Эволюция освещения: от огня до светодиодов

Эволюция освещения, от открытия огня до современных светодиодных ламп, увлекательная история, сопровождающая человека с незапамятных времен.

На заре человечества свет был успокаивающим элементом, а тьма ночи приносила с собой страхи и страхи. Поскольку человек не мог генерировать свет, он мог полагаться на лунный свет, когда была видна звезда и небо было ясным. Пока человек не открыл огонь : с тех пор он строил факелы, масляные лампы, свечи, факелы, вплоть до электрических лампочек. Эволюция освещения — увлекательная история, сопровождающая человека с незапамятных времен.

Открытие огня и первые в истории лампы

Мы не знаем, когда и как человек открывает огонь. Ученые прослеживают это событие до 500 000 лет назад, когда его совершил Homo Erectus, но абсолютных определений нет. Не вызывает сомнений то, что открытие огня способствовало эволюции человечества , поскольку человек становится единственным существом на земле, способным обращаться с ним. Более того, миф о Прометее, который крадет огонь у богов, чтобы отдать его людям, прекрасно иллюстрирует важность этого элемента.

Прометей дает огонь человечеству,
Генрих Фридрих Фюгер, холст, масло, 1817 г.

Вскоре огонь стал очень важным элементом выживания первобытных людей. Его использовали для защиты от животных, для обогрева, для приготовления пищи, для ковки металлов и, конечно же, для освещения. Кострами первобытный человек освещал пещеры и пещеры, первые жилища в истории, делая их более уютными. В какой-то момент он понимает, что жирные вещества способствуют горению, поэтому создает факел, обматывая одну или несколько деревянных палочек тканью, пропитанной маслом или животным жиром.

Первые лампы в истории

Открытие этих примитивных видов топлива привело к созданию ламп или контейнеров, в которые вместе с фитилем помещали жирное вещество . Емкости изначально были ракушками, затем мы переходим к каменным чашам и, наконец, к глиняным и бронзовым артефактам. Фитиль делали из растительных волокон, а в качестве топлива использовали растительные масла или животный жир.

Эволюция освещения, терракотовая масляная лампа

Эти первые лампы, также называемые масляными лампами, развивались по мере того, как человек приобретал более сложные методы обработки. Для их подвешивания добавляются крышки, цепи и крючки или пьедесталы, что также придает лампам художественную и символическую ценность. В римские времена стали использовать свечи , в основном из сала, реже из пчелиного воска. Только после середины 19 века стали использовать более дешевые парафиновые свечи.

Самые старые из сохранившихся свечей из пчелиного воска к северу от Альп с алеманнского кладбища в Оберфлахте (Германия), датируемые VI/VII веками нашей эры.

Таким образом расстилались более или менее сложные канделябры, способные нести несколько свечей одновременно. Рождаются аппликации и люстры, более практичные, чем масляные лампы, для освещения интерьеров домов, особенно для самых богатых.

Канделябр римского периода

Антиматерия. Позитроны. Миры из антивещества

Антиматерия

В современной фантастике использование антивещества описывается как естественный и привычный процесс: с его помощью звездолёты бороздят Галактику, а безумные злодеи взрывают планеты. Но откуда взялась столь необычная идея материи со знаком «минус»? И почему при всей её популярности и множестве экспериментальных подтверждений мы до сих пор не нашли способа использовать антивещество как оружие или двигатель?

Отрицательная материя

Во второй половине XIX века учёные пытались создать обобщающую теорию строения материи. В ходу тогда была концепция эфира, утверждавшая, что существуют мельчайшие частицы, которые наполняют всё сущее и передают наблюдаемые взаимодействия, в том числе и гравитацию.

Чтобы объяснить, как из эфирных частиц формируется материя, английский математик Карл Пирсон в книге «Грамматика науки» (The Grammar of Science, 1892) выдвинул гипотезу, что эфир — продукт более высокого, четвёртого измерения, а в нашем трёхмерном пространстве он проявляется как сочетание «эфирных струй». Пирсон не смог ответить, откуда и куда текут «струи», но предположил, что направление им задаёт взаимодействие материи нашего трёхмерного мира и «отрицательной» материи, скрытой в четвёртом измерении.

