Category: наука

купец

Коммуникационный лаг. Проблема информационно-временной изоляции человечества.

Во время обсуждения одного из интереснейших постов alex_anpilogov в голову пришла мысль, касаемая далекого будущего человечества (или его потомков) — колонизации дальнего космоса.
Всем известное ограничение скорости распространения света в пространстве-времени накладывает дополнительное физическое ограничение на скорость коммуникации между отдельными анклавами колоний, а как следствие и скорости, раномерности развития.

Суть проблемы, названная пока коммуникационным лагом, проиллюстрирована следующим образом:
Градиент белого цвета показывает зависимость скорости распространения информации от расстояния (на сегодня (или навсегда) это скорость света) без учета объемов распространяемой информации и скорости ее обработки.

Земля-Луна (в масштабе):


По причине огромности Вселенной возникает еще одна проблема — дискретной передачи информации, связанная с незбежностью потери колонии по разным причинам:
В данном случае это условный срок в 10 млрд лет — это время жизни звезды, вокруг которой находится колония и в связи с ее гибелью колония вынуждена покинуть ее. Согласно представленной схеме трансляция информации источником завершилась около 11,5 млрд лет назад.

Согласно ОТО, СТО






Масштаб структуры Вселенной

Логарифмический масштаб Вселенной: от Солнечной системы до реликтового излучения (в альтернативной версии "невидимая плазма" (темная материя)).
Метагалактика представляет собой шар диаметром около 93 миллиардов световых лет.
Artist's logarithmic scale conception of the observable universe with the Solar System at the center, inner and outer planets, Kuiper belt, Oort cloud, Alpha Centauri, Perseus Arm, Milky Way galaxy, Andromeda galaxy, nearby galaxies, Cosmic Web, Cosmic microwave radiation and Big Bang's invisible plasma on the edge.

Условный пример

 В "шаре" Вселенной диаметром 93 млрд свет. лет 9 колоний, расположенных на равных расстояниях, вдоль условной прямой, проходящей через условный центр никогда не получат информацию от первоисточника, если срок их ожидания 10 млрд лет.
Исключением является ближайшие между собой новая и старая колонии на этих расстояниях.
[Длинная картинка]




Следствие:

  1. Невозможность быстрой (ответной) коммуникации между дальними колониями. Утверждение коррелирует также и с пунктом 3, в плане скорости развития.

  2. Характер космической экспансии. Основная тенденция - ограниченная экспансия на близкорасположенные между собой скопления звезд.

  3. Чтение "наскальных рисунков" старых колоний новыми колониями. Устаревание информации очень отдаленных колоний. Это, как мне представляется сейчас, связано с высокой скоростью развития человечества.

  4. Необходимость "изобретения колес" - является прямым следствием из пункта 3.

  5. Невозможность "Великого обобщения".

  6. Разношерстность колоний - развитие в ту или иную сторону в культурно-цивилизационных смыслах, но схожесть с ближлежайшими.

  7. "Вавилонизация". Необходимость билингвизации человечества, с неоднородным устареванием среди колоний основого языка коммуникации между дальними колониями. Деление на "местный и общий".

Может быть этот коммуникационный лаг следует отнести к четвёртому "информационному барьеру", если следовать соответствующей концепции академика Глушкова. Это уложилось бы и в третий, но тут существенную роль играет иное обстоятельство, нежели производительность.
Возможно это метафизическо-материалистическое заблуждение.

Материалы по теме:

Информационный барьер — Википедия
Масштабы вселенной - 5 Октября 2013 - Земля - Хроники жизни
Метагалактика — Википедия
Крупномасштабная структура Вселенной — Википедия
Красное смещение — Википедия
Космологическое красное смещение — Википедия
Обобщение понятий — Википедия
Медленные медиа — Википедия
Информационная перегрузка — Википедия
Информационная энтропия — Википедия
Меметика — Википедия
Эволюционные алгоритмы — Википедия
Цепь Маркова — Википедия
Множественное открытие — Википедия
Повторения научных открытий в контексте идей исторической эпистемологии
Фрактал — Википедия
Эффект Матфея — Википедия
Закон Стиглера — Википедия

От Большого взрыва — к Космическому телескопу имени Джеймса Вебба и новым Нобелевским премиям
купец

Ракета без сопла. Концепция межзвездного двигателя.

