А.З. Макроскопический, да. Конечно, это колоссально интересная штука, но не все физики согласились с этой идеей. Возражали, что частицы очень различны по размерам, дисперсия размеров есть. Поэтому скорости, размагничивая в разных частицах, тоже будут сильно различаться. И тут, в общем, можно всё что угодно получить. То есть возник тупик некий.
Но оказалось так, что параллельно с этим экспериментом появился новый интересный объект в суперпарамагнетизме. Это магнитные молекулы. Вот они здесь показаны. Магнитные молекулы - это органические молекулы, в которых имеются магнитные ионы. То есть это тоже, можно сказать, магнит, но на молекулярном уровне. И в отличие от магнитных частиц, тут они все калиброваны, так сказать, от Бога размер задан. И поэтому, если работать с такими объектами, уже никаких проблем с размером не возникает.
Итальянцы из Флоренции под руководством профессора Гаттески, они такие материалы синтезировали, ну, и конечно, физики их сразу подхватили, Mn-12, вот это нижняя левая молекула. И её взяли как основную и модельную, и на ней провели эксперименты. Эти эксперименты буквально несколько лет тому назад были сделаны. Сделаны они были в Гренобле и Нью-Йорке. И они, эти эксперименты, полностью доказали, что, действительно, здесь мы имеем дело с макроскопическим тунеллированием намагниченности. Вот это ответ на ваш вопрос. Электроны там только квантовыми свойствами обладают или в целом весь кластер? Вот здесь оказывается, что весь кластер проявляет квантовые свойства.
А.Г. А какими свойствами в данном случае обладает барьер?
А.З. Это хороший вопрос. Барьер, это фактически магнитная анизотропия, но в молекуле. И вот, молекула марганец-12, это действительно молекулярный магнит, она обладает петлёй гистерезиса, то есть у неё имеется анизотропия. То есть это магнит на молекулярном уровне. И вот это интересно и с практической точки зрения. Поскольку это магнит на молекулярном уровне, то мы можем использовать его для записи информации, т.е. одну молекулу. Конечно, эта идея очень простая, она появилась совсем недавно в «Нью-Йорк таймс», американские физики, её запустили. Сумасшедшая плотность, конечно. Она на четыре порядка больше, чем плотности современных магнитных дисков и так далее. Но идея, честно говоря, слишком сырая, слишком много трудностей, проблем на этом пути.
К.З. То есть управление.
А.З. Не только управление. Это хранение информации, низкая температура нужна и так далее. Но в целом идея здравая и она, конечно, не только у американцев, она и во всех лабораториях обсуждалась. Только американцы её смело подали в газету.
Но понятно сейчас, что нужно делать крупные молекулы для того, чтобы организовать эту систему. А для того чтобы сделать крупную молекулу, надо знать, как устроены молекулы внутри, какие там взаимодействия и так далее.
А.Г. То есть речь идёт уже не о синтезе органических молекул, которые обладают этими свойствами, а о создании некой молекулы.
А.З. О создании новых молекул, да. То есть надо разобраться с этими взаимодействиями. И вот я вам сейчас могу рассказать про эксперименты, которые мы провели сравнительно недавно с этими молекулами. Основная идея их была - полностью намагнитить эту молекулу. Она так сложно устроена, что для этого нужны поля порядка миллионов гаусс. Это большая проблема. Но оказалось, в России такие поля есть. И они есть в Арзамасе-16, в Сарове - это федеральный ядерный центр. Они были созданы тогда, когда Сахаров ещё там работал. Он был создателем этих полей. Потом академик Павловский подхватил это дело, и сейчас они сохранились.
И вот несколько лет тому назад меня пригласили туда на чашку чая обсудить возможности использования их полей для магнитных физических измерений. И одно из предложений, которое мы обсуждали, это вот намагничивание этих больших молекул. Вернувшись оттуда, мы с моим другом, профессором Поповым Александром Ивановичем из Зеленограда, рассчитали этот процесс намагничивания. И обнаружили одну интересную штуку, что процесс действительно идёт в мегагауссных полях, но идёт квантовым образом, квантовые скачки возникают. И после этого расчёта мы достали эти материалы, французы, итальянцы помогли с этим делом, и начали эксперименты. Несколько лет вели, у нас в России, в Арзамасе-16, в Сарове, в Америке, в Лос-Аламосе, американцы тоже к этой работе подключились. И в результате действительно измерили процесс намагничивания, получили петлю намагничивания, то есть полностью намагнитили молекулу. И действительно увидели, что процесс намагничивания идёт путём квантовых скачков. Вот сейчас эту картинку хорошо было бы показать.
