Войти в айти

В интернетах опять стали много говорить про зарплаты в айти (IT), выскажу свое принципиально важное мнение про то, что айти (IT) – не для всех. Спойлер: для всех, но есть нюанс. Начну с утверждения, что такие зарплаты несправедливы: врачи, инженеры – строители тратят много времени, а им мало платят. Во-первых, платят (может меньше чем в айти (IT), но все же больше, чем простым работягам). Естественно, не в государственных учреждениях. Во-вторых, есть тот самый нюанс. Это невероятно, сверхестественно как сложно. Да, врачам тоже сложно, но это разные сложности. Для врача или строителя обучение строится на уже понятных абстракциях. У каждого человека есть понимание что такое тело, или что такое  дом. В нашем же веку пришло айти (IT), со своими кодами, байтами, доменами, классами, наследованием, и т.д. Это абстракция, с которой мы не знакомимся, познавая окружающий мир естественным путём в процессе жизни. Для нее нужно намеренно и осознанно делать усилия в сторону ее изучения. Думаю, никто не будет спорить на счет того, что обычный человек приблизительно представляет себе, как работает его тело. Может не всегда правильно, но в целом концепцию понимает. Так же и с домами или любыми другими атрибутами “обычных” профессий. Спроси обычного человека как работает сайт или программа и он не ответит. Для него «айти» это черная коробка, где с одной стороны программист,  а с другой результат его жизнедеятельности, он не представляет концепции ПО. Что у нас есть фронт, бэк, апи (API), оно туда-сюда обращается и т.д. Знакомая девушка мне задала вопрос:

-“А вот как инстаграм понимает, что мне показывать”. Я хоть такую логику не писал, но знаю общую концепцию. Ровно так же и объяснил на пальцах, как и представитель другой профессии. Собственно, отсюда и вытекает сложность, а из нее вытекает большая зарплата. Пройдет какое-то время, и наши условные внуки будут воспринимать эту концепцию, как и остальные. Тогда профессия программиста не будет отличаться от других. У них не будет этой сложности, когда нужно сначала понять абстракцию. Кто не понял, сложность порождает дефицит и отток кадров их отрасли. Представим, что у нас есть потребность нанять 100 «сеньоров». В условную воронку попадает 10000 «трейни». Из-за того, что эта профессия новая, она сложная, и никто не знает, как работать правильно. Ни менеджеры, ни «эйчар», ни те самые программисты, поэтому наступает кризис. Мы, конечно, все постепенно учимся, есть какие-то общие практики. Но будем честны, в условные десятки тысяч “рога и копыта” требуется больше людей чем в Яндекс, Сбербанк, и прочие. Не все еще умеют правильно работать, отсюда и отток. Как по естественным причинам, так и от выгорания. Так, вернёмся к нашим сеньорам. Пока все эти «трейни» пройдут этот путь, половина из сеньоров постареют, выгорят, заработают денег и их нам станет нужно уже 200. А из этих 10000 «трейни», к нам дошло только 100 сеньоров. Потому, что сложно, потому что не понравилось, неоднозначные процессы, выгорания, сбежали от низкой зарплаты (бизнесу незачем платить «джунам», они же бесполезные), да и просто достигли желаемого потолка. Ну допустим, хоть сто кандидатов пришло. Но тут в игре появляется козырь. Из-за того, что профессия высокооплачиваемая, из-за того, что дефицит – есть абсолютно левые люди, которые хотят нажиться на этом, и появляются собеседования. А мы же в общем-то не знаем как это делать. Ну то есть идея в принципе понятная, надо проверить человека на знания предметной области. Но как, если мы только вчера сами узнали, как это работает? Вот у нас их уже осталось 50, а нужно стало 150! Контракты ждать не будут, поэтому мы просто скупаем всех, кто есть на рынке, предлагаем яхту, личный самолет, молоденькую секретаршу, все что угодно, лишь бы нас не засудили заказчики. А потом ребятки пишут, что все просто, а вы раскатали губы. Нет ребятки, это вы раскатали губы. Вы такие умные и знаете, как классно это все работает, и знаете, как сделать круто, а сидите на своём месте. Придите, помогите. Я уверен, коммерсанты заплатят вам столько, что сеньоры лопнут от зависти. На самом деле можно было уложиться в одно слово: “это сложно”, но хотелось рассказать подробнее тем, кто не знал или не задумывался и т.д. В конце скажу:

Я считаю, что любому делу может обучиться любой, но два момента:

1) Зачем, когда есть его дело, в котором он точно хорош чем 99% других.

2) Это потребует усилий больше, чем другая “стандартная” профессия

Деньги

В действительности обменять вам шапочки на тапочки не так-то просто. Во-первых, мне могут быть не нужны шапочки, а нужно мороженое. Вам придётся бегать искать мороженщика, которому нужны шапочки, а потом обменивать это мороженное на мои тапочки. Но даже если вам удастся всё это проделать, как мы с вами сможем обменять 1,07 тапочка на шапочку?

Чтобы не составлять длинных цепочек обмена, нужен товар-посредник, который необходим всем. В штате Виргиния таким товаром был табак. Сам я не курю, но табак за свои тапочки возьму с удовольствием. Поскольку за него я получу своё мороженое. Такой товар посредник становится деньгами. Но это не определение денег. Современные деньги совсем иные. Их нельзя даже скурить. Товар – это деньги в их младенческом состоянии. Не будем давать определение денег на всех этапах развития. Проследим логику этого развития и дадим определение современному состоянию.

С появлением денег особую роль стала играть стоимость товара, выраженная в деньгах. Эта величина называется ценой. Цена – коэффициент обмена на деньги. Вам легче выразить стоимость своей шапочки в табаке. Например, она будет стоить 100 щепоток табака. А за мой тапочек вы отдадите в 1,07 раз меньше, 93 щепотки. Коэффициент обмена денег на товар в своём изначальном варианте так же, как и у других товаров зависел от затрат труда и дохода на капитал при производстве товара, служащего деньгами.

