Как уменьшить человека до размера муравья

Как уменьшить Человека-муравья

Иллюстрация для сравнения размеров микроскопической рекламы фильма «Человек-Муравей и Оса» (слева) и человеческого волоса (справа)

К выходу в кинотеатрах фильма «Человек-муравей и Оса» сотрудники Российского института фотонных технологий ФНИЦ «Кристаллография и фотоника» РАН создали микроскопический постер высотой меньше толщины человеческого волоса. Увидеть его можно только через мощный микроскоп. Indicator.Ru поговорил со старшим научным сотрудником института, кандидатом физико-математических наук Никитой Минаевым о том, как эта технология работает, где ее уже применяют и смогут ли такой постер сделать обычные люди.

Образец создан с помощью технологии микростереолитографии. Ученые используют светочувствительный фотополимер, который затвердевает при взаимодействии с пучками света. Слой за слоем лазер отверждает исходный состав с точностью в несколько нанометров, что позволяет создавать сложные формы и рельефы.

Миниатюрный постер к фильму «Человек-муравей и Оса», сделанный учеными из ФНИЦ «Кристаллография и фотоника», в сравнении с игольным ушком

Российский институт фотонных технологий ФНИЦ «Кристаллография и фотоника»

— Почему вы решили сделать такой постер?

— Способность Человека-муравья — уменьшаться до микроскопических размеров, поэтому мы подумали, что было бы интересно попробовать создать копию персонажа размером в несколько десятков микрометров на нашем оборудовании.

— Сколько времени занимает создание одной такой фигурки — от эскиза до итогового варианта?

— Если есть готовая модель, представленная в стандартном формате для трехмерной печати, то процесс занимает, как правило, несколько минут. Все зависит от того, какого размера нужна модель. Если это масштаб до 50 х 50 х 50 мкм, то это занимает несколько десятков секунд. Если до 250 х 250 х 250, то время уже растягивается до нескольких минут. Сложные большие модели собираются из нескольких меньших. Если нужно сделать модели миллиметрового масштаба, то время может увеличиться до часов, так как технология позволяет оперировать объемом не более нескольких кубических микрон. Одновременно это и преимущество (мы получаем модели с высоким разрешением), и недостаток (крупные структуры формируются слишком долго).

— Насколько сложные изображения можно делать при помощи микростереолитографии? Можно, например, сделать копию какой-нибудь картины?

— Технология позволяет формировать любые трехмерные модели с субмикронным разрешением. Если использовать новейшие фотополимерные материалы, можно создавать крупные трехмерные структуры, причем без искажений и деформаций.

Один из моментов работы над постером

Российский институт фотонных технологий ФНИЦ «Кристаллография и фотоника»

— Применение такой технологии в рекламе — дело довольно необычное. В каких еще нестандартных сферах вам или вашим коллегам случалось применять микростереолитографию?

— По большей части мы создаем различные микроустройства, которые нужны в нашей работе. Ничего нестандартного, не относящегося к области научных исследований, мы до сих пор не делали. Но мы считаем, что подобные проекты могут привлечь молодежь к науке, показать, что наука — это интересно и весело, и поэтому будем делать подобные штуки и дальше.

— Кроме этого, у технологии есть и серьезное применение. Насколько я понимаю, с ее помощью, например, можно сращивать нервные волокна. Расскажите, пожалуйста, подробнее, как это происходит.

— Мы разработали фоточувствительную композицию из биосовместимых материалов на основе природных полимеров. Сформированные структуры представляют собой трехмерные конструкции из гидрогеля. Его механические параметры позволяют помещать созданные структуры в область повреждения нервной ткани, например, при травме спинного мозга.

Мы создаем трехмерную конструкцию с большим количеством пор, которые как бы «подсказывают» нервной ткани, куда ей нужно расти. Помещая такой объект в область, где нервная ткань повреждена, мы создаем условия для ее восстановления.

Лаборатория лазерной наноинженерии Российского института фотонных технологий ФНИЦ «Кристаллография и фотоника»

Российский институт фотонных технологий ФНИЦ «Кристаллография и фотоника»

— Какие материалы при этом используются? Позволяют ли они в случае, например, ошибки «откатить» какое-то действие и часть переделать?

— Материалы, которые используем, мы разрабатываем сами. Они основаны на природных полимерах и чувствительны к свету, то есть, если мы облучаем такой материал лазером, от этого он меняет свою форму. При работе с ними ошибаться нельзя: материалы требуют аккуратного обращения и специальных условий хранения.

— Насколько сложное оборудование вы для этого используете? Возможно ли, что в ближайшем будущем эти технологии будут широко доступны для обычных людей?