Частицы антиматерии имеют такие же характеристики и свойства, как и частицы материи, но с противоположным знаком.

В 1898 году, вскоре после открытия электрона, идею «отрицательной» материи попытался развить английский физик Артур Шустер. Он был сторонником идеи глобальной симметрии, на основе которой и строил свои рассуждения. Как известно, электрон — это отрицательно заряженная субатомная частица, и физик предположил, что должен существовать и его «симметричный» аналог с положительным зарядом, называемый антиатомом.

Из идеи Артура Шустера следовала гипотеза о существовании «антиатомов» и «антивещества». В двух письмах в журнал Nature физик изложил гипотезу, а также высказал мысль, что из антивещества могут состоять некоторые космические объекты. Кроме того, он описал «аннигиляцию» (выделение энергии с полным уничтожением её источника), которая неизбежно произойдёт при контакте антивещества с веществом.

Письма в научный журнал не были полноценной теорией — скорее результатом случайного озарения. Коллеги восприняли их скептически, однако вскоре стало ясно, что идея Шустера не так уж далека от реальности.

Короткометражка «Быстрее скорости света»

Сегодня днём отправилась ракета, она летит куда быстрее света! И прилетит на Землю в шесть утра, вчера!

- научный фольклор

В недалёком будущем люди научились бороздить просторы космоса на невероятных скоростях. И главному герою этого короткометражного фильма Адама Штерна (Adam Stern) предстоит стать первым человеком, который сможет перемещаться быстрее скорости света. Однако новые возможности подразумевают неизвестное. С чем или с кем командор столкнётся в бескрайней глубине космоса?

Существует ли в какой-нибудь другой Вселенной иная версия вас?

Иллюстрация множества независимых Вселенных, не объединённых причинными связями в постоянно расширяющемся космическом океане – одно из представлений об идее мультивселенной.

Отправляйся, кроме этого мира существуют и другие.

— Стивен Кинг, «Тёмная башня»

Одна из самых интересных и соблазнительных тем для обсуждения – идея о том, что наша реальность, то есть, воспринимаемая нами Вселенная, может не быть единственной версией происходящих событий. Возможно, существуют и другие Вселенные, возможно даже с разными версиями нас с вами, разными историями и разными концовками, не такими, как наша: некая Мультивселенная. Для ежедневной колонки ответов на вопросы читатели, как обычно, присылали свои вопросы и предложения, но на этой неделе честь достаётся коллеге, ученому-астрофизику Аманде Мэшбёрн, которая спрашивает:

Мне интересно узнать твоё мнение о теории множественных вселенных. На пленарном заседании AAS было обсуждение параллельных миров и спор на тему, являются ли они научной теорией или научной фантастикой. Что ты думаешь об этом?

AAS – это американское астрономическое сообщество, и мы встречались в его рамках несколько недель назад. Доклад о параллельных мирах делал Макс Тегмарк, и наука тут следующая.

Экстремально глубокое поле телескопа им.Хаббла (XDF) – самого глубокого изображения Вселенной из всех полученных в видимом свете.

Вселенная, насколько это видно в мощнейшие из телескопов, протяжённая, огромная и массивная. В ней, считая фотоны и нейтрино, содержится около 1090 частиц, собравшихся вместе и образовавших сотни миллиардов или триллионы галактик. В каждой из них содержится в среднем триллион звёзд, и разбросаны они в пространстве диаметром порядка 92 миллиардов световых лет – с нашей точки зрения.

Но вопреки нашей интуиции, это не означает, что мы находимся в центре конечной Вселенной. Все факты указывают на противоположное.

Нынешние звёзды и галактики сформировались в тех районах, где была повышенная плотность вещества из-за квантовых эффектов при инфляции. Сам факт существования реликтового излучения — это одно из главных подтверждений теории Большого взрыва.

Вселенная кажется нам конечной – мы не можем видеть предметы, удалённые от нас больше, чем определённое расстояние – не потому, что она конечна, а потому, что в текущем виде она существовала ограниченное время. Даже если вы запомните всего один факт про Большой взрыв, это должен быть тот факт, что Вселенная не была постоянной в пространстве и времени, но эволюционировала из более равномерного, горячего и плотного состояния в более комковатое, прохладное и рассеянное.