Стоимость денег никак не влияет на коэффициент обмена шапочки на тапочки. Когда вы меняете шапочку на табак, затраты труда на его изготовление в коэффициенте обмена стоят по одну сторону дроби, когда меняете табак на тапочки – по другую. Стоимость табака в наших операциях сокращается, и мы получаем тот же коэффициент обмена тапочка на шапочку – 1,07. То есть деньги никак не влияют на стоимость. Стоимость не есть функция денег. А цена зависит от стоимости денег и от общей стоимости.

Стоимость – понятие экономическое, не зависящее от финансовой сферы. Она создаётся торговлей, а не финансовой системой. Торговля создаёт стоимость. То есть, коэффициенты обмена, тоже величину относительную. А сами богатства создаёт производство. А цена – величина относительная даже рядом со стоимостью и является свойством денег. Цена – функция отношения стоимости денег к стоимости обмениваемых на рынке товаров. Стоимости, складывающейся без влияния денег. То есть, цена в рамках финансовой системы – функция только свойств денег! Какова именно эта функция математически, мы определим в следующей главе применительно к современным деньгам. А пока проследим логику их становления.

Роль денег играли разные товары. Но постепенно выбирался самый удобный. А требования к удобству следующие – высокая ликвидность, высокая сохранность и высокая стоимость относительно массогабаритных параметров. Где-то мы уже слышали подобную песню. Эта была песня о сокровище. Сказанное не значит, что деньги и сокровище – одно и то же. Просто на начальном этапе становления денег требования к деньгам совпали с требованиями к сокровищу. В дальнейшем они стали расходиться.

К деньгам есть еще одно специфическое требование – лёгкая делимость. Разделить тапочек невозможно. Табак делится намного лучше. По счастливому совпадению золото относительно легко делится, не теряя при этом своих свойств. Похожими свойствами обладало и серебро, и тоже играло роль денег. Но по совокупности свойств проиграло конкурентную борьбу золоту.

Денежной единицей служил определённый вес золота. Золото мерилось на вес. Это порождало свои трудности. Чистота слитков могла быть не одинаковой. Один и тот же вес мог содержать разную стоимость. Проблему решило создание монетного двора. Он стал чеканить на слитках клеймо, удостоверяющее стандартный процент содержания золота. Деньги с отчеканенным клеймом продолжали приниматься на вес.

Появление монетного двора стало первым шагом к регулированию денежного обращения. До сих пор деньги создавались рынком стихийно по законам самоорганизации. С появлением монетного двора надсистеме была делегирована функция гарантии качества денег. С тех пор надсистема стала стягивать на себя всё больше и больше функций, создавая надстройку над экономикой – финансовую систему.

Следующим шагом стала чеканка не только клейма, но и краёв монеты. Монета стала не только стандартного качества, но и стандартных размеров, содержать стандартную стоимость не в весе, а в штуке. Деньги стало применять значительно удобней, не на вес, а на счёт.

Поворотным моментом в развитии денег стало создание Амстердамского банка. Амстердам город купеческий. Купцу возить с собой большое количество золота неудобно, опасно и дорого. Купец депонировал в банке золото и получал из банка документ, удостоверяющий право на требование этого золота. Купец платил банку процент за хранение этого золота. Плата составляла доход банка. Купец выигрывал за счёт сэкономленных затрат на транспортировку и охрану золота. А со своим контрагентом, расплачивался банковским документом, передавая ему право на востребование золота.

Сам банковский документ стал играть роль денег. Функция денег расщепилась. Обмениваться на товар стало право востребования стоимости денег, а не сама стоимость. Сама стоимость находится в банке и является обеспечением этого права. Обеспечением гарантий банка. Золото, бывшее ранее деньгами, становится сокровищем, обеспечивающим покупательную силу денег.

Рынку удобней пользоваться банковскими документами. Он редко востребует золото из банка. Ему достаточно самого права такого востребования в любой момент. В банке скапливается золото, годами не востребуемое рынком. Золото, ставшее сокровищем. Но мы с вами уже знаем, что сокровище – самая низкокачественная составляющая богатства. Догадывались об этом и банкиры.

Сокровище должно превратиться в капитал. И банкиры нашли способ превращения его в оборотный капитал. Они стали давать золото в долг под процент. Но получившему банковский заём пользоваться золотом тоже неудобно. Он оставляет золото в банке и получает банковский документ. Документ такой же, как получили другие купцы. Но в банке этот документ обеспечен уже не золотом, а долговыми обязательствами заёмщика.

Таким образом, средств платежа в экономике стало больше, чем изначально было денег. Поскольку настоящих денег в банке востребуется намного меньше, чем необходимо средств платежа для функционирования экономики, банк на одну единицу денег может выпустить несколько единиц платежа. То есть, обеспечить новые средства платежа, скажем, на 20% деньгами, на 80% кредитными обязательствами заёмщиков. Так банк увеличивает количество средств платежа. Отношение всей получившейся денежной массы к денежной базе (количеству первичных денег) называется банковским мультипликатором.

Появление банковского мультипликатора означает, что рынку теперь для организации денежного обращения нужно в разы меньшее количество золота. То есть в разы меньшее отвлечение богатства в форму сокровища. В разы меньшее непроизводительное использование богатства позволило использовать его в форме капитала и предметов потребления, сделало общество богаче и экономику динамичней.

Новые, вторичные платёжные средства изначально существовали в виде чековых книжек, либо в виде банкнот. Но эмиссия банкнот – слишком выгодный бизнес. И экономические власти монополизировали его. Ирвинг Фишер считал, что чеки – это не деньги. Платёжным средством является банковский депозит, а чеки лишь передают право востребования этого депозита. Поэтому он рассматривал обращение денег и депозитов.

