Насколько достоверны познавательные передачи

Сегодня разговор пойдёт о так называемых научно-познавательных телепередачах, в частности – стоит ли доверять всему, что в них рассказывают, даже когда это делают известные учёные.

Иногда для того, чтобы отвлечься и отдохнуть от компьютера, я включаю телевизор (спутниковое телевидение – Триколор ТВ), и валяясь на диване, «приобщаюсь к умному и полезному». Раньше я тупо пялился в экран и пропускал мимо ушей большую часть того, о чём вещалось в телепередачах таких телеканалов как «Наука 2.0», «Моя планета», «National Geographic» и т. д. Меня интересовали в основном передачи на тему космологии, происхождения жизни на Земле, создания галактик, звёзд, планет и вообще самой Вселенной. Раньше я смотрел все эти передачи с большим интересом, не особо задумываясь, что там правда, а что можно подвергнуть сомнению. Но в последнее время стал обращать внимание, что порой даже известные учёные начинают пороть явную чушь.

Для примера расскажу о своих впечатлениях от просмотренной вчера телепередачи, которая называется «Академия», или что-то вроде того, как бы не соврать. Сценарий данной передачи таков: какой-нибудь известный учёный читает в студии лекцию, а перед ним сидят молодые люди, возможно студенты, а может быть и просто приглашённая и оплаченная массовка (это всего лишь мои предположения, могу и ошибаться относительно массовки).

Итак, известным учёным в описываемом выпуске телепередачи был Андрей Дмитриевич Линде, физик-теоретик из Стэнфордского университета. Он увлечённо рассуждал на любимую им тему – об инфляционной модели Вселенной. Меня в его рассуждениях удивил такой эпизод – он утверждал, что если к примеру два существа двигаются строго параллельно друг другу от экватора к полюсу, то в итоге на полюсе линии их передвижения пересекутся, то есть – параллельные прямые якобы рано или поздно пересекаются.

На мой взгляд – это полная ерунда. Это может быть справедливо для линий на шарообразных телах, например – для земных меридианов. Но ведь параллельные прямые на то и прямые, чтобы быть параллельными и прямыми. Земной меридиан, путь существа или механизма по шарообразному телу, коим и является планета, просто не может быть прямым и параллельным по отношению к соседнему меридиану. Он огибает шарообразное тело, каких бы размеров оно ни было. Огибающая прямая – это ведь полная бессмыслица, эти два понятия – огибающая и прямая — взаимоисключают друг друга, они несовместимы. Да и вообще, если две линии пересекаются – они уже не параллельны.

Кроме этого момента, есть и много других несуразностей в познавательных телепередачах, но о них возможно как-нибудь позже.

Новый метод измерения масс экзопланет

На сегодняшний день учёные подтвердили существование более 900 экзопланет, обращающихся за пределами нашей Солнечной системы. Для определения возможности наличия жизни на этих дальних мирах нужно знать массу каждой экзопланеты, это может помочь учёным узнать, состоит ли планета из камня, газа, воды и других материалов, делающих возможным существование жизни.

Но современные методы оценки масс внешних планет ограничены по своим возможностям. Радиальная скорость – основной метод, используемый учёными до сих пор: мельчайшие колебания звезды, возникающие под воздействием гравитационной силы, происходящей от вращающейся вокруг звезды планеты, по которым учёные вычисляют соотношение масс звезды и планеты. Такая техника довольно точна при выяснении масс планет размером с Нептун, или планет меньшего размера вроде Земли, вращающихся на близкой орбите вокруг ярких звёзд. Но этот метод мало успешен в отношении маленьких планет, вращающихся на дальних орбитах.

К настоящему времени учёные Массачусетского технологического института разработали новую технику определения масс экзопланет, используя только их транзитный сигнал – изменение свечения звезды из-за проходящей перед ней планеты. Эти данные традиционно использовались для определения размера планеты и некоторых свойств её атмосферы, но в Массачусетском технологическом институте нашли способ интерпретировать такие данные таким образом, что можно также вычислить массу планеты.

Высотный суперкомпьютер

Один гигантский телескоп из многих антенн с помощью коррелятора ALMA

На севере Чили высоко в Андах завершена установка и тестирование одного из мощнейших в мире суперкомпьютеров. Это один из главных пунктов на оставшемся отрезке пути к завершению строительства  сложнейшего из всех когда-либо построенных наземных телескопов  — телескопа ALMA (Atacama Large Millimiter/submillimiter Array). Более 134 миллионов процессоров объединено специализированным коррелятором ALMA, которому под силу выполнять до 17 квадриллионов операций в секунду.

Коррелятор ALMA

Фотоснимок коррелятора ALMA в широкоугольном формате

Этот коррелятор является критически важным компонентом астрономического телескопа ALMA, который представляет собой решетку из 66 дисковых антенн. 134 миллиона процессоров коррелятора непрерывно складывают и сравнивают слабые сигналы от космических источников, принимаемые антеннами ALMA, которые могут быть разнесены на расстояния до 16 километров. Таким образом, именно коррелятор позволяет антеннам работать как единый гигантский телескоп. Информация, собираемая каждой антенной, должна складываться с той, которая получается всеми остальными антеннами. При максимальном объеме решетки, когда задействованы 64 антенны [1] каждую секунду должно выполняться 17 квадриллионов операций [2]! Именно для этой цели коррелятор и был создан. Количество вычислений, которое он выполняет в секунду, сравнимо с тем, которое производит самый быстрый суперкомпьютер в мире [3].

