Содержание
Топ-20 революционных достижений российских учёных: 1917–2017
1918 год. Михаил Александрович Бонч-Бруевич (Нижегородский университет) изобрёл триггер (триггерную систему) — класс электронных устройств, обладающих способностью длительно находиться в одном из двух устойчивых состояний и чередовать их под воздействием внешних сигналов. Отличительной особенностью триггера является запоминание двоичной информации. Триггеры открыли перспективы для развития вычислительной техники — они используются для организации компонентов вычислительных систем: регистров, счётчиков, процессоров, оперативной памяти.
1934 год. Советский физик Павел Черенков (Физико-математический институт АН СССР в Ленинграде) открыл эффект, который и получил его имя — эффект Черенкова. Черенковское излучение широко используется в физике высоких энергий для регистрации релятивистских частиц и определения их скоростей. Затем, в 1958 году, вместе с другими советскими физиками Ильёй Франком и Игорем Таммом Павел Черенков получил Нобелевскую премию по физике за открытие и истолкование эффекта Черенкова.
1938–1986 годы. Учёный-оптик Михаил Русинов (ЛИТМО) произвёл ряд открытий, ставших прорывными для развития оптики. В частности, он открыл явление существования аберраций второго порядка, которое коренным образом изменило представление об аберрациях оптических систем, сохранявшееся в науке около 150 лет. Также он создал аэрофотосъёмочные объективы и объективы для кино- и подводной съёмки, зеркально-линзовые особо светосильные объективы, фотограмметрические установки для ядерной физики и оптические системы биноклей.
Идеи М.М. Русинова использованы в оптических системах для международного космического проекта «Марс-96». Его разработки стали основой для изобретения объективов с вынесенным зрачком, которые сейчас лежат в основе камер для мобильных устройств.
1946 год. Изобретатель Генрих Саулович Альтшуллер (Азербайджанский индустриальный институт) предложил научному сообществу ТРИЗ теорию решения изобретательских задач (правда, впервые данная теория была опубликована только в 1956 году).
ТРИЗ — это технология творчества, основанная на идее о том, что «изобретательское творчество связано с изменением техники, развивающейся по определённым законам». Появление ТРИЗ позволило ускорить изобретательский процесс, исключив из него элементы случайности: внезапное и непредсказуемое озарение, слепой перебор и отбрасывание вариантов, зависимость от настроения и т.д.
1954 год. Под руководством советского физика Игоря Васильевича Курчатова (Институт атомной энергии) сооружена первая в мире атомная электростанция — Обнинская АЭС. Ему же принадлежит серия глобальных открытий в области ядерной физики. В их числе — создание первого в Европе атомного реактора, первой в СССР атомной бомбы, первой в мире термоядерной бомбы.
1958 год. В Ленинграде под руководством профессора Сергея Артуровича Изенбека (ЛИТМО) была создана ЭВМ «ЛИТМО-1» — прототип современного персонального компьютера. Разработанная ЭВМ была первой отечественной универсальной электронной цифровой машиной для инженерных расчётов, содержала 850 электронных ламп, производила 100 операций в секунду и имела 2048 байт памяти.
1962 год. Физик Лев Давидович Ландау (МГУ) получил Нобелевскую премию за основополагающие теории конденсированной материи, в особенности жидкого гелия. Ландау объяснил сверхтекучесть, используя новый математический аппарат: он рассмотрел квантовые состояния объёма жидкости почти так же, как если бы та была твёрдым телом.
1958 год. Юрий Николаевич Денисюк (ЛИТМО), один из основоположников голографии, впервые продемонстрировал трёхмерную голограмму — ещё до появления лазеров с их когерентным излучением. В своих экспериментах он использовал излучение лампы на парах ртути. Особой заслугой Ю.Н. Денисюка явилось создание ряда принципиально новых светочувствительных материалов для записи трёхмерных голограмм. Благодаря его работам уровень развития отечественной голографии значительно превосходит зарубежный, а возможности широкого практического применения голографии в искусстве, промышленности, медицине и военной технике обеспечены надёжным научным и технологическим заделом.