С тех пор и деньги, и другие платёжные средства существенно эволюционировали. Сегодня место чековых книжек заняли пластиковые карточки с электронными деньгами. Даже назвать их как-то иначе, не деньгами, уже не получается. Обыватель не находит разницы между деньгами на банковской карточке и купюрой. Они на равных участвуют в денежном обращении и покупательная способность у них практически одинаковая. Поэтому нам придётся и то и другое называть деньгами. Назовём их первичными и вторичными деньгами.

Претерпели метаморфозу и первичные деньги. Сначала они стали купюрами, частично обеспеченными золотом. С отменой золотого стандарта стали купюрами и электронными записями, эмитированными Центробанком. Чем они обеспечены – понять совсем трудно. В слабых экономиках они частично обеспечены золотом и запасом валют сильных экономик – золотовалютными резервами. В сильных экономиках – непонятными словами об общенародном достоянии.

Теперь, после описания сегодняшней ситуации и её предыстории разберёмся – что такое современные деньги и из чего они состоят. Деньги – гарантированное органами власти право на получение обращаемой на рынке ценности. Вторичные деньги – право востребования первичных денег. А это порождает их вторичную, но основную функцию. Вторичные деньги – гарантированное банком право на получение обращаемой на рынке ценности.

Под ценностями имеется в виду всё, что обращается на рынке. Кроме составляющих богатства и услуг на рынке обращаются различные их производные. Когда начинается кризис, мы перестаём доверять банковской гарантии и забираем деньги из банка. Мы обмениваем наши вторичные деньги на первичные. Но на одну первичную денежку сгенерировано несколько вторичных. Мы их все уничтожаем. Мы уменьшаем банковский мультипликатор, изъяв первичные деньги из его обеспечения. Таким образом, в кризис схлопывается денежная масса. Количество денег в экономике быстро уменьшается. Так проявляется кризисная дефляция.

Но качественного описания и определения для денег недостаточно. Деньги – это величина количественная. Количество нашего права зависит не только от количества наших денег, но и от общего количества денег в экономике. В 1998 году произошла деноминация российского рубля. В одну ночь у нас стало в 1000 раз меньше денег. Но никто не проснулся обедневшим. Наше право на получение ценностей нисколько не изменилось. Потому что в 1000 раз упали цены. Цены зависят от денежной массы не каким-то хитрым образом. Цены прямо пропорциональны количеству денег и при неизменной экономике зависят только от количества денег. А поскольку экономика от денег не зависит никак, цены определяются только количеством денег.

Наше право на ценности пропорционально количеству наших денег и обратно пропорционально общей денежной массе. То есть, деньги – это право на долю ценностей. Поэтому для счастья мне недостаточно, чтобы у меня была денежка, для счастья мне надо, чтобы у вас её не было.

Получая деньги, мы видим какие-то абсолютные цифры. Но на самом деле мы получаем не абсолютную величину, а долю – величину относительную. И какова она мы не знаем. Мы получаем информацию только об одной половине дроби.

Денежная единица – право получения части перераспределяемых на рынке за один цикл оборота денежной массы ценностей, равная отношению единицы к обращаемой на рынке денежной массе. То есть это относительная величина. В этом цикле оборота она одна, в следующем будет другой. Если Центробанк эмитирует денежку и займёт её вам, он сделает меня беднее. Я получу меньшую долю от тех же ценностей, обращаемых в экономике. Если вы свяжете шапочку и отнесёте её на рынок, я сделаюсь богаче. Я за свою денежку получу ту же долю, но от большего количества ценностей.

Теперь о количестве денег в экономике. У экономистов бытует поверье, будто денежной массой можно управлять. Эмитируя деньги, мы увеличиваем монетизацию экономики. Увеличивая законодательно нормы резервирования, мы уменьшаем банковский мультипликатор и с ним денежную массу. Если норма резервирования 2%, то на одну первичную денежку банковская система может сгенерировать 49 вторичных денежек. Если увеличить норму резервирования до 20%, то предельный мультипликатор будет 5. То есть банки смогут сгенерировать максимум 4 вторичные денежки.

Но это всё иллюзии. Денежным предложением можно манипулировать при переходных процессах, для сглаживания вредных колебаний. Но для этого нужно понимать – как они протекают. А количество денег, необходимое экономике в установившемся режиме, – величина объективная и диктуется она экономикой, а не финансовой системой. Если финансовая система будет превышать денежное предложение, ничего кроме инфляции не добьётся. Чтобы понять – чем формируется количество денег в экономике, рассмотрим феномен денег ещё глубже.

Мы выяснили, что основная масса денег – это права, гарантированные банком. Но гарантия банка имеет своё обеспечение. Это кредитные обязательства заёмщика. Заёмщику банк может выдать кредит в обеспечение его капитала. Значит, объём кредита – функция стоимости капитала. Заёмщик может взять кредит под сложившийся процент, исходя из возможности получать дополнительную прибыль. Если прибыль на капитал у него больше банковского процента, он получит дополнительную прибыль. Возможность превысить этот процент зависит от производительности труда и капитала. Поскольку эти величины связаны и сводятся в конечном итоге к труду, можно сказать, что от производительности труда.

Таким образом, объём кредитов и вторичных денег – функция стоимости капитала и величины производительности труда. А вторичные деньги – это обращённый в ликвидную форму капитал. И поскольку вторичных денег в экономике намного больше, чем первичных, можно сказать, что деньги в экономике – это её преобразованный капитал. Так что фраза об общенародном достоянии, обеспечивающем денежное обращение, имеет смысл.

