Нанонауки. Невидимая революция - [34]
В 1990-е годы верили в электронную литографию: мол, ее методами удастся сформировать нужные металлические электроды, которые будут настолько малы, что к ним без особых хлопот подключится одиночная молекула. Но ничего подобного не получилось. С одной стороны, электронная литография, опробованная в мезоскопической физике, недостаточно точна, чтобы формировать крайне миниатюрные электроды, размеры которых сопоставимы с размерами атомов. Кроме того, эта методика строится на использовании смолы (она служит для нанесения рисунка — например, металлических контактов, вживляемых в поверхность), и смолу после формирования схемы удаляют до последней молекулы. А соскребая смолу, очень даже можно удалить и нужные молекулы-приборы. Так что вся надежда на туннельный микроскоп: орудуя его иголкой, быть может, удастся так обработать маленькие, в несколько десятков нанометров, металлические площадки, сформированные методом осаждения, что из них получатся нужные наноконтакты.
Так как эта новая технология пока что только на подходе, исследователи тем временем придумывают новые молекулы, умеющие вычислять. В сущности, такие молекулы, судя хотя бы по тому, что предлагал Форрест Картер, должны быть огромными, чтобы вместить в свой объем всю ту сложность, без которой ни о каких вычислениях не может быть и речи.
Но это порождает множество проблем. Во-первых, синтез таких молекул — дело нелегкое. Да и манипулировать исполинскими молекулами, передвигая их поштучно, одну за одной, очень непросто: надо же так подвинуть громадную молекулу, чтобы ее отросток — и именно тот, что нужно — точно лег на малюсенькую площадку металлического контакта. И еще, сила тока, протекающего через очень уж длинную молекулу, не может быть слишком большой — не то молекуле несдобровать. Речь, видимо, идет о величинах менее аттоампера, a 1 аА = 10>-18 А, то есть аттоампер в миллиард миллиардов раз меньше ампера. Электроника, особенно быстродействующая, такой слаботочной быть не может. Значит, нужны новые вычислительные молекулы с новыми структурами, и родиться они должны как плод союза молекулярной электроники с квантовыми калькуляторами.
Первыми о квантовых вычислительных устройствах заговорили еще в 1980-х годах Ричард Фейнман и Дэвид Дейч из Центра квантовых вычислений Оксфордского университета. Принцип квантового калькулятора основывается на спонтанной реакции квантовой — атомной или молекулярной — системы, находящейся в некотором нестационарном состоянии; предложено использовать для вычислений самопроизвольный отклик этой системы на какой-то стимул. Система делится на маленькие маленькие вычислительные единицы — «квантовые биты». Линейка квантовых битов может быть приведена к квантовой суперпозиции двух основных состояний (0 или 1), и оба состояния будут взаимодействовать между собой, но без обмена электронами. Само вычисление сводится к предоставлению ансамблю квантовых бит возможности самопроизвольно развиваться во времени. Квантовое вычислительное устройство считает примерно так, как считает время часовой механизм на шариках или на подшипниках, катающихся вдоль реек разной длины. Такие часы отсчитывают время ничуть не хуже, чем часы на зубчатых колесиках. Сначала систему квантовых битов готовят, вводя в нее два складываемых числа. Потом система развивается во времени самотеком: состояния отдельных бит меняются, пока не установится новое стационарное состояние всей линейки бит, которое и будет искомой суммой.
Эта концепция квантового калькулятора показывает, что вычислительные устройства не обязательно строить из электронных схем. Более того, специалисты по молекулярной электронике показывали, что незачем «заставлять» молекулу уподобляться электронной схеме — молекула может считать, но совсем не так, как приборы макро- или даже микроэлектроники. Оказывается, для того, чтобы научить молекулу считать, достаточно воспользоваться квантовой динамикой, которая присуща любой молекуле. При этом квантовые молекулы-калькуляторы способны выполнять все мыслимые арифметические и логические операции и, при равной сложности, совсем не обязаны быть такими же громадными и громоздкими, как те молекулы-схемы, которые пригрезились Форресту Картеру. Ученые даже сумели показать, что для квантовых расчетов вовсе незачем дробить молекулу на квантовые биты. Управлять внутренними квантовыми состояниями молекулы можно и манипулируя ее электронной структурой. Сами эти молекулы уже синтезируются и, надо думать, скоро мы узнаем о первых экспериментах с ними. Среди прочего они избавляют нас от пресловутого закона Мура. В самом деле показано, что для увеличения вычислительной мощности не обязательно нагромождать все больше и больше транзисторов на все сильнее уменьшающейся подложке, так как есть возможность управлять развитием квантовой системы во времени, а сама эта система может становиться все сложнее и сложнее и каждое новое поколение подобных систем будет богаче возможностями, чем системы предыдущего поколения.
Первые механические молекулы и первые молекулярные вычислители уже описаны. Напрашивается мысль о соединении молекул обоих типов: если поставить молекулу-калькулятор на молекулу-карету, то получится… молекулярный робот. В самом деле в нашем — макроскопическом — мире роботом называется устройство, выполняющее различные механические задачи и управляющееся вычислительной машиной, установленной в корпусе робота. Сегодня молекула-робот — лишь идея или, лучше сказать, мечта. И никто не скажет, сбудется ли когда-нибудь эта мечта. Химическому синтезу подобных нанороботов и телеуправлению таким синтезом мешают препятствия, кажущиеся пока непреодолимыми.