— Мы работаем на уникальном оборудовании с выдающимися характеристиками, которое стоит достаточно дорого. В настоящее время лазерная техника развивается очень бурно, и вполне возможно, что скоро создадут системы, которые можно будет купить по доступной цене. Сейчас мы разрабатываем прототипы подобных систем, доступных широкому кругу пользователей.

Технология двухфотонной фемтосекундной микростереолитографии сейчас только развивается. В России есть около десяти установок, которые могут формировать подобные структуры, причем наша система — одна из наиболее «продвинутых», так как обладает большим полем печати, разрешением в десятки нанометров и может работать на высоких скоростях (лазерный луч перемещается со скоростями до 1 метра в секунду).

— То есть миниатюрный постер следующего фильма о Человеке-муравье ждать можно пока только от вас, обычный зритель его сделать не сможет?

— Если коллеги из других лабораторий не подключатся, то получается, что так.

Источник

Можно ли что-то увидеть из микромира?

В различных научно-фантастических произведениях мы часто можем столкнуться с концепцией уменьшения человека до очень маленьких размеров. Первый пример, который приходит в голову, это комиксы и фильмы про марвеловского Человека-муравья. Главный герой этих произведений имел удовольствие уменьшиться настолько, чтобы ощутить на себе действие квантовых законов. Конечно, критиковать авторов фантастических произведений за то, что происходящее в них идёт вразрез с законами физики, это дело неблагодарное. Однако, расхождение художественной и научной картины мира можно использовать для того, чтобы поговорить о физике и узнать что-то новое об окружающем мире.

К идее уменьшения человека есть до маленьких размеров есть много научных претензий. Ещё больше их становится, когда мы обсуждаем уменьшение до микро- и наномасштабов. Большинство из них касается вопросов структуры и существования материи и её взаимодействия с не уменьшенными атомами и молекулами. Однако я хотел бы осветить в этом материале вопрос о том, может ли человек, уменьшившись до микроскопического размера, увидеть большие объекты, вроде других людей или мебели?

На первый взгляд, ответ да, потому что мы в обычном состоянии видим астрономические и атмосферные объекты, башни и небоскребы, которые много больше нас по размеру. Однако детальный анализ говорит о том, что наша зрительная система не способна будет давать изображение, если мы слишком уменьшимся. Чтобы не быть голословным, давайте исследуем этот вопрос через призму цифр и расчетов.

Для простоты вычислений мы будем рассматривать уменьшение двухметрового человека до 20 мкм. Это значит, что всё в нём уменьшилось примерно в 100000 раз. Предположим также, что атомы и молекулы этого человека тоже уменьшились, и расстояния между ними сократились, однако их характер взаимодействия со светом, друг с другом и с окружающим миром неким волшебным образом остался прежним. Без этого предположения уменьшенные люди не смогут существовать и действовать в художественном мире.

При уменьшении будет возникать две оптические проблемы. Первая заключается в том, что когда размер зрачка будет достигнет размера, сопоставимого с длиной волны видимого света, его пропускаемость начнёт падать по закону шестой степени от диаметра, что довольно резко. Вторая же связана с тем, что излучение невозможно обычным способом сжать в точку, размер которой меньше, чем длина волны света. Это явление носит название дифракционного предела и является той причиной, по которой атомы и молекулы не видно в оптический микроскоп. Фактически, размер дифракционного пятна это своего рода размер пискеля на сетчатке глаза, и при всё большем сжатии человека границы объектов будут для него размываться, как при близорукости, пока всё не сольется в одно пятно.

Давайте посчитаем с какого момента указанные эффекты начнут мешать видеть для света с длиной волны 500 нм. Первая проблема — проблема пропускаемости — проявит себя, когда диаметр значка уменьшиться до размера, равного этой длине волны. Если в среднем размер нормального зрачка колеблется в районе 5 мм, то проблемы начнутся уже при коэффициенте уменьшения, равном 5 мм / 500 нм = 10000, то есть существенно раньше.

Во втором случае оценки следующие. Пусть мы попросим, чтобы сетчатка уменьшенного человека различала хотя бы с пяток пятен вдоль одного из направлений. Это значит, что ограничение на размер уменьшенной сетчатки — 5 * 500 нм = 2.5 мкм. В обычном состоянии сетчатка большинства людей имеет размер примерно 25 мм, поэтому граничный коэффициент уменьшения, при котором сохраняется хоть какая-то видимость, получается снова равным 25 мм / 2.5 мкм = 10000.