Конечно, банк может выдать кредит и под сокровище. Например, под ваши слитки золота. Но сокровище не производит нового богатства. Вы проедаете кредит. Вы сгенерировали некачественные деньги и сужаете экономику. Таким образом, количество денег в экономике определяется стоимостью капитала, а их качество – производительностью труда.

В классических трудах по экономике убедительно показано, что стоимость капитала тем выше, чем ниже банковский процент. Если вы покупаете недвижимость, чтобы сдавать внаём, вы сравниваете вашу инвестицию с банковским вкладом. При двух процентах годовых вы можете купить недвижимость за 50 годовых арендных плат. При десяти процентах – только за 10. Дороже не выгодно, лучше пустить деньги в оборот через банк. Поэтому экономика с низким процентом – экономика с высокой стоимостью капитала и с высокой монетизацией (отношением денежной массы к ВВП). Когда говорят, что экономика накопила много денег, это не значит, что напечатано много денег, это значит, что накоплена высокая стоимость капитала.

Обеспечение денег в финансовой системе не ограничено капиталом страны, которой эта финансовая система принадлежит. В более слабой экономике с высокой инфляцией дорогой кредит. Но крупный сырьевой капитал всегда может взять более дешёвый кредит в сильной финансовой системе. Значит, этот капитал создаёт деньги в чужой финансовой системе и служит её обеспечением. Более сильная финансовая система питается не только капиталом своей страны.

Экономисты слабой экономики с высокой инфляцией замечают, что монетизация их экономики намного меньше монетизации экономики более сильной. Ошибочно полагая, что монетизация зависит от денежного предложения, они увеличивают его. Но это столь же результативно, как больного с высокой температурой помещать в холодильник. Агония только ускорится.

Лишние деньги ведут только к увеличению инфляции, уменьшению стоимости капитала, вытеснению нового капитала в чужую финансовую систему и к дальнейшему уменьшению монетизации. То есть к прямо противоположному результату.

Мы уже видели – как вмешательство власти в экономику с целью снизить стоимость еды порождает голод в Африке. Как вмешательство власти в торговлю, борьба со спекулянтами и стимулирование прямой торговли крестьянином делает население беднее. Теперь мы видим – как действия власти по повышению монетизации экономики приводит к её уменьшению. Таковы свойства нелинейных процессов в самоорганизующихся системах. «Промочил ноги – першит в горле, промочил горло – заплетаются ноги». И таковы свойства власти – вредить экономике любым своим вмешательством.

Нанороботы

Большой рассказ о микропловцах (microswimmers) и микроботах – миниатюрных машинах, способных двигаться в жидкости и даже выполнять работу. Это до сих пор звучит как научная фантастика, но их время не за горами.

Начнем издалека, с истории и теории. В 1827 году шотландский ботаник. Роберт Браун, наблюдая под микроскопом неугомонное движение зерён пыльцы растений в воде, предположил, что они живые. Такое движение теперь называют броуновским. Оно, действительно, не останавливается. Действительной причиной его является хаотичное тепловое движение молекул воды, которые толкают зёрна пыльцы. Теорию Броуновского движения разработал Альберт Эйнштейн в начале XX века. Тогда это было серьёзным идейным прорывом, так как существование молекул ещё не было доказано. Согласно этой теории, броуновское движение хаотично, не имеет определённого направления, а средний квадрат смещения пропорционален времени. Это принципиально отличается от обычного прямолинейного движения, где смещение dx=vt, а квадрат смещения растёт как квадрат времени. Из этого следует, что движение живых организмов или машин будет отличаться от броуновского по двум признакам: хаотичности и росту среднеквадратичного смещения со временем. То есть можно отличить микроорганизмы от неживых частиц чисто по характеру движения. Открытие микроорганизмов относится к концу XVII в. Одним из первых их увидел голландец Антони ван Левенгук (1632-1723), который сконструировал микроскоп, увеличивающий микрообъекты в десятки и сотни раз. Уже тогда удалось обнаружить, что плавающие микроорганизмы бывают разными.

Микроорганизмы под микроскопом
Микроорганизмы под микроскопом.

Это, например, одноклеточные организмы (протисты), водоросли, бактерии. К этому можно добавить живые клетки высших организмов, например, сперматозоиды. Позже, в середине XIX века началось активное изучение микроорганизмов. Всем знакомо имя француза Луи Пастера (1822-1895). Пастер установил, что они различаются не только по внешнему виду, но и по характеру жизнедеятельности: вызывают разные химические превращения в среде. А что насчёт характера движения? Чтобы понять его, надо погрузиться в гидродинамику и рассчитать течения жидкости.

Здесь-то и начинаются сюрпризы. Течение обычных жидкостей вроде воды описывается уравнением Навье-Стокса, которое представляет собой вариант закона сохранения импульса или второго закона Ньютона: ускорение жидкости в любой точке определяется суммой сил либо конвекцией. Силы – это давление, гравитация, трение. А конвекция – это перемешивание из-за инерции. Попробуйте опустить руку в воду и повести ею. Вода будет двигаться по инерции и после того, как вы перестанете двигать рукой. Именно инерцию люди и водные животные используют при плавании. Рыбы, человек, тюлени, дельфины при плавании отталкиваются от воды: себя толкаешь вперёд, а воду – назад, и ты – движешься. Чем сильнее толчок, тем дальше уплывёшь. Корабль после остановки двигателей может проплыть сотни метров. Однако, у микроорганизмов всё не так.

Уравнение Навье - Стокса
Уравнение Навье – Стокса

Вместо инерции на мелких масштабах правят вязкость и трение. Принцип плавания зависит от того, какой вклад в уравнение доминирует. Эти вклады по разному зависят от размера системы и скоростей. Отношение вклада инерции к вкладу вязкости описывается числом Рейнольдса.

