Метка: Biology

Тайны стекла: между мифом и наукой | 2025-11-21T23:58:35

Меня занесло в тему стекла и столько всего интересного узнал, делюсь. Все началось с того, что я прочитал про суперкритическое состояние вещества — оказалось, что линия, разделяющая жидкое и газообразное состояние на графике давления и температуры в какой-то момент обрывается, и дальше находится состояние вещества, которое ни то, ни сё. Начал читать про состояния (фазы) веществ, и наткнулся на то, что стекло это по сути состояние между жидким и твердым. Мол, оно течет, просто медленно. Этот миф популярен благодаря наблюдениям за средневековыми окнами, где стекло часто толще внизу, что приписывали «течению» под действием гравитации, и он даже упоминался в школьных учебниках. На самом деле стекло — это аморфное твёрдое тело с чрезвычайно высокой вязкостью при комнатной температуре, и оно не течёт заметно даже за миллиарды лет; неравномерная толщина старых стёкол объясняется технологиями производства, когда более толстый край устанавливали вниз для устойчивости.

Дальше полез почитать про стекло еще. Оказалось, что причина, по которой стекло может быть прозрачным коренится в квантовой механике, конкретно в электронной структуре материала, а не из-за плотности частиц. Суть в том, что для поглощения фотона электрон должен перейти с одного энергетического уровня на другой, но в диоксиде кремния ширина запрещённой зоны (band gap) настолько велика, что энергии фотонов видимого света физически не хватает для совершения этого «прыжка». В результате свет просто не может взаимодействовать с электронами и проходит сквозь материал насквозь, в то время как более высокоэнергетичное ультрафиолетовое излучение уже способно преодолеть этот барьер и поэтому поглощается стеклом.

Еще оказалось, что расплавленное стекло проводит ток. Причем механизм проводимости принципиально отличается от того, как проводят ток металлы. В медном проводе ток — это поток свободных электронов. В холодном стекле (изоляторе) электроны жестко связаны, а ионы заблокированы в твердой решетке.Но когда вы нагреваете стекло до расплавленного состояния (обычно выше 1000 градусов для силикатных), тепловая энергия разрушает жесткие связи решетки и стекло становится жидкостью, и ионы получают свободу передвижения. Ток в расплавленном стекле — это физическое перемещение заряженных атомов (ионная проводимость), а не просто «перетекание» электронов.

Зеленый оттенок, который вы видите с торца обычного стекла (как на картинке приложенной), оказывается, вызван ионами железа, присутствующими в виде примесей (~0.1%). Песок — это природный материал, и «вычистить» из него железо до нуля сложно и дорого. Осветленное стекло, где в десятки раз меньше ионов железа, оказывается, используют в солнечных панелях, и не для того, чтобы оно просто было прозрачнее. Железо жадно поглощает инфракрасный спектр (тепловую энергию), снижая КПД панели. Убирая железо, мы позволяем максимуму энергии дойти до кремниевых ячеек.

Ну и напоследок, самое «взрывающее мозг» (в буквальном смысле). Существуют так называемые «Батавские слёзки» (Prince Rupert’s drops). Если капнуть расплавленным стеклом в ледяную воду, внешняя оболочка капли остывает и затвердевает мгновенно, в то время как внутренняя часть всё ещё остаётся жидкой. Остывая, сердцевина пытается сжаться, но застывшая корка ей не дает. В итоге внутри капли консервируется колоссальное механическое напряжение (до 700 МПа).

Физика этого процесса создает парадокс: «головку» такой капли можно бить молотком, и она выдержит, так как сжатие поверхности делает её невероятно прочной (тот же принцип используется в закаленном стекле смартфонов). Но стоит лишь надломить тонкий хвостик, как баланс сил нарушается, и волна разрушения проходит по капле со скоростью пули (около 1,5 км/с), превращая её в стеклянную пыль прямо в руках.

А еще в физике есть понятие «металлические стёкла» (amorphous metals). Если охладить расплавленный металл со скоростью миллион градусов в секунду, атомы не успеют выстроиться в кристаллическую решетку и застынут в хаосе. Такой «стеклянный металл» обладает уникальной магнитной проницаемостью и прочнее титана, потому что в нём нет дефектов кристаллической решетки, по которым обычно идет разрушение. Так что стекло — это гораздо более широкое понятие, чем просто прозрачная субстанция в наших окнах 🙂

Единственный пример штучки из этого материала, аморфного металла, Liquidmetal, который я встречал — не поверите , скрепка iPhone.

