В каждой культуре одни и те же вещи проговариваются по-разному и в разных сферах культуры

В каждой культуре одни и те же вещи проговариваются по-разному и в разных сферах культуры. То, что в России озвучивают историки, социологи и политологи, в США является сферой приложения усилий экономистов и Голливуда.

Хрущёвская кампания по внедрению кукурузы

Хрущёвская кампания по всеобщему внедрению кукурузы.

Хрущёвская кампания по всеобщему внедрению кукурузы является типичной ошибкой позднего модерна, когда уклад жизни на огромных территориях пытались привести к единому стандарту. Где-то «это самое» было очень уместно, где-то- совершенно ненужно.

Важно продолжать осваивать космос

Те учёные и идеологи, что выступают за продолжение освоения космоса, глубоко правы. Хотя бы потому, что эта сфера деятельности как никакая другая противостоит интеллектуальной деградации.

Глобальное похолодание: аналитика, мнения учёных, прогнозы

Глобальное похолодание: аналитика, мнения учёных, прогнозы

Первоначальная публикация: https://geocenter.info/article/globalnoe-poholodanie

В данной статье мы обратимся к опыту ученых, которые не понаслышке знают, что происходит с климатом. Мы приведем мнения следующих ученых о глобальном похолодании:

Кирилл Георгиевич Леви, доктор геолого-минералогических наук, профессор кафедры географии, картографии и геосистемных технологий, СО РАН Институт земной коры, г. Иркутск;

Виктор Иванович Воронин, д.б.н, директор Сибирского института физиологии и биохимии растений Сибирского отделения Российской академии наук, г. Иркутск;

Юрий Сергеевич Малышев, кандидат географических наук, старший научный сотрудник Института географии им. Сочавы В.Б. СО РАН, г. Иркутск;

Виталий Валентинович Рябцев, орнитолог, кандидат биологических наук, г. Иркутск;

Хабибулло Исмаилович Абдусаматов, доктор физико-математических наук, советский и российский астрофизик, заведующий сектором космических исследований Солнца Пулковской обсерватории, Гао РАН Пулковская обсерватория, г. Санкт-Петербург;

Елена Петровна Попова, старший научный сотрудник, кафедра математики физфака МГУ, г. Москва.

Конечно, причины климатических изменений «от и до» человеческому глазу не известны. А с учетом того, что наблюдение за погодой продолжается на протяжении последних двух столетий, а что такое 200 лет на протяжении всего существования Земли? Ровным счётом — капля в море. Но всё же некоторые данные ученым известны.

В конце XX — начале XXI веков мнения ученых (как впрочем и всегда) разделились на два лагеря: одни утверждают, что грядет глобальное потепление, другие — глобальное похолодание. Для того, чтобы понять что происходит в настоящем моменте с климатом и что нас ожидает в будущем, необходимо обратиться к прошлому. Рассмотрим крайний период XIV—XIX столетие — самый холодный за последние 2000 лет, именуемый Малым ледниковым периодом (МЛП), который характерен в основном для Западной Европы.

МЛП подразделяется на три фазы:

1 фаза — XIV—XV века. Для городов Западной Европы характеризуется замедлением течения Гольфстрим, дождливыми летними сезонами и суровыми зимами.

Только представьте, что происходило в те времена… Суровый климат истощал плодородный слой земли, выращивать зерновые не представлялось возможным. Летом недозревшие зерновые культуры, которые в большинстве своем преобладали в рационе питания, сгнивали от переизбытка влаги. Далее следовали голодные зимы: нехватка полноценной пищи и недостаток солнечной инсоляции (поток солнечной радиации на поверхность, в данном случае, Земли) сказывались на самочувствии людей. Грянул экономический кризис и массовые эпидемии. Смогли выжить лишь те люди, которые, переступив через гордыню, объединили свои навыки и умения: одни варили пищу, другие крышу латали.

С 1370-х годов температура стала медленно повышаться. Относительное потепление установилось в 1440-е годы, то есть почти через 70 лет.

На восточных территориях Северной Америки было чрезвычайно холодно. Средний Запад превратился в регион пыльных бурь, леса на огромных территориях выгорали в летний период. Кстати, пыльные бури и задымление от пожаров — факторы, которые препятствуют солнечной инсоляции.