Число Рейнольдса
Число Рейнольдса

Если подставить в формулу характерные значения для человека или бактерии получаются очень разные величины. Для человека характерный размер 1 метр, скорость 1 м/c, плотность воды 1000 кг/м3, вязкость воды 0.001 Па с, Re ~ 1000000. Инерция в миллион раз важнее вязкого трения! Для кишечной палочки характерный размер 10 микрометров, скорость 10 микрометров/c, плотность воды 1000 кг/м3, вязкость воды 0.001 Па с, Re ~ 0.0001. Трение в 10000 раз важнее инерции! Человек, оттолкнувшись от берега может проплыть 5-10 метров, в разы больше длины своего тела. Если бактерия разгонится до 10 микрон в секунду и перестанет «грести», силы трения остановят её за долю секунды. Она едва ли проплывёт и нанометр (тысячную долю своей длины). Чтобы представить себе, каково плавать при Re≪1, попробуйте помешать ложкой чай, а потом мёд. Вязкость мёда в тысячи раз больше вязкости воды. Мёд прекращает двигаться как только вы останавливаете ложку, а вода движется по инерции. Для бактерий вода – как для нас смола.

Человек в акваланге.
Человек в акваланге.

Вторая большая проблема для таких малых чисел Re как у микроорганизмов – симметрия течений относительно смены знака. Это значит, что при повторении гребка задом наперёд, всё возвращается назад. Наглядная демонстрация обратимости течений – на этом видео:

Симметрия течений относительно смены знака.

Первым осознал проблему Эдвард Парселл (Нобелевка по физике за ЯМР), который занялся изучением микромира в 1970-х. Он сформулировал это в виде «теоремы гребешка» (scallop theorem):

Теорема Скаллопа

микрогребешок, который может только открывать и закрывать твёрдые скорлупки, не сможет плыть!

Парселл сделал вывод, что для плавания микробам требуется другой принцип: движения должны быть несимметричными: гребок должен отличаться от возвратного движения по форме.

Различные микроорганизмы.

Если понять это, можно сконструировать машины, выполняющие такие несимметричные движения. Парселл предложил несколько простых машин, которые смогли бы плавать и супервязких жидкостях. Некоторые из них были проверены на практике. Микроорганизмы реализуют этот принцип через гребной винт (жгутик) или реснички простейших (инфузории туфельки). Движения ресничек похожи на гребки руками в кроле. Нарушает симметрию – и жгутик, закрученный в спираль. Тогда она ввинчивается в вязкую жидкость, подобно штопору. Здесь видно, как симметрия нарушается для жгутиков и ресничек.

Структура ресничек и жгутиков оказалась настолько удачной (оптимизировалась сотни миллионов лет), что была пережила много кругов эволюции. Реснички, толкающие жидкости в нашем теле, например в бронхах, имеют почти ту же структуру, что реснички простейших одноклеточных.

Структуры жгутиков в теле человека.
Структуры жгутиков в теле человека.

После работ Парселла прошло ещё лет 20, и физики стали изобретать искусственных микропловцов. В 1990-2000-х было несколько теоретических работ, развивающих принцип несиметричного плавания. Здесь отметился и ещё один нобелевский лауреат по физике Франк Вилчек. Элегантная модель была предложена иранцами Наджафи и Голестаняном. В ней два шарика и две пружинки, которые сжимаются по очереди, а потом разжимаются. Если последовательность правильная, трение уменьшается в той части, которая идёт вперёд и увеличивается в той, что идёт назад.

Машина Парселла
Машина Парселла

В 2005-м наконец дозрели технологии и физики (Dreyfuss et al.) смастерили первого искусственного микропловца из эритроцита и полимерного жгутика, наполненного зёрнами магнитного материала. переменном магнитном поле, жгутик извивается, и это существо плывёт (хвостом вперёд)!

Способ плавания микроорганизмов.
Способ плавания микроорганизмов.

Потом последовал взрыв идей и технологий. Были предложены идеи микроботов с движущимися частями, использующие толчки, изменения формы, термофорез и диффузиофорез, ультразвуковые волны, поверхностное натяжение, магнитные элементы.

Асимметричная микрочастица.
Асимметричная микрочастица.

Самая простая и красивая идея – сделать саму микрочастицу асимметричной, например, покрыть половину поверхности катализатором. Такие структуры называют частицами Януса (по имени двуликого божества). В этом преуспели многие, в частности, Аюсман Сен из Penn State University.

Принцип реактивного движения трубки
Принцип реактивного движения трубки

Катализатор ускоряет химическую реакцию, такую как распад перекиси водорода на воду и кислород, а образующиеся на одной стороне газовые пузыри проталкивают частицу вперёд. Она начинает носиться как сумасшедшая. Можно сделать также стержни или трубки с асимметричным покрытием. Другая элегантная идея – сделать микроспираль и прикрепить к ней магнитную головку. Тогда внешнее магнитное поле сможет вращать спираль и микроботом можно будет управлять извне. Уже были попытки использовать их в медицинских целях. В этом преуспел, например, Пер Фишер.

Зачем нужна физика?

Теперь мы имеем представление о нескольких достижениях современной физики, которыми мы пользуемся ежедневно. В каждом доме можно найти технологии, над которыми лет 30-40 назад корпели очкастые ботаники, а сейчас трудится молодёжь в футболках. Полезно знать о трёх важнейший открытиях XX века. Нобелевку по физике 2014 года получили японцы Исаму Акасаки, Хироши Амано и Судзи Накамура «за изобретение эффективных синих светодиодов (LED), привёдших к появлению ярких и энергосберегающих источников белого света». Светодиоды, излучающие зелёный и красный свет, были созданы примерно полвека назад и использовались, например, как индикаторы «вкл/выкл», однако для белого света не хватало третьего компонента – синего. Три цвета вместе (красный, зелёный, синий RGB) составляют белый свет.