1964 год. Александр Михайлович Прохоров (ФИАН), один из основателей квантовой электроники и создатель лазерных технологий, совместно с другим советским учёным Николаем Геннадиевичем Басовым (ФИАН) стал обладателем Нобелевской премии по физике за фундаментальные работы в области квантовой электроники, которые привели к созданию генераторов и усилителей на лазерно-мазерном принципе.
1975 год. Леонид Витальевич Канторович (Институт управления народным хозяйством), советский математик и экономист, один из создателей линейного программирования, стал лауреатом Нобелевской премии по экономике за внедрение математических методов в исследования по экономическим наукам.
1978 год. Пётр Леонидович Капица (МФТИ) удостоен Нобелевской премии за фундаментальные исследования в области физики низких температур, за открытие сверхтекучести жидкого гелия. Капица создал новые методы сжижения водорода и гелия.
Является одним из основателей Московского физико-технического института.
2000 год. Жорес Иванович Алфёров (ФТИ им. А.Ф. Иоффе) получил Нобелевскую премию в области физики за фундаментальные исследования в сфере информационных и коммуникационных технологий и разработки полупроводниковых элементов, используемых в сверхбыстрых компьютерах и оптоволоконной связи. В мобильных телефонах есть гетероструктурные полупроводники, созданные Алфёровым, оптоволоконная связь также работает на его полупроводниках и лазере Алфёрова. Без лазера Алфёрова были бы невозможны проигрыватели компакт-дисков и дисководы современных компьютеров.
2003 год. Алексей Алексеевич Абрикосов (МИСиС) получил Нобелевскую премию по физике за работы в области квантовой физики (совместно с В.И. Гинзбургом и Э. Леггеттом), в частности, за исследования сверхпроводимости и сверхтекучести. Абрикосов развил теорию нобелевских лауреатов Гинзбурга и Ландау и теоретически обосновал возможность существования нового класса сверхпроводников, которые допускают наличие и сверхпроводимости, и сильного магнитного поля одновременно.
2004 год. Российский учёный Владимир Анатольевич Краснопольский (МФТИ) с помощью наземных методов анализа обнаружил озоновый слой, гелий и метан в атмосфере Марса. Кроме того, учёный участвовал в создании спектрометров для первых в СССР межпланетных зондов.
2010 год. Лауреатами Нобелевской премии стали Андрей Константинович Гейм и Константин Сергеевич Новосёлов, выпускники Московского физико-технического института, за передовые исследования графена — материала, с которым связывают будущее электроники.
2010 год. Сибирские археологи под руководством академика Анатолия Пантелеевича Деревянко (Институт археологии и этнографии СО РАН) обнаружили в ходе раскопок в Денисовой пещере на Алтае останки неизвестного вымершего вида людей. До этого времени учёным было известно только о двух видах древних людей — кроманьонцах и неандертальцах, но исследование ДНК сибирской находки подтвердило: 40 тысяч лет назад в Евразии вместе с ними жил и третий вид, получивший название «денисовцы».
2013 год. Под руководством Артура Викторовича Глейма (Университет ИТМО) разработан принципиально новый подход к созданию систем квантовой связи для организации высокозащищённого обмена данными и создано соответствующее устройство. Это первая отечественная система, которая по скорости и дальности передачи информации сопоставима с абсолютными рекордами в области квантовой коммуникации: она формирует квантовые биты со скоростью более 1 Мбит/с и может обеспечить передачу квантового сигнала по оптическому волокну на расстояния более 250 километров (ранее отечественные системы квантовой коммуникации не позволяли осуществлять эффективный обмен квантовой информацией на такие расстояния без разрушения сигнала).
На базе данных разработок в 2014 году в Санкт-Петербурге была запущена первая в России линия квантовой связи, действующая в городских условиях, а в 2016 году в Татарстане совместно с учёными КНИТУ (КАИ) запущен пилотный сегмент первой многоузловой квантовой сети.