Кстати, та самая аморфная структура стекла, о которой я писал выше, даёт ему неожиданное преимущество — сверхъестественную остроту. Если взять скальпель из лучшей хирургической стали и посмотреть на него под электронным микроскопом, его лезвие будет похоже на рваную пилу. Это неизбежно: сталь состоит из кристаллических зерен, и заточить её ровнее размера зерна невозможно.

А вот обсидиан (вулканическое стекло) при раскалывании дает кромку толщиной всего в 3 нанометра (это примерно 1/30000 толщины человеческого волоса). В этом нет магии, просто у стекла нет кристаллической решетки, которая мешала бы сделать идеально ровный скол вплоть до молекулярного уровня. Поэтому обсидиановые скальпели до сих пор используют в сложнейших операциях на глазах — разрез получается настолько чистым, что клетки ткани травмируются минимально, и заживление идет быстрее.

И еще один мощный инженерный кейс — витрификация (остекловывание). Именно стекло человечество выбрало как самый надежный «сейф» для ядерных отходов. Жидкие радиоактивные отходы смешивают со специальными добавками, плавят и остужают в блоках. Хитрость в том, что опасные изотопы не просто залиты внутрь, они химически встраиваются в атомную сетку стекла. Стекло химически инертно, оно не ржавеет, как металл, и не разлагается тысячи лет. Это, пожалуй, единственный материал, которому инженеры доверяют хранение опасных веществ на геологических масштабах времени. Да, на разложение выброшенной вами бутылки уйдет где-то миллион лет.

Ну и последнее. Если копнуть в историю, выясняется, что римляне занимались нанотехнологиями за 1600 лет до того, как мы придумали само это слово. В Британском музее стоит «Кубок Ликурга» (IV век н.э.). Если смотреть на него при обычном освещении — он зеленоватый и непрозрачный. Но если поместить источник света внутрь кубка, стекло вспыхивает ярко-красным рубиновым цветом.

До 1990-х годов ученые не могли понять, как это сделано. Электронный микроскоп показал: римские мастера добавили в стекло золото и серебро, размолотые до наночастиц размером около 50 нанометров (это в 1000-1800 раз тоньше волоса). Именно такой размер частиц запускает квантовый эффект поверхностного плазмонного резонанса: электроны в металле начинают колебаться так, что поглощают одни длины волн и пропускают другие в зависимости от угла падения света. Самое смешное, что римляне сделали это эмпирически, «на глаз», а мы только сейчас научились повторять это сознательно в фотонике. Ну насколько можно на глаз оперировать золотой пылью 50 нм. Этот момент потребовал дополнительного гуглежа.

Римляне вряд ли могли механически размолоть металл до 50 нанометров — у них не было таких жерновов.

Вероятнее всего, они добавляли золото и серебро в виде солей или фольги в расплавленную стеклянную массу. Наночастицы образовывались не путем дробления, а путем кристаллизации и осаждения из расплава при очень точном температурном режиме («наводке» стекла). Это еще более сложная химия, чем просто помол.

Самое поразительное не то, что они это сделали, а то, что пропорция золота к серебру была выдержана идеально. Если изменить концентрацию золота всего на 1%, цвет уже не будет таким чистым рубиновым. Это говорит о том, что мастера владели технологией невероятно точно, хотя, вероятно, не понимали механизма. Ну и то, что у них было дохрена времени на всякую ерунду;) видимо, много поколений положили на это жизнь экспериментов. Потому что непонятно зачем это все.

Существует красивая гипотеза (не доказанная, но популярная), что кубок мог использоваться как детектор. Если налить в него другую жидкость (например, спирт с примесями или яд), коэффициент преломления меняется, и цвет «вспышки» может измениться.

Илья Мечников: Жизнь в борьбе за науку | 2025-11-13T04:53:34

Читал тут биографию Мечникова (не знаю, как меня уж занесло) и подумал, как много может поместиться в одну жизнь. Это не просто учёный, это какой-то сериал:

Его старший брат Иван — тот самый прототип «Смерти Ивана Ильича» у Льва Толстого. А другой брат, Лев, был видным анархистом, социологом и сражался в Италии вместе с Гарибальди. У Мечникова две попытки отправиться на тот свет: первый раз — после смерти первой жены (которую, больную туберкулезом, внесли в церковь на стуле). Он выпил морфий, но выжил. Второй раз — когда его вторая жена Ольга тяжело заболела тифом. Он сознательно привил себе возвратный тиф. К счастью, оба выжили. Зато потом смерть с косой сделала свое только после третьего инфаркта подряд.

