Научная среда #91. Веселые истории сближают, фотоны пропадают, а мозги уменьшаются

Новости одной строкой

• Появились глазные капли, которые могут заменить очки для чтения. Они обеспечивают более четкое зрение на срок до 10 часов.
• Анализ следов показал, что хищные динозавры бегали чуть медленнее Усэйна Болта – 44,6 километров в час.
• ОАК показала "Охотника" с плоским соплом. "Охотник" с традиционным соплом впервые взлетел в 2019 году.

Научная среда

У найденного в Африке древнейшего анкилозавра шипы крепились прямо к ребрам

Эволюционная история анкилозавров – причудливых растительноядных динозавров, с головы до хвоста покрытых прочной костяной броней, – до недавнего времени оставалась загадкой. Помимо предположений об их близком родстве со стегозаврами ученым было крайне мало известно о том, как возникла эта группа. Несмотря на покрытые костяными пластинами тела и тяжелый костяк, анкилозавры крайне редко встречаются в палеонтологической летописи. Поэтому находка в Африке нового вида анкилозавров, к тому же самого раннего из всех известных, предоставляет ученым много информации о том, как эти "живые танки" мезозоя начинали свой путь по Земле. Вид Spicomellus afer описан по фрагментам одного ребра. Его примечательной особенностью являются массивные шипы, прикрепленные прямо к кости.

Среди покрытых чешуей рептилий довольно много бронированных видов – от всем известных черепах до вымерших этозавров. Но, пожалуй, ни одна группа не достигла в деле достижения максимальной пассивной защиты таких же успехов, как анкилозавры, которых иногда даже называют "живыми танками". Коренастые, с относительно короткими конечностями и бочкообразным туловищем, эти растительноядные динозавры и без дополнительных ухищрений выглядели довольно крепкими, – однако они не остановились на достигнутом и покрыли свои тела костяной броней, толщина которой достигала нескольких сантиметров. Череп анкилозавров был сплошь одет щитками брони (T. Maryanska, 1977. Ankylosauridae (Dinosauria) from Mongolia), а кости крестца срастались в единый монолит – синсакрум, призванный поддерживать всю тяжесть тазового щита. И даже их веки были покрыты крошечными костяными пластинками (остеодермами)

Необычный вид окаменелости обусловлен тем, что к ребру животного приросли костные пластинки, несущие огромные шипы, – ранее ничего подобного у анкилозавров не встречалось. Тем не менее, гистологический анализ среза кости подтвердил принадлежность находки анкилозавру, что делает спикомеллуса уникальным и среди собственных сородичей, и среди динозавров вообще. У других представителей анкилозавров тоже имелись остеодермы с шипами, но они просто находились в толще кожи и не прирастали к костям: возможно, благодаря такой необычной особенности сравнительно длинные шипы динозавра не "болтались" и были надежнее прикреплены к туловищу.

Полную версию материала читайте по ссылке.

Выживает глупейший: почему мы начали терять мозг?

Происхождение человеческого мозга относится к главным загадкам эволюции и к одной из наиболее дискуссионных тем в биологической науке. Почему в какой-то момент времени эволюция поддержала развитие мозга у одной из ветвей приматов? Почему мозг так стремительно вырос за столь короткий период? И почему в течение 30 000 лет мозг Homo sapiens постоянно теряет в весе?

Человечество расселялось по планете, наращивая объем мозга, и наконец на историческую сцену вышли две крупные группы – неандертальцы и кроманьонцы. У представителей обеих групп мозг достиг огромного размера – 1560−1600 г. Однако при том что мозг по массе был одинаков, стратегия поведения и результаты отбора оказались разные. Неандертальцы были мощными, сильными, умными существами, которые селились очень маленькими семьями. Они придумывали орудия и вообще, возможно, были более интеллектуальными, чем homo sapiens sapiens. Но отбор, связанный с поддержанием бесконфликтных ситуаций в группах, на них не действовал. А кроманьонцы, похоже, были туповатыми, ограниченными, но их мозг прошел больший путь социализации. Жестокий отбор приспособил их к общественному образу жизни. Каков же оказался результат конкуренции? Когда на трех жуков нападает банда муравьев, она их уничтожает. Примерно так же кроманьонцы расправились с неандертальцами.