В результате образовалась богатая Вселенная, насыщенная многими поколениями звёзд, имеющая сверххолодный фон остаточного излучения, в которой галактики удаляются от нас с тем большей скоростью, чем дальше они от нас находятся, и существует ограничение того, как далеко в прошлое мы можем заглянуть. Ограничение задано расстоянием, которое может пройти свет с момента Большого взрыва.

Согласно ОТО, если все регионы Вселенной на больших масштабах заполнены примерно одним и тем же количеством материи и энергии, то её эволюцию определяют всего две вещи: изначальная скорость расширения и свойства того, что её наполняет.

Это вовсе не означает, что за пределами доступной нам части Вселенной больше ничего нет. С точки зрения теории и по результатам наблюдений у нас есть все основания полагать, что есть, в большом количестве, а может даже и в бесконечном.

С помощью наблюдений мы можем измерить несколько разных качеств, включая пространственную кривизну Вселенной, её равномерность и гладкость по температуре и плотности, и её эволюцию во времени.

То, что Вселенная одинакова во всех местах (гомогенна) и направлениях (изотропна), доказывает существование Большого взрыва, гипотеза о котором говорит, что всё началось с горячего и плотного однородного состояния, в котором начальные условия и законы природы везде были одинаковы.

Мы найдём, что Вселенная плоская и равномерная на гораздо больших масштабах, чем размер наблюдаемой Вселенной, и, возможно, содержит в себе ещё больше Вселенной, схожей с нашей, протянувшейся на сотни миллиардов световых лет во все стороны, за пределами наших зрительных возможностей.

Шумеры. Часть 8. Теория Потопа (часть 2)

Угроза из космоса (часть 2)

Рассмотрим гипотезу падение Гудзоновой кометы, ставшей причиной гибели цивилизации 11 тыс. лет до н.э.

Вернемся к 20 – 15 тысячелетию, некоторые исследователи предполагают, что конец плейстоцена наступил в связи с падением астероида, он упал в Атлантический океан в районе острова Пику (Азорские острова), оставив свой след в виде кратеров диаметром в 6 и 3,5 км.

Азорские острова являются самой значительной островной группой на Срединном Атлантическом хребте, они расположены на границе трёх континентальных плит земной коры: Африканской, Евразийской и Американской. Есть версия, что на месте Азорских островов был один огромный остров – "Атлантида".

В данном случае Атлантида, мифический остров-государство, описанная Платоном в диалогах "Тимей" и "Критий", - это не одно какое-то конкретное место, это протоцивилизация, существовавшая на нашей планете до десятого тысячелетия до н.э., а этот остров являлся частью этой цивилизации.

Был ли он центром протоцивилизаци не известно, но его гибель кардинально изменила климат на Земле. Так как остров располагался на границе трех плит, то падение астероида "пробудило" множество вулканов. В результате катастрофы большая часть (более 90%) острова затонула, открыв путь теплому течению Гольфстрим к Европейскому побережью.

Гольфстрим 20-15 тыс. лет назад.

Синим отмечена граница ледника, черным - Атлантида.

Глобальной катастрофы не произошло. Хотя жители побережий по обе стороны Атлантического океана ощутили на себе этот удар в виде цунами, больше всех пострадали жители "Атлантиды" – Азорских островов. Но главным образом падение астероида повлияло на климат Земли, а именно на климат повлиял Гольфстрим.

В 15 тыс. до н.э. основное течение Гольфстрима упиралось в Атлантиду, отражалось и уходило на юг, лишь малая часть его доходила до 45 параллели, и этого не хватало, чтобы растопить Скандинавский ледяной щит. С падением астероида Гольфстриму открылся путь на северо-восток и его тёплое течение стало доходить до Европы.

Гольфстрим сегодня

Сложная береговая линия Европейского континента поспособствовала захвату и удержанию Гольфстрима, отсюда интенсивное таяние Скандинавского ледяного щита и резкое повышения уровня Мирового океана. Тогда недостающие 20 метров, в период от двадцатого до пятнадцатого тысячелетия, его заслуга.

Могло ли это событие отложиться в памяти человечества как «Потоп»? Возможно, вполне возможно, особенно у народов восточного и западного Атлантического побережья.

