Компьютерра - Журнал "Компьютерра" №707

Первые два типа веществ с дальним электромагнитным порядком - ферромагнетики и сегнетоэлектрики - давно известны и повсеместно используются. В ферромагнетиках (от латинского ferrum - железо) атомы в обширных областях с четко выраженными границами, называемых магнитными доменами, имеют одинаковое спонтанное направление намагниченности, которая долго сохраняется и при отсутствии внешнего магнитного поля. Именно благодаря ферромагнетизму винчестеры и другие магнитные носители способны хранить информацию. В сегнетоэлектриках, которые у нас получили название от сегнетовой соли, а на Западе называются ферроэлектриками, в доменах сохраняется электрическая поляризация. Сегнетоэлектрики используют, например, в микрофонах.

Третий тип веществ у нас называют сегнетоэластиками, а на Западе ферроэластиками. О них пока знают лишь специалисты. На существование веществ вроде ортофосфата свинца Pb3(PO4)2, в доменах которых возникают только спонтанные деформации, указал в 1960 году советский физик Владимир Инденбом. Но лишь примерно десять лет спустя этот класс веществ был признан, получил свое название и стал активно изучаться. Некоторые вещества вроде титаната бария BaTiO3 могут быть одновременно и сегнетоэлектриками, и эластиками, а другие даже сегнетоэластиками и ферромагнетиками.

Во всех этих материалах далеко друг от друга отстоящие атомы или молекулы в пределах домена становятся упорядоченными, и в веществе спонтанно возникает одно выделенное направление (или даже несколько). Другими словами, в каждом домене изменяется симметрия. Руководствуясь соображениями симметрии и некоторыми другими термодинамическими закономерностями, почти двадцать лет тому назад наши соотечественники из Дубны Дубовик и Тугушев указали, что может существовать четвертый вариант спонтанного возникновения порядка, при котором в доменах в одном направлении выстроятся миниатюрные вихри. С тех пор эта гипотеза не раз вызывала споры, но никому пока не удавалось наблюдать ничего похожего на домены, состоящие из одинаково ориентированных магнитных вихрей, размеры которых чуть больше расстояний между атомами решетки.

Такие вихревые домены физикам из Германии и Швейцарии удалось обнаружить в сложном оксиде гюбнерите LiCoPO4. Для этого потребовался специальный метод нелинейной лазерной диагностики, применяемый для изучения электронной и магнитной структуры кристаллов. Образец облучают коротким и мощным лазерным импульсом, который вызывает испускание материалом света с удвоенной частотой. Фаза и поляризация этого излучения зависит от ориентации магнитных вихрей в доменах. Поэтому, наблюдая за второй гармоникой лазерного излучения, можно обнаружить и исследовать необычные домены.

По мнению специалистов, это открытие сулит самые захватывающие перспективы. Первое, что приходит в голову, это хранение информации с помощью вихрей. Теоретически ориентацию магнитных вихрей в домене можно изменить только с помощью комбинации электрического и магнитного поля. А это значит, что она гораздо устойчивее к воздействию случайных внешних полей, чем намагниченность ферромагнетика, которая используется сегодня. Но самые удивительные применения, которые сейчас даже трудно предвидеть, могут найти материалы, в которых ферротороидальность сочетается с ферромагнитными или сегнетоэлектрическими свойствами. ГА

Удивительно простую и достаточно точную модель самопроизвольного образования узлов на веревке удалось предложить физикам из Калифорнийского университета в Сан-Диего.

Каждый знает, как порою трудно распутать случайно упавший провод или веревку. И если по большей части, кроме естественного раздражения и потери времени, это ничем не грозит, бывают ситуации, когда запутывание может стоить жизни. И не только в экстремальных видах спорта вроде альпинизма. Сравнительно редко, в одном проценте случаев, пуповина плода в утробе матери тоже может запутаться. Запутываются длинные молекулы ДНК, вихри жидкости в гидродинамике и магнитные поля в ферромагнетиках. Но несмотря на обилие приложений, сколько-нибудь внятной теории самообразования узлов до сих пор не существовало. В то же время математическая теория узлов, которая позволяет их классифицировать, насчитывает уже не одну сотню лет. Ею занимались и многие великие математики (например, Гаусс и Пуанкаре), и знаменитые физики (лорд Кельвин). Тем не менее даже на такой, казалось бы, простой вопрос: можно ли распутать заданный набор узлов на замкнутой веревке? - до сих пор нет исчерпывающего ответа.