И дальше мы, сапиенсы, пожали печальные плоды своей победы. 30 000 лет назад социальный отбор, который тогда, в условиях конкуренции, требовал колоссальных усилий со стороны сапиенсов, прекратился. И ситуация вернулась в каком-то смысле к началу пути: ускорился отбор людей по социальной адаптированности, только теперь отдельные слишком умные "изгои" не могли повлиять на ситуацию – общество стало слишком большим. А безынициативные особи с посредственными данными, способные к плодотворному общению и коллективным действиям, получали преимущество. Кто мог выполнять правила игры в группе, какими бы они ни были идиотскими, получал возможность размножиться и перенести геном в следующее поколение. Кто нарушал правила – тот не размножался. Так мозг постепенно и уменьшился с 1600 до 1300 г. и надо сказать, что подобный регресс не наблюдался ни у одного вида за всю историю гоминид.

Полную версию материала читайте по ссылке.

Физики завершили 16-летний эксперимент, который проверил на прочность теорию относительности

Исследователи из Университета Восточной Англии и Манчестерского университета провели 16-летний эксперимент, чтобы бросить вызов общей теории относительности Эйнштейна. Теперь они опубликовали результаты своей работы.

Какой бы впечатляюще успешной ни оказалась общая теория относительности Эйнштейна, мы знаем, что это не последнее слово в теории гравитации. Более 100 лет спустя ученые всего мира продолжают свои усилия по поиску недостатков в его теории. Обнаружение любого отклонения от общей теории относительности стало бы крупным открытием, которое открыло бы окно в новую физику, выходящую за рамки нашего нынешнего теоретического понимания Вселенной. И это может помочь нам в конечном итоге открыть единую теорию фундаментальных сил природы.

Роберт Фердман

Движимая стремлением найти брешь в самой известной в мире теории, международная команда исследователей из десяти стран подвергла ОТО самым строгим испытаниям. Для этого авторы изучили двойную систему из пульсаров, которые были обнаружены в 2003 году.

Для наблюдения этого двойного пульсара использовались семь чувствительных радиотелескопов. Авторы проверили предсказания теории с до сих пор невиданной точностью – она в 25 раз выше предыдущего рекорда. Но, вопреки ожиданиям, все параметры гравитационных волн, которые исследовали астрофизики, оказались в строгом соответствии с предсказаниями ОТО. Кроме того, авторы также смогли увидеть эффекты, которые раньше нельзя было изучить.

Полную версию материала читайте по ссылке.

Ученые придумали, как сделать сверхтонкую память на квантовых точках

Исследовательская группа из института передовых композитных материалов Корейского института науки и технологии объявила о разработке прозрачного и гибкого устройства для хранения информации на основе гетерогенной низкоразмерной ультратонкой наноструктуры.

Ультратонкое устройство памяти, материализованное с помощью двумерного наноматериала толщиной в несколько нанометров, помимо очевидных плюсов в плане габаритов также может обладать куда большей плотностью памяти. Однако у такой памяти тоже есть ограничения – наноматериалы довольно плохо захватывают носители заряда.

Учёные внедрили нульмерные квантовые точки с отличными квантово-ограничительными свойствами в активный слой, контролируя носители в 2D наноматериале. Квантовые точки сформировали вертикально сложенную композитную структуру (как стопка), которую поместили между двумерными гексагональными наноматериалами. Разработанное устройство сохраняет прозрачность более 80% и свои функции даже при сгибании.

Полную версию материала читайте по ссылке.

Синхронизация мозговой активности выше при пересказе веселых историй

Китайские ученые выяснили, что уровни межличностной синхронизации мозга и симпатии между собеседниками выше при пересказе веселой истории, чем при грустной. Также оказалось, что пересказы, содержащие приятные события, запоминаются в среднем лучше. Предварительный анализ показал, что по этому уровню возможно предсказать уровень симпатии между собеседниками.

Для того чтобы проверить свою гипотезу, ученые просили участников эксперимента посмотреть видео с веселой, грустной или нейтральной эмоциональной окраской. После этого посмотревшие видео пересказывали другим участникам то, что они увидели. И у рассказчика, и у слушателя с помощью ЭЭГ измеряли электрическую активность мозга. Также участников просили оценить уровень симпатии к собеседнику и то, насколько хорошо им запомнилась история.