Чувак окончил университет в 19 лет экстерном. Его рекомендовал сам И.М. Сеченов на профессорскую должность. Но Мечникова «забаллотировали» (провалили) одним голосом. В знак протеста Сеченов уволился вместе с ним.

Он основал в Одессе первую на тот момент в стране бактериологическую станцию. Но из-за ошибки сотрудника (испортили вакцину от сибирской язвы) погибло целое стадо овец. После этого скандала он уехал из России. Станция — на улице Льва Толстого.

В Париже его сразу же взял под крыло Луи Пастер (который отец пастеризованного молока), который поддержал его теорию и дал ему лабораторию в своем институте. Там Мечников и проработал 28 лет, став замдиректора.

Во время изучения холеры в Институте Пастера Мечников выдвинул теорию, что не все люди, контактирующие с возбудителем, заболевают. Он предположил, что все дело… (конечно же) в микрофлоре кишечника. Чтобы это доказать, он сознательно выпил культуру с холерным вибрионом. Ничего, пронесло (тебя бы так проснесло, подумал Мечников)

В итоге он получил Нобелевскую премию за открытие фагоцитоза (клеточный иммунитет). А еще он «отец геронтологии» — именно Мечников выдвинул теорию, что для долголетия нужно бороться с плохими бактериями в кишечнике с помощью пробиотиков. Теперь, говорят, геронтологи всего мира пьют 15 мая простоквашу вспоминая Мечникова.

Умер в Париже, его прах хранится в библиотеке Института Пастера.

А еще в английской Википедии он Élie Metchnikoff. Непросто догадаться.

На фото Мечников и Лев Толстой обсуждают иммунологию.

Золотые факты: от Витватерсранда до Индийских украшений | 2025-10-14T03:13:58

Rajesh Exports на своем сайте пишут, что они обрабатывают 35% добываемого золота на планете. Врут, конечно, но в целом Индия и Rajesh делают рынок. Оказалось, что 11% всего золота на планете находится на индийских женщинах. Еще оказалось, что в 1947 году 70% всего добытого золота было в США. А с 1934 по 1970 в США было законодательно запрещено частникам владеть золотом. А примерно 22% всего золота, когда-либо учтенного на поверхности Земли, добыто с одного плато в Южной Африке, называемого Витватерсранд. А если взять вообще все добытое за все время золото, то его получится меньше, чем олимпийский бассейн.

Серебро скупает Китай, Индия не отстает. Интересно, что платина используется в существенной степени для производства каталитических нейтрализаторов для машин — почти 40% мирового производства уходит туда. Китай, конечно, тоже, все производство там.

Практически каждый смартфон, планшет или сенсорный монитор, которым мы пользуемся, покрыт тончайшим слоем оксида индия-олова (ITO). Этот материал обладает уникальным сочетанием свойств: он практически полностью прозрачен и при этом отлично проводит электричество. Именно это позволяет экрану регистрировать ваши касания.

Хотя литий сейчас прочно ассоциируется с батареями, исторически и до сих пор значительная его часть используется в производстве стекла и керамики.

Короли манипуляции: когда свиньи обходят научный прогресс | 2025-10-05T17:01:16

Сегодня узнал, как достижения науки летят свинье под хвост, сталкиваясь с реалиями.

Есть такая штука, как точное кормление (precision feeding) в свиноводстве. Суть в чём: свинье на пятак ставят RFID чип (на самом деле на ухо), и когда она захочет поесть, то сует пятак в кормушку — и специальный датчик считывает её данные и выдает ей из автомата корма столько, сколько положено. И соответственно регистрирует в базе данных сколько и когда ей дали. Если свинья сует пятак раньше времени, то автомат корма не выдаёт. Смысл — снизить расход корма, улучшить рост и здоровье животных, уменьшить загрязнение окружающей среды (меньше не съеденного корма).

Казалось бы, отличная идея. Но в результате такая система не работает там, где большие популяции — работает только в узкоспециализированных производствах, где свиней мало и где они чуть ли все по именам известны.

Почему не работает на больших ?

Потому что свиньи очень хитрые и быстро приспосабливаются. Пятак сует одна, а потом та, что выше в иерархии, ее отгоняет и жрет то, что положено не ей.

Возникают целые классы опущенных, задача которых совать пятак, чтобы авторитеты жрали в два горла. В итоге начинается неразбериха и никакой точности не получается.

Так свиньи противостоят техническому прогрессу.