То есть процесс намагничивания молекулы идёт путём квантовых скачков. Это был важный момент. И вот эта нижняя кривая, она как раз показывает, как ведёт себя восприимчивость этой молекулы, виден пик восприимчивости, он находится при полях примерно 600 Тесла, то есть это 6 миллионов Эрстед. Это реально было всё сделано. И я эту картинку очень люблю и горжусь этой картинкой. Какой результат? То есть фактически мы сейчас, после того как включились теоретики и раздраконили эту молекулу, мы знаем все взаимодействия. Конечно, работы ещё довольно много с этой молекулой и с другими. Но это путь к измерению того, как внутри устроены эти молекулы, это нужно для синтеза новых молекул. Вот это самый последний и новый результат. И это тоже проявление квантового поведения этих объектов.
А.Г. А синтез нужен для создания новых технологий, которые приведут в том числе и к созданию новых макрообъектов, которые будут работать на нанопринципах. Например, компьютеров.
А.З. Именно так. То есть обнаружение макроскопического квантового поведения магнитных молекул - это интересно с физической точки зрения. Но здесь есть и шаг к квантовому компьютеру. И такие компьютеры квантовые на вот этом принципе использования магнитных нанокластеров, они предложены. Они предложены и европейскими физиками, американскими, и у нас есть свои идеи в этом направлении. Но, нужно сказать, всё ещё впереди, вся работа впереди.
А.Г. Понятно. Говоря об этих компьютерах, всё-таки в чём будет принципиальное, кроме способа хранения информации, различие между классическими компьютерами и квантовыми компьютерами? Это что, скорость обработки информации или это попытка решения задач, которые принципиально не могут быть решены на классических компьютерах?
А.З. Я думаю, второе. То есть фактически здесь речь идёт о задачах, которые принципиально трудны для классических компьютеров, сила квантового компьютера в том, что он позволяет проводить параллельные вычисления. Ну, представляете это, что бит классический - это два состояния. А кьюбит квантовый, т.е. бит квантового компьютера, это фактически все состояния на сфере. И, конечно, поэтому и эффективность квантового компьютера намного сильнее.
Но сейчас в наше время на этом пути сделаны только двухкубитные системы, из двух битов.
А.Г. Я так понимаю, что отказ от бинарной системы записи влечёт за собой отказ и от формальной логики, которая буквально преследует компьютерную технику и компьютерные программы сегодня. То есть, грубо говоря, современный компьютер, как бы ни была написана программа, не может решить вопрос: кто красивее - женщина или паровоз? - обладая только этим набором данным. А квантовый компьютер может попытаться ответить на этот вопрос - со своей точки зрения, разумеется.
А.З. Если мы в него что-то сможем внести. Но сейчас пока реализованы только двухкьюбитные системы.
А.Г. А уже есть прототипы такие?
А.З. А вот буквально за последние годы, за последний год даже, два я примера знаю. На кремнии с фосфором - есть такой квантово-компьютерный центр в Австралии. Они сделали двухкубитную систему. И буквально недавно сделали на джозефсоновских элементах двухкубитную систему. Это тоже интернациональная группа, состоящая из наших, российских физиков, из японских, из американцев, два таких варианта сейчас есть.
А.Г. Но всё-таки, прогнозируя революционные изменения (это очень, кстати, похоже на график намагничивания вашего) - должен быть какой-то взлёт по развитию технологии, за достаточно короткое время. Когда вы его прогнозируете, этот взлёт?
А.З. Вы имеете в виду технологию квантовых компьютеров?
А.Г. Не обязательно квантовых компьютеров. Как это точнее сказать-то… Квантовые матрицы больше сейчас, чем двухкюбитные.
А.З. Как говорят специалисты, что для того чтобы квантовый компьютер мог конкурировать с современными бинарными компьютерами, нужно чтобы компьютер состоял примерно из тысячи кюбитов, тогда они могут конкурировать. Но сейчас два. Если опереться опять же на тот закон Мура и считать, что за полтора года его интеграция удвоится, где-то через 15-20 лет до тысячи дойдём. Если, конечно, в этой области этот закон будет работать.
А.Г. Да. Ну, хорошо, я всё время вспоминаю Симона Шноля, который любому теоретику говорит: «А что от этого нашему колхозу?» Кроме компьютерных технологий, о которых вы уже упоминали, нанотехнологии могут работать буквально везде. В ближайшее время каких нам здесь прорывов ждать?
А.З. Костя, по-моему, хотел об этом сказать, но не сказал почему-то. Вот магнитные нано-кластеры, нано-частицы, они не только в спинтронике интересны. Из ультрадисперсной системы, - грубо говоря, это органика, и пластмасса, и в неё погружаются эти малые частицы - можно делать массу всяких интересных вещей.