2014 год. Лауреатами престижной премии Кавли в области астрофизики стали Алексей Александрович Старобинский (Институт теоретической физики им. Л.Д. Ландау РАН) и Андрей Дмитриевич Линде (выпускник МГУ), одни из создателей современной теории рождения Вселенной — инфляционной модели, гипотезы о физическом состоянии и законе расширения Вселенной на ранней стадии Большого взрыва, предполагающей период ускоренного по сравнению со стандартной моделью горячей Вселенной расширения.
2016 год. Проект LIGO зафиксировал открытие гравитационных волн. Большой вклад как в теорию гравитационных волн, так и в создание проекта LIGO внёс московский физик Владимир Борисович Брагинский (МГУ), совершивший такие открытия, как квантовые флуктуации, квантовые пределы, создавший способы квантовых измерений, и основавший московскую группу коллаборации.
Группа российских учёных во главе с физиком, научным руководителем лаборатории ядерных реакций из подмосковной Дубны
Юрием Цолаковичем Оганесяном открыла новые химические элементы таблицы Менделеева — 113-й, 115-й, 117-й и 118-й.
Церемония «инаугурации» новых химических элементов должна состояться в 2017 году.
Ученые, возможно, обнаружили «пятую силу природы», до сих пор не известную науке
- Паллаб Гош
- Обозреватель Би-би-си по вопросам науки
Подпишитесь на нашу рассылку ”Контекст”: она поможет вам разобраться в событиях.
Автор фото, Reidar Hahn / FermiLab
Подпись к фото,
Открытие было сделано в ходе работы с элементарными частицами — мюонами
Вся наша жизнь подчинена законам физики, будь то магнитик из поездки, который мы крепим к дверце холодильника, или мяч, залетающий в баскетбольное кольцо.
И все эти силы, с которыми мы имем дело каждый день, можно свести к четырем фундаментальным категориям взаимодействий: электромагнитное, сильное, слабое и гравитационное.
Четыре фундаментальных силы определяют взаимодействие всех объектов и частиц во вселенной.
К примеру, сила тяжести, она же гравитация, заставляет объекты падать на землю и не позволяет отрываться от нее без приложения другой силы.
Но, как утверждает международная команда физиков, в ходе исследований в рамках эксперимента Muon g-2 («Мюон джи минус два»), проводившихся в лаборатории городка Батавия рядом с Чикаго, они, возможно, обнаружили новую, пятую силу природы.
- Большой адронный коллайдер маловат — физики ЦЕРНа хотят побольше. Но что он даст?
- Зачем мы ищем темную материю и можно ли ее найти?
- Бозон Хиггса: поэзия элементарных частиц
Британский Совет по научно-техническому оборудованию объявил, что результаты экспериментов дают весомые подтверждения существованию доселе неизвестной субатомной частицы или новой силы.
К сожалению, результаты эксперимента Muon g-2 не дают пока оснований однозначно заявить о совершенном открытии.
Пропустить Подкаст и продолжить чтение.
Подкаст
Что это было?
Мы быстро, просто и понятно объясняем, что случилось, почему это важно и что будет дальше.
эпизоды
Конец истории Подкаст
Имеется один шанс из 40 тыс. на то, что это статистическая погрешность. Иными словами, так называемый статистический уровень значимости (или достоверности) составляет 4,1 сигма.
А для того, чтобы открытие было признано, этот уровень должен составлять 5 сигма, то есть погрешность не должна превышать одного шанса на 3,5 млн.
«Мы обнаружили, что взаимодействие мюонов не согласуется со Стандартной моделью, — рассказал в интервью Би-би-си руководитель эксперимента с британской стороны профессор Марк Ланкастер. — Понятно, что мы все в восторге, потому что это открывает будущее с новыми законами физики, новыми частицами и новыми, невиданными до сих пор силами».
Стандартная модель — общепринятая на данный момент теоретическая конструкция, описывающая взаимодействие всех элементанных частиц во Вселенной.
Новое открытие стало последним в целой серии многообещающих результатов, полученных в ходе экспериментов по физике частиц в США, Японии и, в первую очередь, на Большом адронном коллайдере (БАК), который расположен на границе между Францией и Швейцарией.
Автор фото, Fermilab
Подпись к фото,
Фермилаб — главная лаборатория по исследованию физики элементарных частиц в США
Но вернемся к нашему эксперименту.