Но, если верить ученым, тогда мы были никто и звали нас никак, у нас не было ни культуры, ни письменности, а значит, все знания передавались только в устной форме. А это значит, что письменные предания о «Потопе» с того времени к нам не дошли, они передались в виде страхов, на генетическом уровне.

Но зато следующий претендент на Апокалипсис вполне реален – Гудзонская комета столкнулась с нашей планетой 11-10 тыс. лет до н.э. Земля не испытывала такого удара со времен гибели динозавров. И хотя письменных доказательств того времени пока не обнаружено, есть косвенные предположения, основанные на археологических раскопках древнейшего храмового комплекса Гёбекли-Тепе Х–IX тыс. до н.э.

В 2017 г. исследователи из Эдинбургского университета сообщили, что проанализировали символы на колоннах храмового комплекса Гёбекли-Тепе.

Предположив, что рисунки означают положение небесных тел, они сопоставили их с картой созвездий того времени, в результате чего пришли к выводу, что около 10950 года до н.э. на Землю упало большое космическое тело. В результате этого последовал планетарный катаклизм (с конца XI до конца X тысячелетия до нашей эры), так называемый Поздний дриас (ледниковый период). Пришедшее потепление сменилось резким похолоданием, длившемся около 1000 лет.

Многие факты говорят о том, что на территории современной Канады, в провинции Квебек, 11-10 тыс. лет до н. э. упала комета. Она создала кратер диаметром 480 км, который теперь находится в восточной части Гудзонова залива. Образовалась радиальная система кратерных воронок, залитых водой, не исключено, что так возникли и сами Великие озера.

В осадочных отложениях появился катастрофный слой, резко обогащенный радиоактивными и редкими химическими элементами, подобный тому, что был обнаружен в породах, синхронных меловой катастрофе. По-видимому, именно этот удар привел к катастрофе, в результате чего вымерли мамонты и многие другие крупные млекопитающие, особенно в Северной Америке, на Аляске и в Восточной Сибири.

Жёлтым цветом указана Арктическая зона

15 тыс. лет до н.э. (по Вегенеру)

Северный полюс в Гренландии.

Гудзонов залив, Канада.

Диаметр Гудзонского кратера (первое кольцо) составил 440 – 480 км. Для сравнения: (второе кольцо) - Чикшулубский кратер (180 км), а точка в центре - Аризонский кратер (1,2 км)

Аризонский кратер,

диаметр – 1,2 км. глубина – 229 м

Взрыв от падения Аризонского метеорита был в три раза мощнее взрыва Тунгуского метеорита и в 10 000 раз мощнее бомбы, сброшенной на Хиросиму.

Эквивалент взрыва был равен 150 мегатонн тринитротолуола, это почти в три раза мощнее чем, печально знаменитая "Царь Бомба" - 58,6 мегатонн, самая мощная из взорванных термоядерных бомб.

Шумеры. Часть 8. Теория Потопа (часть 1)

Угроза из космоса (часть 1)

СТЕЧЕНИЕ ОБСТОЯТЕЛЬСТВ, ПРИ КОТОРЫХ МОГ ВОЗНИКНУТЬ ВСЕМИРНЫЙ ПОТОП

Дальнейшим пояснением попытаемся воссоздать картину глобального катаклизма, максимально приближенную к Библейскому Потопу, который мог произойти на Земле при определенных обстоятельствах.

1. От посадки Ноя в Ковчег и выхода его на сушу прошло 353 дня
2. Высота Арарата 5165 м
3. Вода стояла 150 дней выше самых высоких гор (в том районе) на 15 локтей (7,5 м) 

Возможно ли это? Думаю, что нет, ведь если растопить все ледники, существующие на сегодняшний день на Земле, то вода поднимется на 67 метров.

Тогда о каком наводнении идет речь? Такое наводнение (или ряд наводнений), сохранившихся в памяти человечества на генетическом уровне, было много, но более яркий след остался от катаклизмов, произошедших в период с 25 по 8 тысячелетие до н. э. и только одно из них, названное «Потоп», могло врезаться в человеческую память и оставить свой след в виде приданий.

Это наводнение произошло после падения кометы в Гудзонов залив в Канаде 13 – 14 тысяч лет назад. Возможно, из-за этого 10 тыс. лет назад наступило потепление – голоцен (современная геологическая эпоха). Температура воздуха в умеренных широтах повысилась на 6°С по сравнению с холодным поздним плейстоценом.

