немало представителей крупных компаний: так, основным спикером «бизнес-дня» стал председатель совета директоров Motorola Дэвид Браун (David Brown), соображениями по интернет-угрозам с делегатами делилась шеф службы безопасности Oracle Мэри Энн Дэвидсон (Mary An Davidson), а о своих взглядах на распространение образовательных технологий по всему свету вещал глава департамента Microsoft Technical Computing Тони Хей (Tony Hey). Впрочем, несмотря на всю «звездность» WWW2006, кульминацией стало заседание второго дня, всецело посвященного будущности веба, ключевым докладчиком на котором значился создатель Всемирной Паутины сэр Тим Бернерс-Ли (на фото).
Выступление веб-гуру прошло в мажорном тоне: по его словам, до новой реинкарнации WWW, долгожданной «Семантической Паутины» (Semantic Web), уже рукой подать. Для этого разработаны практически все нужные технологии, так что пять лет мучительного отбора из тьмы подходов-кандидатов остались позади. Несмотря на столь внушительный по сетевым меркам срок раздумий, отцы Интернета пришли к решению с солидным опережением графика: первоначально программе «удвоения веба» отводилось целое десятилетие. По-видимому, неотъемлемой частью онлайновых документов станут метаданные с описанием их содержания на новом семантическом языке RDF (Resource Description Framework), выуживать которые можно будет благодаря запросам, написанным на специально разработанном языке SPARQL (похоже, неспроста эта аббревиатура читается так же, как sparkle — «искорка»). Хотя ни тот, ни другой язык еще не получил «добро» от W3C, проблем с их утверждением быть не должно.
Пока на ниве W3C мучительно вызревает давно обещанный Web 2.0, над его первой версией нависла нешуточная угроза: ряд американских телекоммуникационных компаний стремится разбить веб надвое. По мнению «разлучников», в Сети необходимо ввести новую услугу — платную доставку информации, так что при прохождении через промежуточные серверы «платные» пакеты данных будут иметь более высокий приоритет. По словам Бернерса-Ли, такой подход категорически недопустим, ведь он противоречит святая святых веба — его открытой модели, согласно которой все данные плавают в едином океане и обрабатываются промежуточными серверами на общих основаниях. «Если веб распадется на части, всех нас ждут мрачные времена», — предостерег «отец WWW».
Нож в спину веба вонзают не только коммуникаторы-империалисты, но и миллионы неряшливых веб-мастеров. Настоящим криком души стало открытое письмо делегатов к власть имущим всех стран с требованием навести порядок на правительственных сайтах. Одним из злейших «веб-штрафников» названо правительство Великобритании: согласно выкладкам экспертов, ныне три из пяти «властных» сайтов Туманного Альбиона содержат ошибки в HTML-тексте, примерно такая же доля онлайновых британских штаб-квартир не поддерживает стандарты W3C, в результате оставаясь частично или полностью недоступными для пользователей тех или иных браузеров. Еще хуже обстоит дело с доступом к сайтам для инвалидов по зрению: самым примитивным требованиям W3C в этой области не соответствует 81% из тысячи взятых наугад правительственных ресурсов!
Похоже, нынче судьба WWW как никогда зависит от рядовых веб-трудяг, которым, в довесок к старому доброму HTML, вскоре придется овладевать и RDF. «Если мы и на сей раз все спустим на тормозах, то Web 2.0 превратится в очередное месиво данных, продираться в котором можно будет разве что при помощи Google», — считает Бернерс-Ли. Что касается самих «ищеек», то им также предлагается приступить к «внедрению решений W3C в жизнь». Разумеется, «отец веба» не так наивен, чтобы ждать горячей поддержки новых стандартов со стороны держателей ведущих поисковиков: «Что поделаешь, источник доходов для поисковика — это хаос; если вы наводите порядок, они уже не смогут делать деньги».