Таким образом, если будучи уменьшенным до размера в полмиллиметра, человек кое-какими мазками что-то ещё будет видеть, то меньше — только мутная тёмная пелена. Проблему бы решило рентгеновское зрение, но обычный хрусталик в человеческом глазу не сможет сфокусировать такие лучи, а сетчатка — поглотить.

Можно, однако, задаться вопросом, не изменятся ли оптические свойства хрусталика и сетчатки после уменьшения? Это вопрос не праздный, поскольку он находит свой ответ в экспериментальной физике, которая работает с экзотическими мюонными атомами. Это такие атомы, в которых один или несколько электронов заменены их более редкими и короткоживущими аналогами — мюонами.

Поскольку мюоны в 207 раз тяжелее электронов, они в среднем во столько же раз ближе к ядру. Это означает, что ядра в молекулах, в которых электроны заменены на мюоны, будут примерно во столько же раз ближе друг к другу. Это, кстати, пытались использовать для запуска термоядерных реакций, но, увы, не вышло.

У мюонных атомов и молекул спектры действительно сдвинуты в коротковолновую область в те же 207 раз. Поэтому, если бы наш хрусталик удалось ужать в несколько десятков тысяч раз, он как раз бы преломлял рентген. Однако мы не спроста ввели в самом начале требование неизменности взаимодействия: в противном случае сильно прижатые друг к другу ядра начнут вступать в ядерные реакции, и ни о какой стабильной материи говорить не приходится, следовательно, никакой Человек-муравей не смог бы существовать, а не только видеть.

Если вам понравился материал, вы можете мотивировать автора написать ещё.

Источник

Что произойдет с человеком если его уменьшить.

Наверняка многие из вас смотрели фильм «Дорогая я уменьшил детей» в котором электромагнитная машина ученого Зеленски случайно уменьшила детей до размера мухи. Но интересно, что будет с человеком в реальности если его уменьшить до размера, скажем…муравья?

Будет очень плохо…

Возможны несколько вариантов развития событий:

Допустим изменился только его размер, а масса? Кол-во вещества, из которого он состоит останется прежним, и человек будете очень-очень плотным. Примерно в 150 тыс. раз плотнее «осмия», — это самый плотный материал на земле!

Но быть на столько плотным очень большая проблема. С такими муравьиными пропорциями человек будет давить всем свои плотным телом на площадь сопоставимую с площадью одного пикселя экрана с которого сейчас вы читаете этот текст.

Материалы такие как углеродные трубки и бриллианты, смогут выдержать такое давление, не ломаясь и трескаясь.

Плотность будет примерно сопоставима с плотностью белого карлика (звезда которая израсходовала весь водород и сколапсировала под собственной гравитацией)и это вся масса солнца взяла и поместилась в нашу планету Земля. Такими же будет и человек!

А что будет с голосом?

При таких размерах речевой тракт будет очень мал, соответственно звуковые колебания будут иметь маленькую длину волны от 12 kHz до 26 kHz. Это за пределами границы восприятия спектра, а значит, что вы не услышите большую часть слов такого маленького человека.

Всё это выглядит забавно и это всего лишь размышление о том, что будет с человеком если его уменьшить и сохранить массу. Но все вышеперечисленные моменты не важны, так как тело было бы попросту раздавлено из-за неспособности удерживать весь вес.

А если бы масса уменьшилась пропорционально уменьшению тела?

Уменьшение тела человека пропорционально уменьшению тела составило бы 0.03 сотых грамма. Это как 10 снежинок. Так же, вы бы стали быстрее ходить и бегать в 20 раз чем обычно. Вода для вас стала бы в 21 тыс. раз гуще. Это будет выглядеть как плаванье в сгущённом молоке. Но есть преимущество, вы сможете ходить по воде так ка поверхностное натяжение сможет выдержать вес такого маленького человека.

Но не смотря и на эти приобретения при уменьшении тела, человеку придется очень много и много есть, ведь метаболизм будет просто огромным! Это очень интересная научная теория, которая возможно смогла вам понравится является не более чем шуткой, поэтому никто и никого не собирается уменьшать))

Источник

VSauce3: Что будет, если уменьшить человека?

Охеренть, я все переведенные ролики посмотрел Vsauce. Спасибо что переводишь.

Короче человека-муравья существовать не может =)

Алексей Доронин. Чёрный день. Книга первая. Часть 1

Всем привет. Творческая группа СамИздат принялась за переозвучку книги Алексея Доронина «Чёрный день». Всем кому будет интересно, по мере поступления озвученных глав всё будет доступно в плейлисте по порядку: https://www.youtube.com/watch?v=-9pZWN76UHM&list=PLLRx3g.