У группы, которой показывали веселые видео, наблюдался более высокий уровень межличностной синхронизации в фронтальной и височно-теменной коре. Эти области мозга задействованы в эмоциональной обработке информации и построении социального взаимодействия. Результаты опросов показали, что веселые истории в среднем запоминались лучше. Также уровень симпатии между собеседниками был сильно выше у тех пар, где участник, смотревший видео, рассказывал веселую историю. Между поведенческими данными и мозговой активностью исследователи обнаружили устойчивую корреляцию. 

Полную версию материала читайте по ссылке.

Астрономы уточнили массу сверхмассивной черной дыры в центре Млечного Пути

Астрономы из коллаборации GRAVITY опубликовали самые точные на сегодняшний день оценки массы и расстояния до сверхмассивной черной дыры в центре Млечного Пути. Сделать это им помогли данные наблюдений наземных телескопов за несколькими близкими к черной дыре звездами.

Звезды продемонстрировали значительное ускорение своего движения в период с марта по июль 2021 года, поскольку проходят перицентры своих орбит вокруг черной дыры в период с 2018 по 2023 год. В частности, S29 находится на орбите с периодом 90 лет и прошла свой перицентр в конце мая 2021 года, оказавшись на минимальном расстоянии сто астрономических единиц от Стрельца А*. При этом звезда двигалась со скоростью 8740 километров в секунду.

В итоге удалось уточнить массу черной дыры, которая составила (4,297±0,012)×106 масс Солнца, и расстояние до нее – 8277±9 парсек. Ожидается, что в 2022 году звезды S38 и S42 пройдут перицентры своих орбит, а ввод в строй будущего приемника GRAVITY+ и телескопа ELT позволит увеличить чувствительность и детализацию наблюдений, что позволит найти другие звезды вокруг черной дыры.

Полную версию материала читайте по ссылке.

Физики предложили новую компьютерную модель взаимодействия нейтрино с темной материей

Группа японских физиков провела суперкомпьютерное моделирование взаимодействия нейтрино и темной материи для изучения процесса формирования неоднородностей во Вселенной. Ученые предложили новый метод численного анализа взаимодействия этих типов вещества, в котором нейтрино рассматриваются как непрерывно распределенная субстанция, а темная материя – как нерелятивистские частицы. Полученное физиками распределение плотности вещества в результате космологической эволюции более реалистично, чем то, которое получается, если при моделировании рассматривать нейтрино как частицы. 

Группа японских физиков под руководством Кодзи Есикава (Kohji Yoshikawa) из Института физико-химических исследований RIKEN провела моделирование взаимодействия темной материи с нейтрино, но нейтрино рассматривались как непрерывная субстанция, а не отдельные частицы, что подавляет ненужный шум. Моделирование проводилось на японском суперкомпьютере Фукагу, содержащем 7 077 888 вычислительных ядер. Ученые рассмотрели взаимодействие 330 миллиардов частиц темной материи с нейтрино, описываемых функцией распределения в шестимерном фазовом пространстве координат и скоростей, которое аппроксимировалось решеткой с 400 триллионами узлов. Эволюция функции распределения подчиняется кинетическому бесстолкновительному уравнению Власова, в которое входит гравитационный потенциал, создаваемый как нейтрино, так и частицами темной материи, для которых напрямую численно решалась задача многих гравитирующих тел.

Физики сравнили результаты их моделирования с более ранними результатами, полученными на Тяньхэ-2 и, как и ожидалось, полученные ими распределения плотности нейтрино, а также их скорости и дисперсии скорости, оказались гораздо более гладкими, потому что из них исчез нефизический шум.

Полную версию материала читайте по ссылке.

Является ли ваша кошка психопатом: ученые разработали анкету для определения психопатических наклонностей питомцев

О чем думает ваша кошка? Вряд ли кто-то сможет дать ответ на этот вопрос – по крайней мере, в ближайшее время, пока человечество не создаст подходящие технологии. Однако английские ученые смогли разработать анкету на основе триархической модели психопатии, которая даст вам некое представление о том, что творится в голове у вашей кошки.