Разложение света на составляющие.
Разложение света на составляющие.

Японцы додумались, как вырастить кристаллы полупроводников и скомбинировать их, чтобы получить синее свечение, в конце 80-х и в 1992 году представили первый светодиод, а потом на его основе синий лазер, который позволил создать технологию BluRay. Исходная техника записи и чтения компакт дисков CD и DVD использует красный лазер. Длина волны синего лазера (405 нанометров) меньше, чем у красного (600+ нанометров), поэтому он, вроде более тонкой иглы, позволяет читать и писать более мелко и увеличить число отметок на диске
С появлением LED ламп осветительная техника переживает настоящую революцию. Светодиодные лампы потребляют в 20 раз меньше энергии при той же светимости, что у традиционных ламп накаливания, занимают меньше места, не греются, не бьются, и намного более долговечны.

Технология голубого лазера.
Технология голубого лазера.

Светодиоды используются ныне в домашних лампах, светофорах (это те, что горят ярко), световых табло, фонариках, телевизорах и прочих дисплеях, уличном освещении, фарах машин, дезинфицирующих медицинских лампах, BD проигрывателях, и любой электронике.
Без полупроводниковой электроники наша жизнь теперь немыслима. Процессоры и микросхемы есть не только в компьютерах, игровых приставках, телефонах и телевизорах, но и в автомобилях, самолётах, микроволновках, умных часах и даже чайниках.
Биполярный точечный транзистор изобрели в 1947 году Уильям Шокли, Джон Бардин и Уолтер Браттейн (Нобелевка по физике 1956) в лабораториях Bell Labs. В течение последующих лет он зарекомендовал себя как основной элемент для изготовления интегральных микросхем.

Кстати, американец Джон Барди́н был настоящим гением физики твёрдого тела. Он – один из четырёх человек, получивших по две Нобелевки и единственный получивший две Нобелевки по физике: вторая в 1972 году за теорию сверхпроводимости (BCS) с Купером и Шриффером.
Главная роль транзистора – усиление сигнала. Полупроводниковый транзистор намного меньше, дешевле, прочнее, долговечнее и энергоэффективнее электронных ламп, использовавшихся до этого. Самая крутая ламповая ЭВМ ENIAC содержала в себе 17468 ламп и весила 30 тонн.
Сегодня процессор смартфона много мощнее той ЭВМ. Нанотехнология позволяет нарезать транзисторы на кристалле кремния с шагом всего в несколько нанометров. Например, главный процессор iPhone 12 Apple A14 Bionic содержит 11,8 млрд транзисторов, размер наименьшего элемента 5 нм.

Благодаря совершенствованию методов обработки кристаллов, выжигания и вытравливания, сборки наноскопических микросхем, размер транзисторов с тех пор удавалось постоянно уменьшать, что в конце концов сделало возможным переносные приборы – лаптопы, планшеты, смартфоны. Что даёт уменьшение размеров транзисторов? Увеличение продолжительности работы переносных приборов, уменьшение потребления энергии компьютерами, ускорение их работы, улучшение быстродействия сенсоров в приборах и машинах, таких как беспилотные автомобили. 6 мая 2021 года фирма IBM объявила о запуске процессоров с 2-нм технологией (наименьший элемент схемы). IBM надеется, что это позволит увеличить производительность процессора на 45%, снизить энергопотребление в 4 раза по сравнению с нынешними 7-нм процессорами.

Лазер – ещё одно знакомое слово. Их так много вокруг, что мы соприкасаемся с ними десятки раз на дню. С одной стороны, лазерный луч – это просто свет или невидимая электромагнитная волна, с другой – когерентный пучок фотонов, которые колеблются синхронно, в одной фазе. Лазерный луч позволяет достичь высокой концентрации энергии в нужном месте, а так же позволяет себя фокусировать и контролировать намного лучше, чем обычный хаотический свет от нагретых тел. Другая важная особенность лазерного луча: он способен нести информацию.

Интерференция

Когерентность фотонов позволяет считать фазу волны, и из неё определить расстояние, пройденное лучом, размер или скорость предмета, от которого он отразился. Чаще всего это делают, сравнивая два луча: исходный и изменённый исследуемым объектом. Это называется интерференцией.

Одно из недавних потрясающих измерений, заслужившее Нобелевку по физике в 2017 году – регистрация гравитационных волн от столкновения чёрных дыр было сделано с помощью лазерной интерферометрии на детекторе LIGO. Премию получили Райнер Вайсс, Кип Торн и Барри Бариш. У лазеров долгая история. В 1917 году Эйнштейн предложил теорию «вынужденного излучения», которая описала возможность создания синхронных колебаний электронов, чтобы они одновременно излучали свет одной длины волны, чем заложил теоретическую основу для создания лазера.

LIGO - гигантский интеферометр.
LIGO – гигантский интеферометр.

Только в 1951 году Чарльз Таунс смог осуществить такой прибор. В 1954 году он со своими коллегами Гербертом Цайгером и Джеймсом Гордоном показали первый в мире реально работающий лазер. Правда, тогда он назывался «мазер». Прибор генерировал очень тонкий луч света на частоте 100 Гц мощностью 10 нВт. Спустя год в 1955 году советские ученые Александр Прохоров и Николай Басов из Института физики Академии наук CCCP совершенствуют конструкцию мазера, изменяя метод накачки электронов.
В 1964 году они вместе с Таунсом получили за свои открытия Нобелевскую премию по физике. В 1956 году американский ученый Николас Блумберген из Гарвардского университета разрабатывает твердотельный мазер. До этого существовали только газовые.

Зелёный лазер - указка.
Дешёвый зелёный лазер – указка.

Применения лазеров.