А.Г. А именно?
А.З. Постоянный магнит, это всем известно сейчас.
К.З. Мягкие магниты фактически.
А.З. Да. Причём в Штатах сейчас это очень здорово развивается. Они делают, скажем, магнитную рекламу. Она как лента - на автомобиле, где угодно крепится. И хотя эта работа требует использования очень мелкодисперсного порошка, но его можно покупать. Пластмасса тоже, так сказать, не Бог весть какая технология. Это могут делать малые предприятия, малые фирмы - и делают. Вот у нас в университете я знаю команду, они активно в это дело влезли, они, например, изобрели магнитную пену для того, чтобы всякое масло, нефть с поверхности моря снимать. Другая интересная штука - магнитный клей. Вот это то, что колхоз может использовать, если колхозом назвать малую фирму.
А.Г. Малое предприятие.
А.З. Малое предприятие, да.
К.З. Или, например, MRAM, который появится, буквально, это может быть, в следующем году. С её помощью переносной компьютер, ноутбук сможет без подзарядки работать несколько месяцев. Сейчас огромное количество энергии тратится на обновление информации в оперативной памяти, эта энергия будет сохраняться. То есть фактически энергия будет тратиться только во время обработки операции.
А.Г. То есть на той же самой литиевой батарее, только срок жизни компьютера возрастёт необычайно.
К.З. Или, например, мобильный телефон, которым можно без подзарядки пользоваться месяцами.
А.З. Но это малое предприятие не потянет.
А.Г. Но что-то же мы должны отдать из этой технологии большим.
А.З. Но на самом деле то, о чём мы сейчас говорим, это из области прогнозов. А 20-й век показал нам, что прогнозы - очень неблагодарное дело. И многие, ещё после войны, когда началась микроэлектроника, многие прогнозировали на ближайшие 20-30 лет, и их прогнозы оказались намного более робкими, чем действительность.
К.З. Кроме прогнозов Фейнмана, наверное.
А.З. Да, конечно.
А.Г. Это даже не прогноз, это установка к действию. Это как рассказ о том самом лондонце, который представлял себе Лондон конца 21 века погрязшем в навозе, потому что будет столько лошадей, что убирать за ними… Ну, что? Вот видите, хоть вы вселяете оптимизм какой-то.
Нейробиологические механизмы агрессии

18.06.03
(00:49:36)
Участник :
Наталия Николаевна Кудрявцева - доктор биологических наук
Наталия Кудрявцева : Хорошо известно, что внутривидовая агрессия - это базовая форма поведения, которая встречается у животных, находящихся на различных ступенях эволюционной лестницы, от насекомых до приматов. Как правило, агрессия демонстрируется животными в угрожающих условиях, при защите территории доминирования, в борьбе за самку, пищу, среду обитания. Кроме того, с помощью агрессии устанавливаются доминантно-субординантные отношения, формирование которых является эволюционно адаптивным, поскольку доминирующее положение, как правило, занимают самые сильные и самые приспособленные особи. И именно они оставляют потомство. Таким образом, поддерживается рождение тех животных, которые выживут в данных условиях среды. Всё это свидетельствует о том, что агрессия играет позитивную роль в эволюции вообще и в жизни отдельной особи, в частности, позволяя ей сохранить жизнь и освоить жизненные пространства. И поэтому Конрад Лоренц, основатель науки этологии, много писавший об агрессии у животных, назвал свою книгу «Агрессия, так называемое зло». Это «зло», которое дано животному во благо, потому что с помощью агрессии животное может отстоять своё право на существование в окружающей среде. Однако внутривидовая агрессия встречается довольно редко, и встретить кровавые сцены агрессии у самцов в природе практически не представляется возможным, поскольку агрессия блокируется уже на ранних этапах взаимодействия особей. Запах, вид, партнёра, его поведение способствуют тому, что агрессия не проявляется. Происходит дистантная оценка возможностей и намерений друг друга. Часто достаточно угроз - у мышей, например, это вибрация хвостом, - чтобы агрессия у партнёра прекратилась, не начавшись. И особи, как правило, расходятся в разные стороны, не проявив агрессивного поведения. Причём, в каждой конкретной ситуации и поведенческом контексте, механизм, приводящий к блокаде агрессии, может быть разным.
Общепринятым является представление о том, что агрессия провоцируется только определёнными условиями среды и не является сущностью данного индивида, данного животного. Во всех случаях необходима провокационная среда, конфликтная ситуация, в которой развивается агрессивное поведение.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36