Тектити и обсидиан

Тектитите и обсидианът представляват природни стъкла, които се различават по своя състав и произход.

Тектитите индошинити (indochinite) имат характерен цвят - изглеждат черни и непрозрачни, но в тънки слоеве прозират в кафяво. 

Въобще цветът е характерен признак за много минерали. От известно време разработвам система за измерване на цвета, която може да се използва за различаване на минерали, скъпоценни камъни или други обекти.

Направих опит как се различават цвета на тектит и черен обсидиан. Измервах две отчупени късчета. В техните остри краища материалът прозира и се вижда неговия цвят.

Тектит индошинит, около 19 mm.Тънките краища прозират с характерен кафяв цвят.

Цветова фигура на късчето тектит.

Черен обсидиан, около 11 mm. Тънките краища прозират в неутрално сиво.

Цветова фигура на късчето обсидиан.

Вижда се, че цветът на обсидиана заема областта в центъра, т.е. това е неутрален сив цвят. За разлика от него цветът на тектита заема много по-широка и изтеглена област - той е оцветен.

Обсидиан и тектит. Вижда се разликата в цвета на прозиращите краища.

Цветовата фигура представлява област в пространството на цветовете, заемана от цвета на обекта. Тя не зависи от размерите, формата и яркостта на обекта, а само от неговия цвят. Графиките на цветовите фигури са получени като пространството на цветовете с координати червено (R), зелено (G) и синьо (B) е проектирано в равнината на синьото (B) и червеното (R).

Методът за измерване на цвета има прилики и разлики с методите за спектрален анализ на светлината. При спектрометрията се измерва силата на светлината при всички възможни дължини на вълната в избран диапазон. При колориметричния метод светлината се разделя на червено, зелено и синьо. След това се измерва силата на светлината в тези три условни области. Този метод е по-прост и практичен и природата също го е избрала - зрението на живите същества възприема цветове, а не извършва спектрометрия.

Цените за секвениране на ДНК

Прогресът на технологиите за разчитане на ДНК води до снижаване на цените за секвениране.

Цената за секвениране на един човешки геном през годините 2001 - 2017:

Wetterstrand KA. DNA Sequencing Costs: Data from the NHGRI Genome Sequencing Program (GSP) Available at: www.genome.gov/sequencingcostsdata. Accessed 27.07.2018.

На тази графика разходите за секвениране са нанесени по вертикалната ос в логаритмичен мащаб. Тук е прието размерът на един човешки геном да се счита за 3000 Mb.

Вижда се, че от началото на 2008 година започва рязко снижаване на цената. Това се дължи на преминаването от технологията "dideoxy chain termination sequencing" към технологии за секвениране на ДНК от "второ поколение" .

Един интересен пример за използване на новата технология "Nanopore DNA sequencing" - създадено е портативно устройство за секвениране на ДНК :

- устройството е с размери 105 x 23 x 33 mm;

- включва се към компютър с USB кабел;

- достъпно е с цена за базов стартов комплект $1000.

Въпрос е каква точност на разчитането осигурява това устройство.

Анимация, показваща принципа на работа на технологията "Nanopore DNA sequencing":

Тенденциите за поевтиняване сигурно ще продължат и през следващите години. Това ще направи технически възможно по-широкото разпространение на четенето на ДНК. Как тези възможности могат да бъдат използвани на практика е друг въпрос. Положително: за персонализирана медицина, опознаване на генетичните особености на конкретен човек или народ. Отрицателно: за персонализирано навреждане или изследване на генетичните различия между хората с цел дискриминация.

Разчитането на ДНК носи предизвикателства за сигурността. От гледна точка на информационната сигурност, например една парола може да бъде сменена, но кодът на ДНК е неизменяем и веднъж разчетен, представлява абсолютно разкритие. Възниква и проблемът, какви мерки за сигурност трябва да се вземат, така че човек да не оставя след себе си биологичен материал, от който неговата ДНК може да бъде разчетена нелегално.

И накрая някои общи въпроси, свързани с нравствеността. Лично аз винаги се ентусиазирам от новите възможности на технологиите. Историята обаче показва, че всяка нова технология бива активно използвана за зло. Кой трябва да бъде обвиняван за това ?

Например някой е изобретил оръжие. Друг използва оръжието за да извърши престъпление. Разкриваме и обвиняваме за престъплението този, който го е извършил. Също така можем да обвиним и изобретателя на оръжието, тъй като той го е създал точно с цел то да бъде оръжие - да нанася вреда и за нищо друго.

Друг пример. Някой е създал компютърна мрежа. После друг човек използва тази мрежа за да навреди на някого. В този случай можем да обвиним този, който използва компютърната мрежа за вреда, но няма за какво да обвиним конструктора на мрежата, тъй като той не я е създал точно с цел нанасяне на вреда.

Плътност на скъпоценните камъни

Важен диагностичен признак на минералите е тяхната плътност. Много от разпространените полускъпоценни камъни могат да бъдат различени от техните имитации по външния вид и плътността.

Наскоро ми се случи да гледам заоблени полирани камъчета, които продаваха под името "нефрит от Китай". Направи ми впечатление по-особения вид и блясък на едно от тях. Имаше светло-зелен цвят със синкав оттенък. Изглеждаше много добре, но се оказа че явно не е нефрит.

Под 10-кратна лупа показваше съвсем еднородна структура и се виждаха множество малки пукнатини по повърхността. Под челси-филтър не променяше зеления си цвят, значи беше изключено зеленото му оцветяване да се дължи на примеси от хром.