“Эта уникальная вычислительная задача требовала новаторского подхода к построению как индивидуальных компонентов, так и всей архитектуры коррелятора”, — говорит Вольфганг Вильд (Wolfgang Wild), Европейский менеджер проекта ALMA (ESO).

Первоначальная конструкция коррелятора, так же, как его изготовление и установка, курировались Национальной радиоастрономической обсерваторией США (NRAO), ведущим североамериканским партнером проекта ALMA. Проект финансировался Национальным научным фондом США, свой вклад внесла и ESO.

“Окончание строительства и установка коррелятора – важнейший этап выполнения Северной Америкой своей доли участия в международном проекте создания телескопа ALMA”, — сказал Марк Мак-Киннон (Mark McKinnon), директор проекта ALMA в Северной Америке (NRAO). “Технические проблемы, которые приходилось решать, были огромны, и наша команда справилась с ними”, — добавил он.

Как европейский партнер ALMA, ESO также обеспечила ключевую часть коррелятора: полностью новую и многофункциональную систему цифровой фильтрации, которая была разработана в Европе и сопряжена с первоначальным nроектом NRAO. Система из 550 сверхсовременных цифровых фильтров на печатных платах была спроектирована и построена для ESO Университетом Бордо во Франции [4]. С этими фильтрами длины волн излучения, принимаемого ALMA, могут быть расщеплены на части, в 32 раза более мелкие, чем в первоначальной схеме, что позволяет с гораздо большей чувствительностью оперировать сигналами. “Это в огромной степени улучшило гибкость системы и сделало ее поистине фантастической: это позволяет нам секционировать и фрагментировать спектр излучения, принимаемого антеннами, «вдоль и поперек», так, что мы можем сконцентрироваться точно на той длине волны, которая требуется для данного наблюдения – будь это составление карты распределения газовых молекул в звёздообразующем облаке, или поиск самых далеких галактик во Вселенной”, — сказал Ален Бодри (Alain Baudry) из Университета Бордо, руководитель европейской группы разработчиков коррелятора ALMA.

Еще одной труднейшей задачей, которую требовалось решить, было местоположение устройства. Коррелятор помещается в Техническом корпусе Центрального пульта управления ALMA (Array Operations Site — AOS), самом высокорасположенном техническом здании в мире. На высоте 5000 метров воздух разрежен, поэтому для охлаждения устройства, мощность которого около 140 киловатт, требуется обдувать его вдвое сильнее, чем в обычных условиях. В таком разреженном воздухе нельзя использовать вращающиеся компьютерные диски, пишущие / читающие головки которых предохраняются от повреждения при контакте с поверхностью диска при помощи воздушной подушки. Сейсмическая активность высока, и поэтому коррелятор пришлось проектировать с учетом амортизации вибраций, связанных с землетрясениями.

Научные наблюдения с телескопом ALMA начались в 2011 г. с неполной антенной решеткой. Одна из секций коррелятора уже использовалась для сложения сигналов от части решетки. Но теперь вся система полностью готова к работе. Коррелятор готов к тому, чтобы ALMA начала работать с большим числом антенн, что повысит чувствительность телескопа и качество изображений при наблюдениях.

Строительство телескопа ALMA близится к завершению. Инаугурация намечена на март 2013 года.

 

Примечания

[1] Коррелятор ALMA – одна из двух таких систем в комплексе ALMA. Общее число антенн ALMA – 66 разделяется на главную решетку из 50 антенн (половину из них обеспечивает ESO, половину — NRAO) и дополнительной решетки из 16 антенн, называемой Атакамской Компактной Решеткой (Atacama Compact Array — ACA), обеспечиваемой Национальной астрономической обсерваторией Японии (NAOJ). Второй коррелятор, изготовленный компанией Fujitsu и установленный силами NAOJ, обеспечивает независимую корреляцию 16 антенн ACA, за исключением тех случаев, когда избранные антенны ACA комбинируются с 50 более широко разнесенными антеннами главной решетки.

[2] 17 квадриллионов = 17 000 000 000 000 000.

[3] Сейчас рекордсменом списка 500 суперкомпьютеров общего назначения TOP500 является Titan, производства Cray Inc., который реализует 17.59 квадриллионов операций с плавающей точкой в секунду. Однако, коррелятор ALMA является суперкомпьютером специального назначения, который некорректно сравнивать с компьютерами общего назначения по этому параметру.

[4] Эта работа последовала за разработкой новых концепций коррелятора, выполненной Университетом Бордо в составе консорциума, в который также входила фирма ASTRON (Нидерланды) и обсерватория Арчетри (Италия).

Международный астрономический инструмент ALMA (Большая Атакамская Миллиметровая / субмиллиметровая Решетка — The Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) совместный проект ученых Европы, Северной Америки и Восточной Азии, при участии Республики Чили. Строительство и эксплуатацию ALMA ведут от Европы Европейская Южная Обсерватория (ESO), от Северной Америки Национальная радиоастрономическая обсерватория (National Radio Astronomy Observatory — NRAO), и от Восточной Азии Национальная радиоастрономическая обсерватория Японии (National Astronomical Observatory of Japan — NAOJ). Организационно строительство, пуско-наладочные работы и эксплуатация ALMA совместно возглавляются и управляются в рамках Объединенной Обсерватории ALMA (The Joint ALMA Observatory, JAO).