Маундеровский минимум и тайна скрипок Страдивари | 2025-09-18T21:20:09

Наткнулся на интересную научную гипотезу от 2003 года, почему скрипки Страдивари (и современников) такие уникальные. Традиционные гипотезы — о секретах лака или выдержки дерева — оказываются недостаточными. Согласно этой гипотезе, во всем виноват Маундеровский минимум, период сниженной солнечной активности, происходивший 1645–1715, когда из-за климата скорость роста деревьев затормозилась, а значит древесина была более плотной. Гипотеза предполагает, что на фоне идеального сочетания высоты, влажности, температуры этот экологический сдвиг дал материал с уникальными свойствами, идеальными для резонансных дек.

Страдивари родился за год до начала Маундеровского минимума. Его «Amati Period» (1666–1690), «Experimentation Period» (1690–1700), и «Golden Period» (1700–1720), когда он усовершенствовал и производил свои лучшие инструменты (см. Henley 1961), все совпали с Маундеровским минимумом. Мастера Кремоны в этот период использовали единственную доступную им древесину, т.е. из деревьев, растущих во время Маундеровского минимума. Ни до ни после этого периода такой древесины больше не было. И, вероятно, нигде в мире нет до сих пор.

Но вообще современные скрипки тоже ничего. Двести-триста лет назад из инструмента выжимали максимум через метод проб и ошибок, а сейчас через тщательный расчет звука. Уже почти невозможно отличить скрипки по звучанию, и разница уже в области индивидуальных предпочтений, а не бесспорного объективного хуже-лучше.

Америтракс: Нераскрытая тайна антраксных писем | 2025-09-02T13:33:58

Из музея позавчерашнего. Вероятно, кто-то из вас помнит громкое дело в 2001 году: вскоре после терактов 09/11, в США произошла серия биоатак: кто-то разослал письма с порошком, содержащим споры сибирской язвы (Bacillus anthracis). Это привело к гибели 5 человек и заражению 17, но могло бы закончиться сильно хуже для всей планеты. Расследование, известное как “Америтракс” (Amerithrax), проводилось ФБР в сотрудничестве с другими агентствами и стало одним из самых сложных в истории.

.

Кто вдруг не знает — ингаляционная форма сибирской язвы имеет смертность до 85–90% без лечения. Симптомы появляются через 6 дней, за это время заразятся десятки. Уничтожить нельзя — споры сохранются десятилетями в земле. Например, на острове Груинард в Шотландии они сохранялись почти 50 лет после испытаний военного времени. В итоге, только после того, как прошло 50 лет, и после того, как вылили 280 тонн раствора формальдегида были распылены на все 196 гектаров острова, а наиболее загрязненный верхний слой почвы вокруг места рассредоточения был удален, остров стал сравнительно безопасным. Так что сибирская язва легко может быть пострашнее мировой ядерной войны.

.

Итак, возвращаясь к теме. Изначально подозрения падали на разных людей, включая Ирака или Аль-Каиду, но доказательств не нашли.

.

Ключевым прорывом стала научная экспертиза. Ученые проанализировали штамм сибирской язвы из писем — это был штамм Ames, используемый в американских лабораториях. С помощью микробной форензики (генетического анализа) они выявили уникальные мутации в спорах, которые позволили сузить круг до фляги RMR-1029 в лаборатории USAMRIID (Армейский институт медицинских исследований инфекционных заболеваний) в Форт-Детрике, Мэриленд. 

.

Другими словами, у всего живого с рождением есть имена и родословная, вопрос только в желании раскапывать генеалогию. У контролируемых веществ как видим есть ещё и свой ЗАГС.

.

Брюс Ивинс, микробиолог, работавший там, был хранителем этой фляги и имел к ней прямой доступ (хотя доступ был и у более 100 человек). 

.

Дальше следователи собрали косвенные улики. Ивинс работал допоздна в лаборатории как раз перед рассылками писем в сентябре и октябре 2001 года, что не соответствовало его обычному графику.  Он не смог убедительно объяснить эти часы. Кроме того, в начале сентября 2001 года он вакцинировался от сибирской язвы, что показалось подозрительным.  ФБР также обвинило его в попытках ввести следствие в заблуждение: он якобы предоставил ложные образцы антракса, чтобы отвести подозрения, и пытался подставить коллег.  В 2001 году Ивинс отправил коллегам email с предложением предоставить штамм Ames для анализа, что могло быть попыткой замести следы. 

.

Поведенческие признаки тоже сыграли роль. Ивинс страдал от депрессии и суицидальных мыслей, особенно после того, как в 2008 году был оправдан другой подозреваемый (Стивен Хэтфилл). В июне 2008 года его госпитализировали в психиатрическую клинику, где во время терапии он делал заявления, которые ФБР интерпретировало как “отрицания без отрицания” — например, что у него “нет сердца для убийства” и он не помнит участия в атаках. 