С хидростатично претегляне установих, че плътността му е около 2.62 g/cm³  - подозрително точно съвпадаща с плътността на халцедона (2.61 ±0.03 g/cm³). От друга страна, нефритът трябва да има значително по-голяма плътност: 2.96  ±0.06 g/cm³, така че, разликата е съществена.

Направих си извода, че най-вероятно това е хризопраз - разновидност на халцедона, оцветена в зелено от примеси на никел.

Как може да е станало объркването на имената ? Нефритът и жадеитът се наричат с общото наименование "жад", а също така има хризопраз, който наричат "австралийски жад". Така че, сред камъчетата е могъл да попадне хризопраз като нескъп заместител на нефрита и жадеита.

Освен това, китайският знак за нефрит 玉 (юй) може да се използва за означаване на скъпоценен [камък] въобще. Съвсем различни от нефрита камъни могат да бъдат наричани различни видове "юй":  玉石.

От минералогична гледна точка, разбира се, хризопразът е съвсем различен от нефрита и жадеита, но също е достоен полускъпоценен камък. Поуката от този случай е, че ако човек търси хризопраз, може да се случи да го намери сред евтиния нефрит.

Друг пример: определяне на материала, от който е направена каменна топка. Налице е малка топка, за която се счита, че е от жълт калцит:

Претегляме топката:

Тегло: M = 39.76 g

Диаметърът на топката е: D = 3.04 cm

По диаметъра изчисляваме обема: V = π D³ / 6 =  14.71 cm³

Намираме плътността  на материала, от който е изработена топката:

P = M / V = 39.76 / 14.71 = 2.70 g/cm³

Плътността на калцита трябва да бъде 2.71 ±0.00 g/cm^3. 
Изводът е, че това наистина може да е топка от калцит. Малко по-ниската плътност вероятно се дължи на това, че материалът е поликристален и може би съдържа някакви включения.

Добър си юнак хранила

В трудни моменти се замислям за справедливостта и смисъла на живота.

Не намирам думи, с които да спомена моите предци, които вече не са между живите: двете ми баби, двамата дядовци, майка, вече и татко.
Винаги съм мислил, че те са с нещо по-добри, по-силни и по-достойни от мене.

На 10 милиарда човешки същества, които ги има сега, сигурно се падат 100 милиарда, които са живели някога на Земята.
Някои са били добри, други лоши, но всеки е получил еднакво дарът на живота.
Имало е велики  хора, които са направили много.
Мисля, че са заслужавали да живеят повече, но са си отишли рано.

Какво бих могъл да искам ?
Да можеха всички да живеят повече.
Аз няма да деля хората на добри и лоши.

Една история:

АФЕРИМ БАБО, МАШААЛЛА, ЛЕЛЕ !

ДОБЪР СИ ЮНАК ХРАНИЛА.

Квантови схеми

Квантовите изчисления могат да се представят графично чрез квантови схеми. Квантовата схема се състои от хоризонтални линии, представящи квантови битове и символи на квантовите операции върху линиите.

 Еднобитовата квантова операция се представя с квадратче със символа на операцията в него (I, H, X, Y, Z, S, S⁺, T или T⁺). Двубитовата операция CNOT се представя с кръгче и линия излизаща от него към управляващия кюбит.

Изчислението се извършва отляво на дясно. Преди началото на линиите отляво се записват началните състояния на кюбитовете.

След измерването на състоянието на квантов бит се получава класическа битова стойност 0 или 1 (с някаква вероятност). Така след някакъв брой пускания на квантовата схема може да се построи разпределение на вероятностите на класическите състояния, получавани след измерванията.

Реализирах алгоритъма за така нареченото bit-flip кодиране и декодиране с корекция на грешка в състоянието |Ψ> на един квантов бит.

Схемата на кодиращата част:

Схемата на декодиращата част:

Пуснах тази схема да се изпълни с 8192 повторения на квантовия компютър на IBM http://www.research.ibm.com/quantum/.
При изпълнението на входа на кодиращата част подавах състоянието на суперпозиция:

 |+> = (|0> + |1>) / √2

След кодиращата и преди декодиращата част зададох да се изпълнява изчакване за време около 390 ns, при което се получават случайни изменения (вследствие на естествената еволюция) на състоянието на квантовите битове на реалния квантов компютър.

Квантовият компютър 5Q на IBM  има 5 кюбита, поради което в резултатите от измерванията състоянията се представят с по 5 бита, от които съм използвал само младшите 3 бита:

Интересно е да се пресметне какъв е информационният капацитет на система от N квантови битове. Квантовото състояние на един кюбит може да се представи с две комплексни числа (коефициентите пред |0> и |1> в разлагането по стандартния базис). Система от N на брой квантови битове има стандартен базис, който се състои от 2^N на брой вектора. Поради това състоянието на системата от N кюбита може да се представи с 2^N комплексни числа.

Броят на комплексните числа, с които се представя състоянието на N квантови бита:

Брой квантови битове	Брой комплексни числа
1	2
2	4
5	32
10	1024
20	1 048 576
30	1 073 741 824
40	1 099 511 627 776
50	1 125 899 906 842 624

Тоест, при 30 квантови бита информационният капацитет е от порядъка на гигабайтове, при 40 кюбита - терабайтове, а при 50 - петабайтове. Това означава, че даже при скромния брой от 30 - 40 кюбита, квантовият компютър става сравним със сегашните обикновенни компютри, а при 50 и повече кюбита вече започва да ги превъзхожда в някакво отношение.