Комплект из 16 открыток знакомит читателя с отдельными животными, отличающимися наиболее типичными или оригинальными способами пассивной обороны. Некоторые из них включены в Красную книгу СССР как редкие виды, находящиеся под угрозой исчезновения и поэтому нуждающиеся в строгой охране. В их числе, например, белая чайка, богомол древесный, жук-бомбардир ребристый, бабочки-медведицы, ленточницы, пестрянки. Художник А. М. Семенцов-Огиевский.
В 1915 г. немецкая подводная лодка торпедировала один из.крупнейших для того времени лайнеров , в результате чего погибло 1198 человек. Об обстановке на борту лайнера, действиях капитана судна и командира подводной лодки, о людях, оказавшихся в трагической ситуации, рассказывает эта книга. Она продолжает ставшую традиционной для издательства серию книг об авариях и катастрофах кораблей и судов. Для всех, кто интересуется историей судостроения и флота.
О друзьях наших — деревьях и лесах — рассказывает автор в этой книге. Вместе с ним читатель поплывет на лодке по Днепру и увидит дуб Тараса Шевченко, познакомится со степными лесами Украины и побывает в лесах Подмосковья, окажется под зеленым сводом вековечной тайги и узнает жизнь городских парков, пересечет Белое море и даже попадет в лесной пожар. Путешествуя с автором, читатель побывает у лесорубов и на плотах проплывет всю Мезень. А там, где упал когда-то Тунгусский метеорит, подивится чуду, над разгадкой которого ученые до сих пор ломают головы.
Разговор о том, что в нашем питании что-то не так, – очень деликатная тема. Никто не хочет, чтобы его осуждали за выбор еды, именно поэтому не имеют успеха многие инициативы, связанные со здоровым питанием. Сегодня питание оказывает влияние на болезни и смертность гораздо сильнее, чем курение и алкоголь. Часто мы едим нездоровую еду в спешке и с трудом понимаем, как питаться правильно, что следует ограничить, а чего нужно потреблять больше. Стремление к идеальному питанию, поиск чудо-ингредиента, экстремальные диеты – за всем этим мы забываем о простой и хорошей еде.
Как коммунистическая и религиозная идеологии относятся к войне и советскому воинскому долгу? В чем вред религиозных предрассудков и суеверий для формирования морально-боевых качеств советских воинов? Почему воинский долг в нашей стране — это обязанность каждого советского человека защищать свой народ и его социалистические завоевания от империалистической агрессии? Почему у советских людей этот воинский долг становится их внутренней нравственной обязанностью, моральным побуждением к самоотверженной борьбе против врагов социалистической Родины? Автор убедительно отвечает на эти вопросы, использует интересный документальный материал.
Способны ли мы, живя в эпоху глобального потепления и глобализации, политических и экономических кризисов, представить, какое будущее нас ждет уже очень скоро? Майя Гёпель, доктор экономических наук и общественный деятель, в своей книге касается болевых точек человеческой цивилизации начала XXI века – массового вымирания, сверхпотребления, пропасти между богатыми и бедными, последствий прогресса в науке и технике. Она объясняет правила, по которым развивается современная экономическая теория от Адама Смита до Тома Пикетти и рассказывает, как мы можем избежать катастрофы и изменить мир в лучшую сторону, чтобы нашим детям и внукам не пришлось платить за наши ошибки слишком высокую цену.
Артур Миллер, известный американский историк науки (сейчас живет в Лондоне), повествует о выдающихся открытиях астрофизиков XX века. В центре рассказа — судьба индийского физика, лауреата Нобелевской премии Субрахманьяна Чандрасекара, чьи теории во многом сформировали наши сегодняшние представления о Вселенной. Книга Миллера — об эволюции звезд, о белых карликах, красных гигантах, нейтронных звездах и о самых таинственных космических объектах — черных дырах, жадно пожирающих материю и энергию.
В истории медицины были открытия, без которых она никогда не стала бы современной наукой, способной порой творить настоящие чудеса и вылечивать даже самые тяжелые болезни. Именно о таких открытиях и рассказывают известные американские врачи кардиолог Мейер Фридман и радиолог Джеральд Фридланд. Повествуя о выдающихся ученых, об их жизни и об их времени, об их предшественниках и последователях. авторы создают яркие образы великого анатома Везалия, открывателя мира бактерий Левенгука, борцов с инфекционными болезнями Пастера и Коха.
Знания всегда давались человечеству нелегко. В истории науки было все — драматические, а порой и трагические эпизоды соседствуют со смешными, забавными моментами. Да и среди ученых мы видим самые разные характеры. Добрые и злые, коварные и бескорыстные, завистливые и честолюбивые, гении и талантливые дилетанты, они все внесли свой вклад в познание мира, в котором мы живем.Уолтер Гратцер рассказывает о великих открытиях и людях науки честно и объективно, но при этом ясно: он очень любит своих героев и пишет о них с большой симпатией.
Сегодня мы уже не можем себе представить жизнь без компьютеров и Интернета. Каждый день возникают все новые и новые гаджеты, которые во многом определяют наше существование — нашу работу, отдых, общение с друзьями. Меняются наши реакции, образ мышления. Известный американский психиатр, профессор Лос-Анджелесского университета и директор Научного центра по проблемам старения Гэри Смолл вместе со своим соавтором (и женой) Гиги Ворган утверждают: мы наблюдаем настоящий эволюционный скачок, и произошел он всего за пару-тройку десятилетий!В этой непростой ситуации, говорят авторы, перед всем человечеством встает трудная задача: остаться людьми, не превратившись в придаток компьютера, и не разучиться сопереживать, общаться, любить…