.

К 2008 году круг сузился до Ивинса. Когда он узнал, что против него готовятся обвинения, 29 июля 2008 года он принял лошадиную дозу тайленола (ацетаминофена). Формальных обвинений не выдвинули. В 2010 году ФБР официально закрыло дело, объявив Ивинса единственным виновным. 

.

Однако выводы остаются спорными: Национальная академия наук США в 2011 году отметила, что генетическая экспертиза не была достаточно убедительной для окончательного вывода, и некоторые микробиологи, семьи жертв и политики требовали дальнейшего расследования.  По состоянию на сегодня новых открытий не было, и дело считается закрытым.

80-летие победы Китая в WWII: Взгляд сквозь десятилетия | 2025-08-31T14:02:05

3 сентября в Пекине пройдет военный парад, посвященный 80-летию победы Китая во Второй мировой войне. Я, видимо, плохо слушал уроки истории в школе: оказалось, что потери Китая во время WWII были почти такими же, какими были потери СССР, если считать официальные цифры (в обеих случаях они сильно ниже реальных). Но там есть хитрость — война Китая и Японии началась в 1937 году, и позже слилась со Второй мировой, когда Япония в 1941 году напала на США и союзников, а Китай официально стал частью антигитлеровской коалиции. Германия в 1937 пока только готовилась: через год, в 1938-м, начнётся аншлюс Австрии, а ещё через год (1939) — нападение на Польшу, и тогда же СССР напал на Финляндию.

А вот в Германии, считается, точность немецкой бухгалтерии была несоизмеримо выше, и потери агрессоров совокупные, вместе с Японией, были, оказывается, в 4 раза меньше, чем совокупные потери защищающихся.

Цифра потерь Китая — это главным образом гражданское население. Военных потерь у них было 3-4 млн, а 12-17 млн пострадали от бомбадировок, карательных акций, болезней (вспоминаем японский отряд 731 и биологическую войну) и прочих последствий войны.

——

Ниже цитирую мой пост от 25 января этого года — просто в тему и к дате:

Кто победил во Второй Мировой войне? Интересно, заметьте, что никто не обратил внимание на слова Трампа про Вторую Мировую войну в недавнем твите-ультиматуме.

.

Он пишет «Russia helped us win the Second World War» — «Россия помогла США победить во Второй Мировой». Все обратили внимание на некорректную цифру потерь в 60 млн, но почему-то не на это.

.

Я нашел интересное исследование 2017 года. Исследование того, как люди (опрос, 1338 человек) из 11 стран помнят войну, включая 8 стран-союзников и 3 страны оси.

.

Оно показало значительные различия в том, как бывший Советский Союз и 10 других стран вспоминают войну.

.

События, отмеченные представителями Советского Союза, практически полностью отличались от тех, которые упоминались в других странах. Кроме того, россияне заявили о большей ответственности за победу в войне (75% военных усилий), чем представители любой другой нации (хотя США и Великобритания также оценили свой вклад более чем в 50%).

.

Однако, когда люди из каждой страны оценивали вклад других стран в войну, они приписывали США больший вклад, чем бывшему Советскому Союзу.

.

Еще один интересный вывод заключается в том, что на вопрос, почему США сбросили атомные бомбы на Японию, большинство жителей десяти стран ответили, что это было сделано для победы в войне, за исключением россиян.

.

Кроме того, чем старше были респонденты в 7 из этих стран, тем чаще они соглашались с утверждением, что США сбросили бомбы, чтобы завершить войну.

.

Россия (СССР) в результатах опроса демонстрирует уникальный нарратив, сосредоточенный на Восточном фронте, в отличие от западных стран.

.

Большинство стран (включая бывшие страны Оси) фокусируются на событиях, связанных с США и Великобританией, например, Пёрл-Харборе, высадке в Нормандии, атомных бомбардировках Японии и Холокосте.

СССР занимает центральное место в российском нарративе (75% вклада в победу). США и Великобритания также завышают свои оценки, заявляя, что их вклад превышает 50%, фокусируясь на Западном фронте и Тихоокеанской кампании. Суммарные оценки вклада восьми союзных стран составляют 309%, что демонстрирует эффект «национального нарциссизма». Большинство стран отдают приоритет США (27%), а СССР — 20%.

.