Физики, как обычно, подошли к проблеме со стороны эксперимента. Собрали установку, похожую на стиральную машину с барабаном, бросали в нее веревки разной длины и жесткости, включали барабан на определенное время, а потом разбирались, каким образом веревка перепуталась. Для этого пришлось использовать цифровую фотографию и специальный алгоритм, который по фото распознавал и классифицировал узлы. Без компьютера понять, что два на вид совершенно разных узла на самом деле одинаковы, было бы крайне затруднительно. После более чем трех тысяч экспериментов набралась солидная статистика.

Оказалось, что достаточно буквально нескольких секунд, чтобы веревка в барабане хорошо запуталась. Кроме почти очевидных закономерностей, что чем дольше работает машина и чем длиннее и мягче веревка, тем сильнее она запутывается, были обнаружены и менее тривиальные факты. Вместо того чтобы наблюдать, как ожидалось, преимущественно комбинации из нескольких несложных узлов, ученые обнаружили 120 типов так называемых простых узлов, которые уже нельзя разложить на еще более простые. Самый сложный из простых узлов насчитывал одиннадцать пересечений, и были выявлены все известные простые узлы с семью пересечениями. Другими словами, предоставленная сама себе веревка стремится перепутаться самым причудливым образом.

Тем не менее физикам удалось предложить очень простую модель, которая пока лишь качественно, но уже вполне сносно описывает вероятностное распределение образующихся узлов по типам, а также зависимость от времени запутывания, жесткости и длины веревки. В модели веревку скручивают в спираль, соответствующую ее жесткости и размерам барабана, а свободный конец вплетают через кольца, с равной вероятностью прохождения над или под кольцом. Этой процедуры оказалось достаточно, чтобы получить даже самые сложные из имеющихся узлов вместе с вероятностью их образования.

Разработанная модель наверняка найдет массу приложений. Специалистов особенно поразило то, как благодаря правильно поставленной задаче даже на дешевом оборудовании удалось получить существенно новые, содержательные и востребованные результаты. ГА

Галактион Андреев

Александр Бумагин

Евгений Васильев

Владимир Головин

Евгений Гордеев

Артем Захаров

Евгений Золотов

Сергей Кириенко

Денис Коновальчик

Игорь Куксов

Алексей Носов

Павел Протасов

Иван Прохоров

Дмитрий Шабанов

Микрофишки

Sony Ericsson продает компании Motorola половину фирмы UIQ Technology, разрабатывающей одноименную программную оболочку для телефонов под ОС Symbian. Напомним, что оба производителя ставят в свои продвинутые смартфоны и мультимедийные аппараты (Sony Ericsson P1i, W960i, Motorola Z8) последнюю версию пользовательского интерфейса UIQ3. До сих пор Sony Ericsson единолично владела этим активом (купленным, кстати, меньше года назад у Symbian), а теперь вот почему-то решилась поделиться с конкурентом.

Эксперты трактуют это событие по-разному. Одни считают, что шведско-японская компания таким образом укрепляет свои позиции, дабы успешнее конкурировать с Nokia. Финны используют свои варианты программной платформы Symbian (Series 60/80) и лицензируют их сторонним производителям (например, Samsung). Очевидно, что в условиях обостряющегося противостояния с Windows Mobile (а в перспективе, возможно, и с Linux-решениями) зоопарку пользовательских интерфейсов Symbian придется несладко, и не исключено, что кому-то придется уйти. Другие же аналитики полагают, что нынешняя сделка, напротив, отражает осторожную позицию Sony Ericsson, посматривающей одним глазом в сторону лагеря Microsoft. НЯ

Не прошло и месяца с тех пор, как на Яндекс.Картах появились спутниковые карты Санкт-Петербурга, а компания уже рапортует о новых свершениях - космических снимках Екатеринбурга и Новосибирска. Очевидцы утверждают, что спутниковые фотографии Яндекса более свежие, чем на аналогичных картах Google. СК

Сети IP-телефонии завоевывают все большую популярность. При наличии широкополосного канала, не лимитированного по объему трафика, VoIP-сервисы обеспечивают более дешевую связь по сравнению с традиционными телефонными сетями. Правда, для работы с IP-сервисом необходима либо компьютерная гарнитура, либо специальный телефонный аппарат. Оригинальную альтернативу этим устройствам предложили основатели компании YMax Дэниел Борислоу и Дональд Бернс (Daniel Borislow, Donald Burns).