Медицина:

  • бескровная хирургия, включая глазную
  • заживление ран
  • стоматология
  • удаление камней в почках

Промышленность:

  • резка материалов
  • сварка
  • разметка
  • гравировка

Военные применения:

  • наведение на цель
  • приборы слежения
  • лазерные пушки

Наука:

  • спектроскопия (определение структуры и упругости материалов)
  • определение расстояний и скоростей
  • оптические пинцеты (Нобелевка по физике 2018 Эшкин, Муру, Стрикланд)

Бизнес, офис:

  • лазерные принтеры
  • сканеры штрихкодов
  • CD/DVD/BD
  • компьютерные мышки
  • голограммы

Важное замечание. Из этих коротких рассказов не очевидно, что над технологиями и открытиями трудится множество учёных. Практически каждый нобелевский лауреат пользовался результатами многолетних исследований сотен коллег. Иногда им просто повезло быть первыми. Образ Тони Старка (Iron Man) – гения-изобретателя, хотя и выглядит завлекательно, искажает процесс исследования. Ведущие технологические компании – Apple, Intel, IBM, AMD, Samsung, Nvidia, Tesla содержат огромные лаборатории, в которых работают тысячи физиков и инженеров.

Химические элементы вселенной

nuc
  • Ртуть жидкая а золото жёлтое из-за релятивистских эффектов в атомных оболочках. Да, электроны на орбитах летают так быстро.
  • Минутка алхимии: большинство из известных изотопов ртути превращаются в золото сами собой, ведь в ртути всего на один протон больше.
  • Новые химические элементы уже давно открывают ядерные физики. Но по историческим причинам названия им даёт международный союз химиков IUPAC.
  • Эйнштейний синтезировали при взрыве бомбы Ivy Mike – первой термоядерной бомбы. Летал самолёт и собирал пыль из гриба! Вот в пыли был Es.
  • А фермий (элемент 100) нашли в кораллах с атолла Эниветок, где взрывали ту самую бомбу. В кораллах, Карл!
  • Менделевий (Z=100) первый элемент синтезированный в лаборатории. 17 ядер получили в Беркли, бомбардируя эйнштейниевую мишень альфа частицами
  • М. Гёпперт-Майер нашла числа протонов и нейтронов в ядрах с закрытым ядерным оболочкам. Её босс не поверил и назвал эти числа магическими. Магические числа так и называются. Магические ядра более сферичны чем остальные, а ещё они дольше живут.
  • Да, ядра бывают вытянутые и сплюснутые. Сферичные ядра, ядра в форме тыквы, в форме дыни, в форме груши. А бывает квантовое смешение форм.
  • Сосуществование форм в ядре – то чем я сейчас занимаюсь. В магическом свинце, в изотопе 186 сосуществует целых три разных формы одновременно
  • Но при чём тут химия, спросите вы, это же ядерная физика? Но! Форма ядра влияет на тонкое расщепление линий электронов, а это уже химия.
кристалл висмута
Кристалл висмута очень красив.
  • Есть два элемента названных в честь людей прижизненно: это Сиборгий и Оганесон. Оганесян и ныне здравствует, работает в Дубне и не чихает.
  • В вашей школе скорее всего висела таблица Менделеева с Курчатовием и Нильсборием. Так их называли в СССР. А вообще они Резерфордий и Дубний.
  • Многие считают, что величайшее достижение Д. И. Менделеева – не периодическая таблица, а его труд “О соединении спирта с водой”.
  • Самый тяжёлый стабильный элемент – свинец. Всё что тяжелее свинца – радиоактивно.
  • Оганесон назван так потому что попадает в таблицу как благородный газ, как неон и аргон. Но нет, при комнатной температуре он вообще не газ.
  • Технически Нихоний (Z=113) первыми синтезировали русские, потому что они захуярили элемент 115 который превращается в 113 альфа-распадом.
  • Но японцы поразили мир своим упорством. Они сталкивали Zn и Bi три года с сечением ноль целых хуй десятых, и получили 3 (три) ядра нихония.
  • Ядро атома лития впервые расщепили в Харькове в 1928 году (тогда он был столицей Украины). Литий был на советском гербе города, вот:
атомный герб
Схема атома лития на гербе города.
  • Теоретики считают что есть так называемый “остров стабильности” – кластер стабильных или очень долгоживущих изотопов гораздо тяжелее свинца.
  • Они должны быть расположены в области следующих магических чисел. Но точно предсказать эти числа пока невозможно – это горячая тема сейчас.
  • Элементам ещё не открытым, или чьё открытие ещё не подтверждено, дают временные имена типа Uue, Ubp – унуненний, унбипентий. Уняня.
  • Но просто добавлять протоны в надежде найти “остров стабильности” бессмысленно. В супертяжёлых элементах должно быть больше нейтронов.
  • На сегодняшний день мы не можем синтезировать изотопы с достаточным количеством протонов и нейтронов чтобы попасть в “остров”. Но всё будет.
  • Супер-тяжёлые элементы получают в реакциях слияния-испарения: облучают тяжёлую мишень пучком тяжёлых же ионов с точно подобранной энергией.
  • Если энергия слишком маленькая – ядра рассеятся, если большой – расколются. А если такой как надо – с некоторой вероятностью они слипнутся.
  • До первых испытаний ядерных бомб в земной атмосфере вообще не было некоторых изотопов, например углерода 14. А теперь есть.
  • Да просто нет никаких последствий. Там высокий фон как для “в среднем по планете”, но там спокойно можно жить, хоть блин в гранитном доме.
  • В смысле всё это настолько маленькие эффекты что не о чем говорить. Большинство радиации от тория, кстати, в граните же и поглощается.