4 события получили статус «ключевых» (упомянуты более чем 50% респондентов): Атака на Пёрл-Харбор, Атомные бомбардировки Японии, Высадка в Нормандии, Холокост. Российский нарратив концентрируется на событиях, которые в советской и современной российской историографии называются Великой Отечественной войной (1941–1945). Россияне выделяли уникальные события: битвы под Сталинградом, Курском, Москвой, Берлином, блокаду Ленинграда. Таким образом, несмотря на то, что США и Россия сражались вместе как союзники, исследования показывают, что практически не существует пересечения в том, какие события запоминаются как наиболее важные. Члены каждой группы в основном помнили те события, которые были связаны с их собственной страной. Впрочем, это не удивительно.

.

По атомным бомбардировкам большинство респондентов считают, что цель бомбардировок — завершение войны. Россияне видят это событие как акт устрашения СССР. Мнения внутри стран различаются по возрасту: старшие поколения чаще поддерживают официальную версию о завершении войны.

.

Во Франции в 1945 году 57% населения считали СССР главным победителем. К 2004 году этот показатель снизился до 20%, а доля США выросла до 58%.

.

Причины понятны: Учебники истории и популярная культура усиливают национальный акцент. В США и Великобритании преобладают фильмы и книги, восхваляющие их роль в войне. СССР и США сражались на разных фронтах и представляют разные идеологические системы, что определило нарративы. Ну и разумеется, все страны завышают свою роль в исторических событиях.

Наушники для понимания ультразвука: как животные слышат мир | 2025-08-29T17:56:06

Из моих заметок, когда я читал Эда Йонга Immense World —

«..Известно, что диапазон слышимых частот у животных иной, чем у человека, но чтобы настолько иной, я не знал. Вот представьте самый писклявый писк на свете — это будет несколько ниже 20кГц, так как считается, что это верхний предел слышимого диапазона. Верхний предел как и нижний имеет тенденцию снижаться с возрастом. Большинство взрослых людей не могут слышать звук частотой выше 16 кГц. Все, что выше 20кГц мы называем ультразвуком.

.

Так вот, оказалось, что наши ближайшие родственники шимпанзе слышат до 30кГц, собаки — до 45кГц, кошки — до 85кГц, мышь — до 100 кГц, а моль — так вообще до 300кГц. Вот представьте, в мире вокруг нас ведь очень много звуков высокой частоты, и насколько же богатый звуковой мир у них и насколько ограниченный у нас. Было бы интересно походить в наушниках, которые бы сжимали диапазон 20-40000Гц до 20-15000Гц. Причем многие животные, те же мыши, активно используют ультразвук для внутренней коммуникации, за рамками того, что могут слышать их враги.

.

И конечно как вопрос заходит об ультразвуке, нельзя не упомянуть летучих мышей с их эхолокацией. Оказалось, дико интересная тема.

.

Наверное, все же знают, что летучие мыши успешно охотятся в пещерах, куда вообще не проникает свет, и не врезаются во всякие сталактиты и сталагмиты. В английском языке есть выражение blind as a bat, но вообще-то у них есть зрение. У каких-то видов получше, у каких-то похуже. Но давайте про эхолокацию.

.

В целом, это обычный радар. Летучая мышь кричит, звук стукается в дерево, возвращается назад в ее уши, и она получает информацию, как далеко дерево, и тормозит или не тормозит. Но дьявол, как говорится, в деталях. «Инженерных».

.

Во-первых, высокочастотный звук быстро затухает, поэтому нужно очень громко кричать, чтобы обратно что-то прилетело с расстояния в несколько метров. Дальше летучие мыши просто не «видят». Так вот, они действительно очень громко кричат и крик направленный. Конкретно насчитали 138 децибелл, это уровень звука реактивного двигателя, если стоять рядом. Но в ультразвуковом диапазоне.

.

Во-вторых, когда они так громко кричат, им надо затыкать собственные уши, чтобы не убить свой чувствительный аппарат. Оказалось, у них есть специальная мускулатура, блокирующая внутреннее ухо в момент крика.

.

В-третьих, они и их добыча вообще-то в движении, очень быстром и хаотичном. При этом скорость звука около 343 метра в секунду. Мозг летучей мыши должен калькулировать разницу между сигналом и откликом, принимая во внимание как собственное движение в пространстве, так и движение добычи. Выяснилось, что вокальная мускулатура у летучей мыши умеет сокращаться до 200 раз в секунду. Причем частота зависит от фазы охоты. 200 раз – это самая финальная фаза, когда мотылек уже перед носом и нужно отслеживать мизерные движения.

.

