Журнал «Компьютерра» N 29 от 15 августа 2006 года - Журнал Компьютерра

Удивительную закономерность обнаружили физики из Национального автономного университета Мексики в Керетаро вместе со своими коллегами из Испании. Оказывается, многие полотна знаменитого голландского живописца Винсента Ван Гога подчиняются тем же нетривиальным закономерностям, что и турбулентное течение жидкости.

Описание турбулентного, хаотического течения жидкости - одна из труднейших проблем современной науки. Такие течения, состоящие из множества возникающих и исчезающих вихрей, встречаются повсеместно, но их странные свойства по сей день до конца не понятны. В сороковые годы прошлого века великий советский математик Андрей Колмогоров предположил, что картина турбулентного течения практически не меняется, если мы растянем все длины в несколько раз, а вихри очень разных размеров почти не взаимодействуют (большой вихрь просто переносит маленький, не меняя течения внутри него). Далее Колмогоров вывел, что число вихрей определенного размера зависит от этого размера степенным образом. Гипотеза получила название масштабной инвариантности или скейлинга турбулентности. Она легко проверяется и подтверждается экспериментами.

Последние полотна постимпрессиониста Винсента Ван Гога, покончившего жизнь самоубийством в 1890 году, поражают своей эмоциональностью, буйством красок, контрастом цвета, свободной динамикой мазка и одновременно удивительным реализмом. О жизни Ван Гога ходит множество легенд, но она прекрасно документирована. Художник действительно страдал от психического расстройства, которое, возможно, и сделало его знаменитым.

Ученые проверили полотна Ван Гога на колмогоровский скейлинг и обнаружили, что многие из них прекрасно описываются этой теорией. Причем чем сильнее была расстроена психика художника, тем больше в его картинах незабываемо прекрасной турбулентности. Любопытно, что полотна других постимпрессионистов не подчиняются этим закономерностям. Впрочем, они могут обладать свойствами фрактала, параметры которого, в принципе, позволяют отличать одного автора от другого.

Удивительно, что в знаменитых произведениях искусства время от времени обнаруживаются те или иные сравнительно простые математические закономерности. И хотя природа этих странных связей во многом остается загадочной, возможно, в будущем строгие закономерности прекрасного будут, наконец, поняты и описаны сухим языком науки. - Г.А.

Тайны Древнего Египта

Вокруг недавнего сенсационного открытия неразграбленной гробницы в египетской Долине царей («КТ» #627) в археологическом мире разгорелись нешуточные страсти. Известный британский египтолог Николас Ривз (Nicholas Reeves) через Интернет предал гласности информацию, ранее известную лишь узкому кругу специалистов и демонстрирующую неприглядную кухню тайн и интриг, окружающих археологические изыскания в Египте.

С 1998 по 2002 год научный «Проект царских гробниц Амарны» под руководством Ривза вел масштабные исследования в Долине царей. В рамках этого проекта, в частности, была предпринята большая серия изысканий при помощи аппаратуры подповерхностной радиолокации (GPR, ground penetrating radar). В 2000 году неподалеку от захоронения Тутанхамона с помощью GPR ученые обнаружили две крупные аномалии, по всем признакам напоминающие гробницы. Археологи тогда не стали сразу набрасываться на находку, поскольку открытия подобного рода ныне чрезвычайно редки и ценны, а посему требуют тщательной подготовки.

Однако подготовить тут практически ничего не удалось, поскольку в 2002 году Ривза отстранили от раскопок египетские власти, голословно обвинив в контрабандной торговле древностями. Обвинения были сняты лишь в августе 2005 года после закончившегося ничем трехлетнего расследования. К тому времени продолжать раскопки в Долине царей доверили группе американских археологов из Мемфисского университета. Николас Ривз, узнав, что изыскания ведутся в тех же местах, в середине 2005 года передал американцам результаты подземных сканирований, полученные его группой. А в феврале 2006 года мировой общественности было объявлено о «совершенно неожиданном» открытии гробницы американскими учеными во главе с Отто Шаденом (Otto Schaden) - именно там, где указывала карта GPR-сканирования. Об этом существенном нюансе, как и вообще о работах исследовательской группы Ривза, не было сказано ни слова.

Особенно Николаса Ривза озадачило то, что ни в объявлении об открытии, ни в последующих сообщениях о раскопках ничего не говорится о втором объекте на карте, имеющем гораздо большие размеры. Именно это обстоятельство подвигло его на предание широкой гласности наиболее важных результатов изысканий своей группы на сайте www.valleyofthekings.org, дабы археологические работы велись под пристальным контролем мировой научной общественности, а доверчивой публике больше не скармливали байки о новом «неожиданном открытии». - Б.К.