Полетами в космос сейчас никого не удивишь. Но по принципу работы даже самый современный ракетный двигатель мало чем отличается от того, что был наспех изображен перед казнью Кибальчичем в стенах Петропавловской крепости. Его главная деталь - так называмое сопло Лаваля, в котором раскаленные газы, расширяясь, охлаждаются, и их тепловая энергия преобразуется в кинетическую энергию реактивной струи. А каким образом получается газ, нагретый до высокой температуры, - не имеет значения. Это могут быть продукты горения порохового заряда или химической реакции топлива с окислителем; инертное газообразное рабочее тело можно нагревать электрической дугой, солнечным светом или теплом, выделяемым в результате ядерной реакции, - все равно без сопла Лаваля не обойтись,только с его помощью, казалось бы, и создашь реактивную тягу.

РАКЕТА БЕЗ СОПЛА

Однако около десяти лет назад два сотрудника Научно-исследовательского интитута ядерной физики Московского государственного университета - доктор физико-математических наук М.Е.Герценштейн и кандидат физико-математических наук В.В.Клавдиев - предложили сделать ракетный двигатель вообще без всякого сопла (и даже без камеры сгорания!), используя для этого известные законы физики.

Чтобы ракета могла унести как можно дальше как можно больше полезного груза, минимальное количество рабочего тела (то есть газов, истекающих из сопла) должно создавать максимальную тягу, которая напрямую зависит от скорости реактивной струи. А последняя тем больше, чем выше температура в камере сгорания.

Скорость реактивной струи, создаваемой соплом Лаваля в результате химической реакции, не может превышать 5 км/с; причем в камере сгорания развивается температура, которую едва вы-держивают даже самые жаростойкие материалы. Чтобы довести скорость истечения газов до 10 км/с, температура рабочего тела должна иметь порядок 5000"С, что превышает температуру плавления любых известных материалов. А до 100 км/с - вообще около полумиллиона градусов! Фантастически высокая температура - тут уж не помогут никакие ухищрения конструкторов, хотя только при этом условии дальние космические грузоперевозки и могут стать реальными. Тупик?
Как известно, в тупиковых ситуациях необходимо принципиально новое решение проблемы: в данном случае следовало придумать способ создания реактивной струи без сопла Лаваля и камеры сгорания, стенки которых ограничивают рабочую температуру. Идею такого двителя подсказала обыкновенная свеча, прекрасно всем знакомая.

Это можно сделать, например, таким образом. Изготовим рабочее тело - какой-либо твердый, но легко испаряющийся материал, - как и свечу, в форме стержня. Зажжем высокотемпературный СВЧ-разряд, и с помощью электромагнита локализуем зону нагрева на торце этой «свечи», который раскалится, и образующиеся пары превратятся в плазму, создающую реактивную струю (рис.3). В результате скорость истечения плазменной струи может быть сколь угодно большой, ибо здесь нет стенок, которым грозило бы разрушение под действием высокой температуры.

Согласно расчетам, по эффективности такой двигатель не уступит ионному, уже используемому для ориентации космических кораблей, но, в отличие от него, он способен развивать существенно более сильную тягу и служить для разгона ракет как при орбитальных полетах, так и полетах к другим планетам Солнечной системы. Эксперименты, выполненные в Московском научно-исследовательском радиотехническом институте, показали, что в подобном устройстве энергия СВЧ-генератора превращается в тепловую энергию разряда с КПД до 80%, а в Институте прикладной математики с помощью машинного моделирования было установлено, что потери энергии реактивной струи, создаваемой без сопла, весьма незначительны.

купец

Стелс-технология: за и против Н. Н. Розанов «Природа» №6, 2008

Н.Н. Розанов. Изображение «Природа»Об авторе

Николай Николаевич Розанов — доктор физико-математических наук, заведующий теоретическим отделом Государственного оптического института им. С. И. Вавилова (Санкт-Петербург), профессор Санкт-петербургского государственного университета информационных технологий, механики и оптики. Область научных интересов — физическая и нелинейная оптика, лазерная физика, физика солитонов. Лауреат премии им. Д. С. Рождественского РАН (2007).


Возможность невидимости давно интересовала человечество, свидетельством чему служат различные легенды, сказки и научная фантастика о призраках, «плаще-невидимке» и «человеке-невидимке». Воплощение подобных идей в наше время — уже не фантастика, прежде всего благодаря прогрессу в технологиях изготовления (лучше сказать — конструирования) материалов с необычными и заранее заданными свойствами — метаматериалов и наноструктур. В прессе и в Интернете уже можно встретить весьма смелые проекты, вплоть до создания невидимого автомобиля. Однако, как пояснял Х. К. Андерсен в «Новом платье короля», не всем проектам в области видимости и невидимости следует доверять. Попробуем разобраться с принципиальными ограничениями и реальным положением дел в этой области. Но сначала следует определиться с терминологией — что можно и что нельзя считать невидимым.

Collapse )