Настройки Sublime Text

Sublime Text насчитывает тысячи расширений и настроек, чтобы сделать персонализированный редактор кода вашей мечты. Я вам расскажу о некоторых настройках, плагинах, темах и цветовых схемах, которые помогут сделать ваш опыт программирования приятнее. Они не только сделают ваш экран красивее, но и сделают вас лучшим программистом!

Настройки

Sublime Text “из коробки” предлагает огромное количество настроек, визуально меняющих редактор, но большинство по умолчанию отключены. Вот несколько, без которых я не представляю свой редактор.

Важно:

Для того, чтобы редактировать настройки Sublime Text найдите в меню Sublime Text 2 > Preferences > Settings – Default и выберите нужные.

Где найти настройки в меню саблайм.

Найдите настройки, которые вы хотите изменить и добавьте их в User Settings чтобы они не удалились при обновлении редактора.

Пользовательские настройки в меню саблайм

Более подробно об основах работы с Sublime Text вы можете прочитать в статье:Installation and Base Settings.

Отступы и шрифты

Выбор правильного шрифта и отступов это одни из самых “личных” настроек для вашего кода. Для начала, выберите подходящий шрифт, предпочтительно моноширинный. Вот некоторые:

После того, как вы выбрали шрифт, убедитесь, что он установлен у вас на компьюетере. Затем добавьте его в настройки и измените размер и отступы, например, как здесь:

“font_face”: “Inconsolata";
"font_size": 18;
"line_padding_bottom": 1,
"line_padding_top": 1,

highlight_line

Эта настройка подсвечивает строку, на которой находится курсор другим цветом (зависит от цветовой схемы). Возможность видеть на какой строке вы сейчас находитесь помогает сконцентрироваться на текущей задаче, легко и быстро перемещаться по строкам, а также находить активную строку после переключения из другой программы.

"highlight_line": true,

highlight_modified_tabs

Эта настройка подсветит вкладки с измененными файлами, чтобы привлечь к ним дополнительное внимание.

"highlight_modified_tabs": true,

fade_fold_buttons

А вы знали, что Sublime Text позволяет сворачивать фрагменты кода? Я знал, но все время забывал об этом, из-за этой настройки. Выключите ее и стрелочки никогда больше не будут исчезать.

"fade_fold_buttons": false,

word_wrap

Горизонтальный скроллинг раздражает всех без исключения. С включенной настройкой word_wrap текст не выходит за рамки текущего экрана и тем самым предотвращает горизонтальный скроллинг.

"word_wrap": true,

bold_folder_labels

В саблайме есть несколько отличных настроек, чтобы расставить акценты в боковой панели. Начнем с bold_folder_labels, которая выделит все директории жирным.

"bold_folder_labels": true,

Показывать открытые файлы в боковой панели

Странно, но это нельзя установить в конфигурационном файле. Вместо этого нужно выбрать такую настройку в меню:

View → Side Bar → Show Open Files

Выровнять боковую панель

Это не то чтобы настройка, скорее подсказка. Вы можете дважды нажать на границу между боковой колонкой и основной частью редактора – тогда боковая панель подстроится под ширину контента.

Плагины

Плагины могут быть невероятно полезными, потому что они привносят дополнительный функционал. Я настоятельно рекоммендую использовать Package Control, чтобы работать с плагинами.

BracketHighlighter

Bracket highlighter это плагин, который подсвечивает парные теги и скобки (да ладно!) Но и тем не менее, это очень полезный инструмент, который показывает вам начало и конец той части кода, в которой находится курсор. Тип скобки отображается сбоку в виде разных иконок.

Git Gutter

Один из моих любимых плагинов. Git gutter это простой плагин, который отображает иконки около номеров строк, которые показывают было ли что-то добавлено, изменено или удалено по сравнению с вашим git-проектом.

SublimeLinter

Этот плагин добавляет проверку орфографии налету. Используя исчерпывающую документацию и огромный список правил SublimeLinter, вы убедитесь, что ваш код не содержит ошибок.

Темы и цветовые схемы

Самая гибкая персонализация в Sublime Text возможна с помощью тем и цветовых схем. На данный момент существуют сотни различных вариантов и каждую неделю появляются новые. Вот несколько стоящих.

Тема: Soda

Soda стала самой популярной темой и самым лучшим примером кастомизации среди любителей Sublime Text. Существует огромное количество форков этого проекта. Soda предлагает несколько дополнительных настроек, вся графика оптимизирована под retina-экраны, также существуют темный и светлый варианты.

Тема: Flatland

Если вы являетесь поклонником плоского дизайна, тогда Flatland это ваш вариант. Эта тема упрощает внешний вид всех элементов и позволяет менять некоторые настройки, например вид вкладок и боковой панели.

Тема: Spacegray

Моя любимая тема, в том числе набирающая популярность на GitHub – Spacegray. Эта тема может похвастаться уникальными цветами и невероятно минималистичным интерфейсом.

Цветовая схема: Solarized

Довольно-таки известный проект Solarized доступен и для Sublime Text. Этот проект позиционируется как “аккуратные и точные цвета для машин и людей” и использует большое количество положений из теории цвета.

Цветовая схема: Base16

Base16 – это еще одна популярная цветовая схема с большим количеством настроек (я в данный момент использую именно ее).

Вывод

Как же много всего еще стоит рассмотреть! Не забудьте, что имеет смысл переработать очень много разных элементов Sublime Text в процессе кастомизации. Не верьте мне на слово, поизучайте GitHub и Package Control, попробуйте какие-нибудь другие настройки и вы поймете, что вам больше подходит. Не забывайте периодически “подкручивать” что-нибудь, чтобы ваш навык программирования не стоял на месте.

А какие настройки, шрифты, плагины, темы или цветовые схемы подошли вам? Напишите в комментариях и поделитесь с теми, кому по вашему мнению будет не лишним это узнать!