25 – 21 тыс.лет назад наступило максимальное оледенение последнего этапа последнего ледникового периода – плейстоцена, объем льда возрос приблизительно до 100 млн. км³ (современный общий объем льда на Земле колеблется от 28 до 32 млн. км³.

В Антарктике оледенение в это время захватывало весь континентальный шельф, объем льда в ледниковом покрове, по-видимому, достигал 40 млн.км3. В Северном полушарии 20 тыс. лет назад сформировался гигантский Панарктический древнеледниковый покров, объединявший Евразийский, Гренландский, Лаврентийский (северо-американский) и ряд более мелких ледниковых щитов.

Толщина льдов достигала 3 – 4 км, а также обширные плавучие шельфовые ледники. Общий объем Северного щита превышал 50 млн.км³, из-за огромных полярных ледников уровень Мирового океана был ниже современного не менее чем на 125м.

Ледниковая эра – когда Земля замерзает полностью. Земля «Снежок». Происходит где-то раз в 250 миллионов лет, что соответствует Галактическому году.

Между эрами находятся ледниковые периоды. Продолжительность одного периода длится приблизительно 50 – 40 тыс. лет, потом наступает потепление, длящееся еще около  50 – 40 тыс. лет. Затем все повторяется, цикличность с амплитудой примерно в 100 тыс. лет.

Причин, чем может быть вызвана такая цикличность, много:

1. Галактический цикл,
2. прецессионный цикл,
3. цикл Солнечной активности,
4. гравитационные завихрения (вызванные шаровыми скоплениями), 
5. возможно присутствие темной материи в Магеллановых облаках,

но, скорее всего, это совокупность всего перечисленного, и ещё масса неизвестных нам факторов.

Карта ледников последнего ледникового периода.

Красным выделена зона ледников 25 тыс. лет до н.э, белым — 15 тыс. лет до н.э.

Если Северный полюс был там где и сейчас, тогда как объяснить ареал обитание мамонтов в арктической зоне в Восточной Сибири и на Аляске? Но если предположить, что полюс был в Гренландии, тогда картина резко меняется. В этом случае территория Восточной Сибири и Аляски была свободной от льдов. Здесь был умеренный климат, температура летом поднималась выше 15°С, а значит мамонты и другие животные вольготно чувствовали себя в этом регионе.

Между 20 и 15 тысячелетием до н.э. из-за потепления происходит активное таяние ледников, повышается уровень Мирового океана. 20 тысяч лет назад уровень океана был ниже современного на 125 метров, 15 тысяч лет назад - на 80 метров.

Сегодня мы говорим об опасности парникового эффекта, гомогенной катастрофе ХХ–XXI века. Скорость таяния ледников такова, что ученые бьют во все колокола, предупреждая нас об опасности такого интенсивного потепления. Уровень мирового океана за последние 100 лет повысился на 17 – 20 см - это 2 миллиметра в год (последние десятилетия 3,3 мм в год).

В период с 20 по 15 тысячелетие уровень мирового океана повысился на 45 метров.

Даже при сверх интенсивном таяние 5 мм в год, в течении 5 тысяч лет вода поднимется на 25 метров. Тогда чем же был вызван подъем воды на 45 метров (а это 9 мм в год)?

Можно с уверенностью сказать, что кроме перечисленных причин, есть еще один, внешний фактор влияющий на климат Земли, и это гости из космоса: кометы, астероиды, метеориты и т.д.

Если посмотреть на Галактику, мы увидим, что она состоит из звезд и галактического газа. В нашей Галактике приблизительно 200 миллиардов звезд, прибавьте 60% коричневых карликов, не видимых в галактическом пространстве из-за своего тусклого (инфракрасного) свечения, плюс по 5 планет на каждую звезду и один спутник на планету.

По самым скромным подсчетам в нашей Галактике 200 миллиардов звезд, 120 миллиардов коричневых карликов, 1 триллион 600 миллиардов планет, 1 триллион 600 миллиардов спутников и вдобавок все пространство усыпано галактическим мусором, величиной от песчинки до астероидов, диаметром в тысячу километров.