Чёрный день. Алексей Доронин

Аудиокнига Алексея Доронина «Чёрный день» в новой озвучке скоро на канале Творческой группы СамИздат.

Они и думать не могли, каким будет их завтрашний день. Простые люди, жители Сибири, которых затянет водоворот роковых событий. 23 августа 2019 года мир поделился для них на «до» и «после». В этот день началась мировая война. Ядерная. Мира, каким они его знали, не стало. Миллионы людей погибли сразу. Миллиарды – в течение нескольких месяцев. Но война сверхдержав, межконтинентальных ракет, высокоточного оружия и подводных лодок закончилась быстро. И началась другая. За банку тушенки и кусок хлеба – для тех немногих, кто уцелел. Теперь их – выживших вопреки всему — ждет жизнь после смерти цивилизации на покрытой от полюса до полюса черной пеленой планете. В ледяном аду и во мраке бесконечной ночи. Чтобы выжить — даже если не знаешь, зачем. Этот мир будет еще страшнее войны. Тот новый мир, где каждый прожитый день – чудо, где хороший сосед – мертвый сосед, где цена жизни равна нулю. Встречайте – тот самый черный день настал

Прыгаем в чёрную дыру (ScienceCLic)

Как выглядит чёрная дыра? Какие оптические эффекты возникают в непосредственной близости от неё? Что мы увидим при пересечении горизонта событий?

Для визуализации использовались расчёты и симуляции.

ScienceClic: Общая теория относительности

Первая озвучка с переосмыслением визуализации ОТО вызвала множество вопросов, ответы на которые даёт данное видео.

Что такое гравитация? Почему кажется, что объекты притягивают друг друга? Что происходит со временем вблизи массивных объектов? Какие следствия вытекают из теории Эйнштейна? Всё это за 14 минут.

Новая визуализация общей теории относительности

Автор канала ScienceCLic предлагает четыре основных изменения распространенной визуализации гравитации с упругой тканью и шарами разной массы, чтобы приблизить отображение к тому, что говорит математика, лежащая в основе общей теории относительности. А также, чтобы улучшить интуитивное понимание теории с минимальными искажениями, использовав преимущества формата видео.

Космическое вмешательство в выборы

Как космическое излучение влияет на нашу повседневную жизнь, которая во многом завязана на компьютерах?

Как и зачем компьютерные системы управления делают устойчивыми к воздействию ионизирующего излучения не только на других планетах, но и на Земле?

Зомби-апокалипсис от Бориса Громова «Рядовые апокалипсиса»

Аудиокнига: Рядовые Апокалипсиса.

Жанр: Фантастика. Зомби-апокалипсис. Постапокалиптика.

Цикл: Эпоха мёртвых. Книга первая.

Автор: Борис Громов.

Читает: Дмитрий Хазанович.

Когда привычный нам всем мир внезапно сойдет с ума, когда реальностью обернутся самые жуткие и кровавые фантазии создателей фильмов ужасов, когда рухнут не готовые и неспособные противостоять совершенно невозможной с точки зрения любого здравомыслящего человека угрозе государства… Когда мертвые вдруг встанут чтобы кормиться от живых… У большинства тех, кто смог выжить, сразу появится много новых дел: раздобыть оружие и подходящий транспорт, запастись продуктами, найти убежище. Но есть и другие. Они отлично подготовлены. Их базы — изначально маленькие крепости. В их распоряжении есть и оружие, и даже бронетехника. А еще они давали Присягу. Так что же они будут делать в новом, жестоком и кровавом мире? Данное произведение является фанфиком на цикл повестей Андрея Круза «Эпоха Мертвых».

Vsauce: будущее разума

Майкл вдохновился книгой Билла Гейтса «Как избежать климатической катастрофы» и записал видео в сотрудничестве с ним и его командой. Раскрывается тема серьёзных проблем, возникающих перед развивающимися цивилизациями, которые можно назвать «Гиперобъектами», успешное решение которых может оказаться «Великим фильтром» для любых разумных цивилизаций, коей является и наша, человеческая. А одним из таких «Гиперобъектов» сегодня является глобальное изменение климата. Майкл рассматривает, как работает мышление людей в социальном плане и как, казалось бы, его изъяны в виде когнитивных искажений, на самом деле помогают нам приходить к консенсусу в ходе общественных обсуждений важных вопросов, используя эффект «мудрости толпы». И возможно ли в будущем становление демархии в обществе, как формы управления, при которой случайным образом выбираются люди для формирования подобия «присяжных», чтобы получать информацию от экспертов и затем вместе обсуждать её и принимать решения или выносить рекомендации по обозначенным вопросам.

Источник