В-четвертых, мозг летучей мыши еще должен справляться с тем, чтобы не создавать интерференцию между тем, что выкрикивалось два мгновения назад и тем, что викрикивалось мгновение назад. Учитывая, что звук вообще-то может отразиться от дальней стены и ближней ветки. А еще есть волны от криков других мышей, их обычно в пещерах очень много. Для этого они похоже кидают немного разную модуляцию, плюс эта мускулатура дает им возможность «выстреливать» очень короткими импульсами — несколько миллисекунд, и возобновлять импульсы с собственной частотой через очень короткие промежутки времени. Прикиньте какой компьютер у них в мозгах выполняет обратное преобразование Фурье.

.

Так вот, все это неплохо работает в небольших группах. Но вот например Бразильские складчатогубы живут группами в миллионы особей. Ну вот реально, вместе 20 миллионов ртов что-то кричат и ждут своего отклика от стен и друг друга. Тут просто так модуляцию и частоты не подберешь, а они как-то умудряются. Ну не идеально, и если их собирается реально большая куча в пещере, то свой коммьют на охоту и обратно в пещере они выполняют «по памяти» — видимо, из-за сложностей с эхолокацией. Когда на вход в пещеру ставили «дверь», то об нее разбивалось куча мышей.

.

В-пятых, задумайтесь, как они определяют расстояние. Это ведь надо пересчитать разницу между отправленным сигналом и полученным (на фоне кучи шума от других мышей), и для того, чтобы охотиться, нужно это очень точно высчитывать. А звук конечно не свет, но 343 метра в секунду это тоже много. Так вот исследования показали, что летучие мыши могут распознавать разницу в 1-2 миллионные доли секунды, что позволяет им определять дистанцию в доли миллиметра. Другими словами, наши глаза значительно менее точны, чем их уши.

.

Плюс к тому, условная моль вообще-то довольно сложное 3D-создание, которое отражает звук по-разному разными своими частями. Иначе бы летучие мыши жрали все, что движется. Они распознают. В полной темноте. Крик мыши содержит целую палитру частот, которые по-разному отражаются от частей моли, и мозг мыши как-то все это умудряется переводить в целостную картинку. Причем для каждой из составляющих частот задержка будет своей.

.

Потом на все это наслаивается собираемая информация в разрезе времени. Грубо говоря, снэпшот из одной точки объединяется со снэпшотом из точки в полуметре справа, а потом из точки в полуметре вперед и так много-много раз, отчего и «резкость» и детальность повышается. В целом, оно и у нас так — мы ведь видим только пятно перед собой четко, а остальное достраивается мозгом. Но мозг летучей мыши весит 1-2 грамма против наших полутра килограмм.

.

Вот задумайтесь, летите вы с таким встроенным радаром, и перед вами две ветки на одинаковом расстоянии, которые производят по сути один и тот же отклик для их ушей. И чтобы их различать и понимать, что это не один объект, а два, нужен реально продвинутый мозг.

.

Итак, они посылают импульсы длиной 1-20 мс, плюс паузы между импульсами подлиннее. Импульсы сложные по частотам, так что такие мыши называются мышами с частотной модуляцией (FM). Но есть около 160 видов, у которых крик идет значительно дольше — многие десятки миллисекунд, но с короткими паузами, и вместо сложной гаммы частот, эти используют чистую «ноту». Такие мыши называются CF — constant frequency. Так вот у этих мышек есть проблема с эффектом Допплера — это увеличение частоты при сокращении расстояния. Поскольку их мозг настроен на жесткую частоту, типа 87кГц например, они могут потерять добычу, если в их уши будет попадать отклик, смещенный по частоте. И что они делают — они орут на скорости звуком ниже, чтобы он по итогам эффекта Допплера пришел в нужной мозгу частоте.

.

Кстати, радар у них имеет два режима — вперед и вниз, отклики от которых обрабатываются отдельно. Радар вниз дает информацию о положении в пространстве, а радар вперед — положении в пространстве жертвы.

.

Когда я ресерчил вопрос, я выяснил, что да, после 20кГц человек ничего не слышит, кроме одного исключения — частоты 2.4ГГц и 10Ггц, которые относятся вообще к микроволновому диапазону. Да, человек может «слышать» эти частоты, но не ухом, но «слышать». Это явление называется микроволновым слуховым эффектом или эффектом Фрея. Впервые эффект был зарегистрирован людьми, работавшими вблизи радаров в годы Второй мировой войны, причём воспринимаемые ими звуки не были слышны другим. Как оказалось, при воздействии импульсного или модулированного микроволнового излучения на участки вокруг улитки уха происходит его поглощение тканями внутреннего уха, сопровождающееся их термическим расширением. В ходе этого процесса возникают ударные волны, воспринимаемые человеком как звук, который больше никому не слышен. Также было обнаружено, что при соответствующем выборе модулирующего сигнала существует возможность передавать человеку информацию в виде отдельных слов, фраз и других звуков. В зависимости от параметров излучения создаваемый в голове звук может раздражать, вызывать тошноту и даже выводить из строя. Громкость воспринимаемого звука можно изменять, но акустическую травму нанести невозможно, поскольку барабанная перепонка никак в процессе не участвует. Вообще говоря, способ адресно передавать звуковые сообщения, абсолютно неслышимые для других, рождает целый букет возможностей. Интересно, ведутся ли сейчас исследования по этой теме. Гуглеж показывает, что раньше они были довольно интенсивными.»