Шаровые звездные скопления в нашей галактике

Мы "плаваем" в куче "мусора", вдобавок, наш галактический диск пронизывают шаровые звездные скопления, вращающиеся на разных орбитах от 100 миллионов лет (почти круглая орбита) до 1 миллиарда лет (эллиптическая орбита).

Шаровые звездные скопления пробивают «атмосферу» Галактики.

Каждая точка насчитывает от 1 до 10 мил. звезд.

Шаровое звёздное скопление – звездное скопление, содержащее большое число звезд, от 1 000 000 до 10 000 000 (Омега Центавра), тесно связанное гравитацией и обращающееся вокруг галактического центра в качестве спутника.

В нашей Галактике 160 – 200 шаровых скоплений, большинство из них расположены возле центра галактики. Входя в «атмосферу» Млечного пути шаровые скопления вызывают гравитационное возмущение (гравитационный удар), из-за которого космический мусор разлетается во все стороны, разрываются планетарные системы, срываются звезды с привычных орбит. При этом сами шаровые звездные скопления, попадая в «атмосферу» Галактики так же испытывают гравитационный удар, они нагреваются, расширяются, как бы притормаживают и растягиваются под действием гравитационных сил Галактики.

Звезды на периферии шаровых скоплений вырываются галактической гравитационной волной и уносятся одним из рукавов Галактики, вызывая гравитационные завихрения.

Сколько цветов в радуге?

Представление об окружающем мире всех живых существ на планете в большей или меньшей степени зависит от зрения. И у всех оно разное, даже у млекопитающих. Например, одни виды лишены цветного зрения, а другие – различают лишь отдельные цвета спектра, и только очень немногие, например высшие приматы, имеют полноценное цветное зрение. Современный человек, населяющий планету, относится к одному виду – Homo sapiens, и несмотря на это, в разных языках палитра цветообозначений может сильно различаться по количеству представленных в ней цветовых терминов. Значит ли это, что знакомая всем с детства мнемоническая фраза «Каждый охотник желает знать, где сидит фазан», помогающая запомнить последовательность цветов радуги и цветов спектра, работает не для всех? И с чем это связано?

Еще в начале XIX в. выдающийся немецкий языковед и философ Вильгельм фон Гумбольдт сформулировал идею, которая позднее стала основополагающей для этнолингвистики: «Человек преимущественно – ​да даже и исключительно, поскольку ощущение и действие у него зависят от его представлений, – ​живет с предметами так, как их преподносит ему язык… И язык описывает вокруг народа круг, выйти из которого человек может, лишь вступив в другой круг, описываемый другим языком». Другими словами, наше сознание и наше восприятие мира во многом предопределяются тем, на каком языке мы говорим с детства.

Утес двумерного мира

Этот на первый взгляд скальный ландшафт в действительности представляет собой наноматериал из тончайших двумерных пластинок соединения на основе карбида титана.

Так называемые двумерные материалы, т. е. структуры с относительно очень малой толщиной, привлекли внимание ученого сообщества совсем недавно. Самый известный на сегодня двумерный материал – это графен, состоящий из одноатомного слоя углерода. В 2010 г. за исследование электронных свойств графена А. Гейм и К. Новоселов, бывшие советские ученые, стали лауреатами Нобелевской премии по физике.

Благодаря своим необычным свойствам графен находит широкое применение в различных областях – от создания новых композитных материалов до электроники и новых типов электрических батарей. Но это лишь один из представителей большой группы двумерных структур, в которую также входят глины (глиноземы), гексагональный нитрид бора, дисульфид молибдена и другие хорошо известные и широко использующиеся материалы. Более того, семейство таких материалов продолжает расти по мере открытия новых соединений с двумерной структурой.

Этот на первый взгляд скальный ландшафт в действительности представляет собой наноматериал из тончайших двумерных пластинок соединения на основе карбида титана. Электронная микрофотография Б. Анасори (Университет Дрекселя, США). Image courtesy of the Materials Research Society  Science as Art Competition and Babak Anasori, Michel W. Barsoum, Yury Gogotsi and Michael Naguib, Drexel University

Например, двумерной структурой может обладать карбид титана  (Ti₃C₂). В сканирующем электронном микроскопе стопки двумерных слоев карбида титана очень напоминает пустынный горный утес.