Он был поставлен в Национальной ускорительной лаборатории имени Ферми (Фермилаб) в городе Батавия, штат Иллинойс, с целью изучения поведения субатомной частицы под названием мюон.
Дело в том, что вся наша Вселенная построена из частиц размером меньше атома. Некоторые из этих частиц состоят из еще более мелких частиц, другие же более не дробятся — это так называемые элементарные частицы.
Мюоны как раз и являются такими элементарными частицами: они похожи на электроны, только в 200 раз тяжелее.
Автор фото, GIROSCIENCE / SPL
Подпись к фото,
Поведение мюонов выходило за рамки обычного, что и натолкнуло ученых на мысль о пятой силе
В ходе эксперимента Muon g-2 частицы разгонялись по 14-метровому кольцу в циркулярном коллайдере под воздействием мощного магнитного поля.
Согласно известным законам физики это должно было приводить к колебанию мюонов с определенной частотой. Однако физики обнаружили, что частота их колебаний оказалась выше предполагаемой. По их мнению, это может свидетельствовать о действии силы, ранее не известной науке.
Никто не знает точно, что еще, кроме воздействия на мюон, подвластно этой новой силе.
Теоретики полагают, что она может быть каким-то образом связана с еще не открытой субатомной частицей.
Насчет этой гипотетической частицы есть сразу несколько предположений.
Это может быть так называемый лептокварк (частица, переносящая информацию между кварками и лептонами) или Z-бозон (который сам для себя служит античастицей).
Еще в прошлом месяце физики, проводившие эксперимент на Большом адронном коллайдере, отмечали, что полученные результаты могут свидетельствовать о наличии новой частицы и силы.
«Сейчас идет настоящая гонка за тем, чтобы получить доказательства тому, что мы обнаружили нечто новое, — говорит доктор Митеш Патель из Имперского колледжа в Лондоне, принимавший участие в эксперименте на БАК. — Понадобится больше данных и больше измерений, и, если повезет, мы получим свидетельства того, что эти эффекты — реальные».
Автор фото, ESA/Hubble and NASA
Подпись к фото,
В последние годы ученые столкнулись со множеством загадок Вселенной, и доказанное наличие новой силы очень помогло бы в их разгадке
Помимо хорошо знакомых гравитационных и электромагнитных сил за поведение субатомных частиц отвечают так называемые сильные и слабые силы.
И пятая сила могла бы дать ответ на многочисленные загадки Вселенной, которые возникли перед учеными в последние десятилетия.
К примеру, согласно наблюдениям, наша Вселенная расширяется с ускорением, и это относят на счет загадочного феномена под названием темная энергия. Но ученые и раньше выдвигали предположение, что это может быть та самая неведомая пятая сила.
- Темной энергии не существует? Новые свидетельства показывают, что ученые ищут то, чего нет
«Это просто уму непостижимо, — признается соведущая программы Би-би-си Sky at Night («Ночное небо») доктор Мэгги Эдерин-Покок. — Потенциально это может перевернуть всю физику с ног на голову. У нас было много неразгаданных загадок, и мы, возможно, обнаружили ключ к их решению».