Наука против религии

Последние самые испорченные страницы знаменитого древнего манускрипта с трактатами великого греческого математика Архимеда удалось недавно прочесть с помощью Стэнфордского линейного ускорителя Министерства энергетики США. Эта работа дала в руки историков наиболее полное собрание трудов одного из основоположников современной науки, почти утраченное в средние века.

Найденный в 1906 году уникальный манускрипт, содержащий несколько трактатов Архимеда, сегодня хранится в Художественном музее Уолтерса в Балтиморе. В десятом веке неизвестный переписчик (по-видимому, в Константинополе) скопировал оригинальные греческие трактаты на пергамент, выделанный из козлиной кожи. Однако три века спустя монахи удалили никому не нужные в то время научные тексты с дорогого пергамента, разрезали страницы пополам и заполнили их молитвами. Вдобавок в начале двадцатого века на некоторые страницы были нанесены религиозные рисунки, дабы поднять цену книги.

Несмотря на все эти напасти, большую часть оригинальных греческих текстов удалось прочитать. Но около пятнадцати страниц до сих пор не поддавались никаким усилиям. Особенно досадна была неразборчивость частей дошедших до нас в единственном экземпляре трактатов Архимеда «Метод механических теорем», «Стомахион» и «О плавающих телах» (для последнего есть лишь копии - переводы с греческого).

Проблема была решена благодаря использованию мощного рентгеновского излучения, сфокусированного в пучок толщиной с человеческий волос. Такой поток излучали движущиеся с ускорением заряды, разогнанные мощным Стэнфордским синхротроном. Рентгеновские лучи, взаимодействуя с атомами железа и других характерных элементов, оставшимися от стертых чернил десятого века, генерировали вторичное излучение, по которому удалось восстановить, казалось бы, навсегда утраченный текст, не портя хрупкий пергамент. Результаты этой работы сразу стали достоянием широкой публики и теперь доступны на сайте проекта www.archimedespalimpsest.org. - Г.А.

Атомное зеркало

Сотрудники швейцарского Федерального технологического института Эдвард Виген (Edward Wiegen) и Фредерик Меркт (Frederic Merkt) успешно опробовали прибор, способный осуществлять отражение и фокусировку ридберговских атомов. Так называют метастабильные атомы, у которых один или несколько внешних электронов очень сильно возбуждены (иначе говоря, переброшены на высокие энергетические уровни с большими главными квантовыми числами) и потому слабо связаны с ядром. Чаще всего атомы в таком состоянии (названном в честь классика спектроскопии шведского физика Юханнеса Роберта Ридберга) изготовляют с помощью лазерного возбуждения одноэлектронных атомов водорода либо атомов щелочных элементов, имеющих на внешней оболочке опять-таки по одному электрону. В этих экспериментах удается получить ридберговские атомы с главным квантовым числом возбужденного электрона порядка тысячи; такие электроны могут удаляться от ядра на вполне макроскопические расстояния, доходящие до 0,1 мм.

Поскольку возбужденные электроны ридберговских атомов слабо связаны с ядром и потому очень сильно реагируют на внешние электрические и магнитные поля, они могут служить основой для создания чрезвычайно чувствительных датчиков. Эксперименты с ридберговскими атомами также позволяют изучать квантовые объекты с почти классическими свойствами. Однако для этого ими надо манипулировать, что представляет собой труднейшую задачу.

Виген и Меркт впервые создали достаточно качественное «зеркало» для ридберговских атомов. Сначала они сгенерировали пучок ультрахолодных атомов водорода, движущихся со скоростью 720 м/с, и направили его в полость с четырьмя электродами, создающими неоднородное электрическое поле. Там атомы были возбуждены с помощью ультрафиолетовых лазерных импульсов, которые перевели их в состояние с главным квантовым числом 27. Радиус электронных орбит в этом состоянии составил 37 нм, тогда как в основном состоянии водородного атома он не превышает 0,1 нм. Меняя потенциалы на электродах, экспериментаторы заставили атомы погасить скорость и отразиться в направлении, противоположном первоначальному движению. Атомы продолжали оставаться в ридберговских состояниях, несмотря на двадцатимиллионную перегрузку. Оказалось, что этот прибор не просто отражает атомы, но и фокусирует их, работая в качестве цилиндрического зеркала. - А.Л.