Триархическая  модель психопатии измеряет три показателя: уровень смелости, подлости и расторможенности. На основе этих показателей можно оценить наличие общих психопатических наклонностей. Вообще, этот тест предназначен для определения психопатии у людей, однако английские ученые из Ливерпульского университета и Ливерпульского университета имени Джона Мурса адаптировали его таким образом, чтобы можно было тестировать кошек.

Опросник вы можете найти в интернете. Он содержит 46 утверждений о поведении кошек.

Вполне вероятно, что все кошки в какой-то степени психопаты, поскольку когда-то такое поведение было необходимо их предкам - так было проще добывать пищу, бороться за территории и находить партнеров для спаривания.

авторы опросника

Специалисты адаптировали анкету под кошек, чтобы хозяева смогли лучше понимать характер и потребности своих питомцев. Например, если животное набирает довольно много баллов в категории "смелость", то имеет смысл купить ей дополнительные когтеточки или придумать в квартире препятствия, чтобы кошка могла по ним лазать.

Полную версию материала читайте по ссылке.

С помощью нейросети удалось смоделировать электронную структуру вещества

Понимать технологии на наноуровне сейчас крайне важно. Разработка учёных поможет лучше понять взаимодействие между электронами – тот самый "клей", что держит молекулы вместе.

Компании DeepMind удалось продемонстрировать, что для построения более точной «карты плотности» могут быть использованы нейронные сети – равно как и для расчёта взаимодействия между электронами. Они представили функционал в виде нейронной сети и включили в обучающие данные точные свойства, согласующиеся с теорией. Благодаря этому удалось уйти от двух важных систематических ошибок, вносимых приближениями:

• ошибки делокализации, которая предполагает, что функционал зависит от плотности либо ее градиента в конкретной точке;
• нарушения спиновой симметрии, при которой спины электрона могут принимать противоположные «направления».

В краткосрочной перспективе это позволит исследователям получить улучшенное приближение функционала плотности для немедленного использования – код доступен в открытом доступе.

Полную версию материала читайте по ссылке.

Вычитание фононов с помощью света сделало звук неклассическим

Физики продемонстрировали возможность вычитания одного и двух фононов из резонатора, унося их энергию с помощью лазерных фотонов. Исследование рассеянного света позволило им провести томографию механического состояния оставшихся фононов, что подтвердило их неклассическую статистику. 

С ростом числа частиц физическим системам свойственно переходить из квантового режима в режим классический. В каждом конкретном случае эта граница своя, и физики по всему миру ищут способы, чтобы сдвинуть ее как можно дальше. Венцом этого процесса стало бы наблюдение состояния квантовой суперпозиции макроскопического тела, кажущуюся абсурдность которой пытался подчеркнуть Шрёдингер с помощью своего знаменитого кота. На сегодняшний день физики добились такого эффекта для не слишком больших объектов, например, 10-микрометровых мембран.

Другим отклонением от классического поведения оказывается статистическое распределение по доступным степеням свободы физической системы. Речь идет, например, о числе фотонов или фононов. При переходе к большому числу частиц системы быстро термализуются, то есть неизбежно переходят в состояние, в котором статистика подчиняется распределению Гаусса. 

Группа физиков из Австралии и Великобритании при участии Майкла Вэннера (Michael Vanner) из Имперского колледжа Лондона пошла дальше и, увеличив точность квантовой томографии, пронаблюдала состояния, которые получаются при вычитании двух фотонов. Авторы подтвердили, что, как и в случае вычитания одиночного фотона, среднее число частиц в таких состояниях испытывает контринтуитивное умножение. Если для одиночного вычитания оно удваивается, то для двойного вычитания – утраивается.

Полную версию материала читайте по ссылке.

Научные видео

Основные источники:

• neuronovosti.ru
• popmech.ru
• nplus1.ru
• elementy.ru

Спасибо за внимание, и помните, что никогда не поздно "Учиться, учиться и еще раз учиться!"

Прошлый выпуск рубрики:

• Время жизни нейтрона измерили с орбиты Луны.
• Человек-муравей: как влияет глобализация и коллективный разум на размер мозга человека.
• Ученые научились ловить одиночные фотоны.
• Обнаружена галактика, в которой нет темной материи.
• Ученые выяснили, какая порода собак самая здоровая.
• 10 минут бега положительно влияют на настроение и работу мозга.