Российские ученые, изобретатели и исследователи
| Русские физики Александр Фридман (1888 – 1925), русский физик и математик: вывел из общей теории относительности Эйнштейна уравнений поля, что Вселенная расширяется.  Виталий Гинзбург* (1916 — 2009), советский физик-теоретик, действительный член Советской и Российской академий наук и один из отцов советской водородной бомбы . Абрам Иоффе (1880 — 1960), выдающийся советский физик и директор Ленинградского физико-технического института (ЛФТИ): под руководством Иоффе была разработана мобильная радиолокационная система , получившая обозначение «Редут » («Редут») с пиковой мощностью 50 кВт, импульсом 10 мкс. продолжительность, дальность обнаружения 150 км и антенны Yagi, которые использовались как для передачи, так и для приема. Генрих Ленц (1804 — 1865), физик: сформулировал закон Ленца в электродинамике в 1833 году. Лев Ландау*(1908 — 1968), советский физик: внес фундаментальный вклад во многие области теоретической физики, включая квантовую механику. Андрей Сахаров * (1921 — 1989), физик-ядерщик, диссидент и правозащитник: считается отцом советской водородной бомбы . Джордж Цвейг * (род. 1937 — ), русско-американский физик элементарных частиц: предложил модель кварков (совместно с Мюрреем Гелл-Манном, американец). Абрам Иоффе (1880 — 1960), выдающийся советский физик, директор Ленинградского физико-технического института (ЛФТИ): a 9Мобильная радиолокационная система 0008 была разработана под руководством Иоффе и получила обозначение Redut (Redoubt) с пиковой мощностью 50 кВт, длительностью импульса 10 мкс, дальностью обнаружения 150 км и антеннами Yagi, которые использовались как для передачи, так и для приема. * Нобелевские лауреаты Военные и авиационные технологи Юрий Гагарин (1934 — 1968), летчик и космонавт: первый человек в космосе — Восток 1 полет. Абрам Иоффе (1880 — 1960), выдающийся советский физик и директор Ленинградского физико-технического института (ЛФТИ): под руководством Иоффе была разработана мобильная радиолокационная система , получившая обозначение Редут (Редут) с пиковой мощностью 50 кВт. мощность, длительность импульса 10 мкс, дальность обнаружения 150 км и антенны Yagi, которые использовались как для передачи, так и для приема. Игорь Сикорский (1889–1972), русско-американский пионер авиации как на вертолетах, так и на самолетах. В 1939 году Сикорский спроектировал и управлял Vought-Sikorsky VS-300 , первым жизнеспособным американским вертолетом, который впервые использовал конфигурацию ротора, используемую в большинстве вертолетов сегодня. Абрам Слуцкин (1881–1950), русский ученый: разработал раннюю версию резонаторного магнетрона (мощная вакуумная лампа, генерирующая микроволны) и использовал эти устройства в первых радиолокационных (радарных) системах. Валентина Терешкова: (1937 — ) советский космонавт: первая женщина и гражданский человек, совершивший полет в космос — полет Восток 6 16 июня 1963 года. и геометр: известен своими новаторскими работами по гиперболической геометрии — геометрии Лобачевского (неевклидовой геометрии). Андрей Марков (1856 — 1922), русский математик: наиболее известен своими цепями Маркова , которые имеют множество применений в качестве статистических моделей реальных процессов. Григорий Перельман (1966 г. — ), русский математик: внес значительный вклад в риманову геометрию и геометрическую топологию. Решил гипотезу Пуанкаре в 2003 году. Александр Фридман (1888–1925), русский физик и математик: вывел из общей теории относительности Эйнштейна уравнений поля, согласно которым Вселенная расширяется. Российские изобретатели Александр Попов (1859 — 1906), русский физик и выдающийся пионер радио . Павел Шиллинг (1780 — 1837): В 1828 году он продемонстрировал новаторский электрический телеграф. Он состоял из системы с одной иглой, которая использовала телеграфный код для обозначения символов в сообщении. Абрам Иоффе (1880 — 1960), выдающийся советский физик и директор Ленинградского физико-технического института (ЛФТИ): под руководством Иоффе была разработана мобильная радиолокационная система , получившая обозначение Редут (Редут) с пиковой мощностью 50 кВт. мощность, длительность импульса 10 мкс, дальность обнаружения 150 км и антенны Yagi, которые использовались как для передачи, так и для приема. Российские биологи Владимир Вернадский (1869–1939), русско-украинский минералог и геохимик: основал концепцию биосферы , предполагающую, что жизнь является геологической силой, формирующей Землю. Сергей Виноградский (1856 — 1953), украинско-российский микробиолог: открыл сероокисляющие бактерии — обнаружил, что Beggiatoa (бактерии) окисляют сероводород (H 2 S) в качестве источника энергии. Российские компьютерщики Русские лингвисты Людвиг Лазарь Заменгоф (1859 — 1917): создатель эсперанто , самого успешного сконструированного языка, предназначенного для международного общения. Русские химики Дмитрий Менделеев (1834-1907), химик: открыл периодический закон и изобрел современную периодическую таблицу , известную сегодня. Русские исследователи Русские психологи * Нобелевские лауреаты Российские антропологи * Нобелевские лауреаты Биографии российских ученых и изобретений |
Российские ученые открыли новую физику
image: Исследователи обнаружили новое физическое явление «баллистического резонанса».