Я когда-то это опубликовал вместе с видео, а фейсбук считвает, то если публикуешь видео, то к нему текст должен занимать одну, максимум две строки. И в итоге никто этот текст почти не увидел. Все смотрели видео летающей по моей квартире летучей мыши 🙂

Биометрия сердца: ключ к умной разблокировке часов | 2025-08-06T16:43:51

Почему никто не сделал так, чтобы умные часы разблокировались только на руке своего владельца, считывая его уникальный сердечный ритм или другие биометрические данные? Ну в приложение к тому, что телефон хозяина рядом.

Официально в настройках Apple Watch запретить это нельзя — Apple намеренно сделала так, что при первом надевании часов за день они всегда требуют код, даже если iPhone рядом. Это связано с политикой безопасности: часы могут оказаться на руке другого человека, а телефон — просто неподалёку.

При этом, у каждого человека есть уникальные паттерны сердечного ритма, которые включают в себя, например, небольшие вариации в интервалах между ударами сердца, особенности формы сердечного сигнала, то, как сердце реагирует на разные нагрузки. Эти микроскопические отличия и создают уникальную «картину» сердечного ритма, которую сложно подделать или повторить. У часов, после того, как их надели, и до того, как они нужны разблокированными, есть довольно много времени, чтобы собрать, обработать, и принять решение разблокировать или нет.

Лицо или морда: Языковые нюансы в обозначении черт животных | 2025-07-25T16:35:41

Читаю про муху на моём подоконнике, это хищный ктырь, и в Википедии описывается ее лицо. Так и написано, лицо. Задумался, а применяется ли слово «лицо» к другим животным, чем человек (опустим тему применяется ли слово животное к человеку). В той же Википедии, только на странице лица, лицо — только человеческое. Хотя вот пишут, что в профессиональной терминологии (ветеринарии, орнитологии, энтомологии) вполне уместно говорить о «лицевой части головы» животного. Так, например, орнитологи Корнелльского университета в описаниях сов используют именно термин «face». Ну хорошо, у нас лицо, у остальных — морда. А у птиц? Морда в перьях? Клюв же совсем другое.

В английском тоже кстати не все так просто. Even a cube has faces.В других европейских языках граница между «лицом» человека и животного более или менее чётко проводится. Итальянцы используют faccia только для людей и muso для животных; faccia для кота или собаки будет неуместной и даже обидной. Во французском visage обычно означает «лицо человека», а для животных — gueule, museau, tête и т. д. В польском есть twarz для людей и pysk/morda для зверей; причём слово morda в отношении человека — грубое ругательство (ну и в русском тоже, только еще национальность прибавляют). В скандинавских языках («ansigt» на датском, «ansikte» на шведском) «лицо» тоже почти всегда человеческое.

А еще есть слово «физиономия». Интересно, что лицо оно стало обозначать уже потом. Вообще по сути это слово означает «изучение черт лица для определения характера». Оно состоит из φύσις (physis) – «природа, естество, характер» и γνώμων (gnomon) – «указатель, определяющий».

И тут я вспомнил слово «нелицеприятный». Странное слово, правда? ну вот как может быть разговор нелицеприятным? Оказывается, определение у него вот какое: «не основанный на лицеприятии, стремлении угодить кому-либо; беспристрастный, справедливый». То есть , формально Вицын мог выкрикнуть, «да здравствует самый нелицеприятный суд в мире!» Я не шучу, вот например Салтыков-Щедрин пишет: » В настоящее время, во всех концах России, все, даже самые отсталые люди, начинают сознавать живую потребность в суде правом и нелицеприятном.» «Нужно сознаться, что я испытывал сильное волнение, отдавая свое детище на нелицеприятный суд редакции» (Д. Н. Мамин-Сибиряк, «Черты из жизни Пепко», 1894 год).

Вообще интересное слово. В русском языке для него только из приличных синонимов есть морда, рожа, харя, ряха, табло, ну и очень запоминающиеся неприличные.