посмотреть больше
Фото: Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого
Исследователи Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого (СПбПУ) обнаружили и теоретически объяснили новый физический эффект: амплитуда механических колебаний может возрастать без внешнего воздействия. Кроме того, научная группа предложила свое объяснение того, как устранить парадокс Ферми-Паста-Улама-Цингоу.
Ученые СПбПУ объяснили это на простом примере: чтобы раскачать качели, нужно постоянно их раскачивать. Принято считать, что добиться колебательного резонанса без постоянного внешнего воздействия невозможно.
Однако научная группа Высшей школы теоретической механики Института прикладной математики и механики СПбПУ обнаружила новое физическое явление «баллистического резонанса», когда механические колебания могут возбуждаться только за счет внутренних тепловых ресурсов системы.
Экспериментальные работы исследователей со всего мира показали, что тепло распространяется с аномально высокими скоростями на нано- и микроуровнях в сверхчистых кристаллических материалах. Это явление было названо баллистической теплопроводностью.
Научная группа под руководством члена-корреспондента РАН Антона Кривцова вывела уравнения, описывающие это явление, и значительно продвинулась в общем понимании тепловых процессов на микроуровне. В исследовании, опубликованном в Physical Review E Исследователи рассмотрели поведение системы при начальном периодическом распределении температуры в кристаллическом материале.
Обнаруженное явление описывает, что процесс теплового уравновешивания приводит к механическим колебаниям с амплитудой, растущей со временем. Эффект называется баллистическим резонансом.
«Последние несколько лет наша научная группа изучала механизмы распространения тепла на микро- и наноуровнях. Мы обнаружили, что на этих уровнях тепло распространяется не так, как мы ожидали: например, тепло может перетекать от холодного к горячему.
Такое поведение наносистем приводит к новым физическим эффектам, таким как баллистический резонанс», — рассказал доцент Высшей школы теоретической механики СПбПУ Виталий Кузькин.
По его словам, в будущем исследователи планируют проанализировать, как это можно использовать в таких перспективных материалах, как, например, графен.
Эти открытия также дают возможность разрешить парадокс Ферми Паста-Улама-Цингоу. В 1953 году научная группа под руководством Энрико Ферми провела ставший впоследствии знаменитым компьютерный эксперимент. Ученые рассмотрели простейшую модель колебаний цепочки частиц, соединенных пружинками. Они предполагали, что механическое движение постепенно затухнет, превратившись в хаотические тепловые колебания. Однако результат был неожиданным: колебания в цепочке сначала почти затухали, но затем возрождались и почти достигали исходного уровня. Система пришла в исходное состояние, и цикл повторился. Причины механических колебаний от тепловых колебаний в рассматриваемой системе десятилетиями являются предметом научных исследований и споров.
Амплитуда механических колебаний, вызванных баллистическим резонансом, не возрастает бесконечно, а достигает своего максимума, после чего начинает постепенно уменьшаться до нуля. В конце концов механические колебания полностью затухают, и температура во всем кристалле выравнивается. Этот процесс называется термализация. Для механиков и физиков этот эксперимент жизненно важен, поскольку цепочка частиц, соединенных пружинками, является хорошей моделью кристаллического вещества.
Исследователи Высшей школы теоретической механики показали, что переход механической энергии в теплоту необратим, если рассматривать процесс при конечной температуре.
«Обычно не учитывают, что в реальных материалах наряду с механическим существует тепловое движение, и энергия теплового движения на несколько порядков выше. Мы воссоздали эти условия в компьютерном эксперименте и показал, что именно тепловое движение гасит механическую волну и препятствует возрождению колебаний», — пояснил Антон Кривцов, директор Высшей школы теоретической механики СПбПУ, член-корреспондент РАН.