Землю Гренландии стали сковывать ледники, летнее оттаивание грунтов становилось всё более кратковременным.

2 фаза — XVI век. Активизировалась солнечная активность, частично погасившая негативный эффект от замедления течения Гольфстрим. В Европе вновь было зафиксировано повышение среднегодовых температур, хотя уровень предшествовавшего климатического оптимума достигнут не был. 19 февраля 1600 года произошло сильнейшее извержение крупного вулкана Уайнапутина (Хуайнапутина), расположенного в вулканическом нагорье в южном Перу. Через облака вулканической пыли замедленная солнечная инсоляция поступала еще в меньшем количестве к Земле.

3 фаза — XVII — начало XIX века — наиболее холодный период МЛП, который ознаменовался тем, что глобальная температура понизилась на 1—2 градуса по Цельсию. Уменьшение активности течения Гольфстрим совпало с Маундеровским минимумом (1645-1715 гг.). В Европе резко снизилась среднегодовая температура, и последовали две волны похолодания: зима 1664—1665 годов во Франции и Германии, когда птицы замерзали в воздухе; вторая — через 75 лет, в 1740-е годы.

Замёрзли: пролив Босфор между Европой и Малой Азией, Темза в Великобритании, Дунай, который простирается через всю Европу, Сена во Франции, Адриатическое море, которое является частью Средиземного моря между Апеннинским и Балканским полуостровами и множественные реки на территории современной России.

Обратимся к предметам искусства художников XVI-XIX веков, как к неопровержимым доказательствам, что во многих городах было по факту очень холодно. Оледенение вышеперечисленных рек изображено на полотнах Питера Брейгеля старшего, Лукаса Карнаха старшего, Берстратена Антони, а также Абрахама Хондиуса, который в 1677 году написал картину “Замерзшая Темза” (дата совпадает с Маундеровским минимумом), Иосиф Шарлемань “Ледяная ярмарка на Неве” в 1860 году, “Замерзший Босфор под снегом” Ивана Айвазовского в 1874 году и многие другие.

 

 

 

 

 

В январе 2017 года состоялась встреча волонтера информационного-аналитического портала “Геоцентр.инфо” с профессором из города Иркутска Кириллом Георгиевичем Леви, который поделился информацией из научных трудов на тему изменения климата (№1№2№3), в которых раскрывается тема взаимодействия природных процессов с солнечной активностью.

Из интервью с доктором геолого-минералогических наук К.Г. Леви:

“Сейчас все говорят, что Гренландия и Арктический бассейн тают, Северным морским путем можно ходить… Но это не на долго. Дело в том, что нечто подобное было в XVI веке, когда архангелогородцы осваивали северные районы Сибири. Они за одну навигацию проходили Северный морской путь [от ред. кратчайший морской путь между Европейской частью России и Дальним Востоком] на кочах, на деревянных парусных судах. Ведь у них не было ледоколов. Сейчас мы обрадовались, что путь открылся, но, вероятнее всего, это не на долго. В северных регионах Арктики существует такое понятие, как Великая Сибирская полынья (полоса открытой воды и молодых льдов, регулярно образующихся за внешней кромкой припая на участке от острова Большой Бегичев в море Лаптевых до Медвежьих островов в Восточно-Сибирском море), которая то открывается, то закрывается. И этот процесс связан с поступлением пресных вод в океан и намораживанием их в лед”.

Замёрзла Гренландия — «Зелёная земля» — покрылась ледовым панцирем, с острова окончательно исчезли поселения викингов, и к концу XV века здесь прочно установилась вечная мерзлота.

Кстати о викингах. Задумывались ли вы, почему такой мощный этнос вымер? Напомним, викинги проживали на территории современных Швеции, Дании и Норвегии, в Х веке часть их мигрировала в Гренландию и безбедно там существовала.

Ученые провели анализ на останках костей и выяснили, что вначале рацион викингов составлял 80% мяса домашних животных и 20% рыбы (в основном трески). Эти данные говорят о благоприятном климате. Простая пищевая цепочка: скот питался травой, которой было в изобилии, популяция скота росла, викинги питались плотно. А ближе к 1300 году соотношение изменилось: наступил период похолодания и возможность выращивать животных уже не представлялась. Последние косяки трески покинули берега Гренландии и мигрировали в более теплые течения. Викинги были отрезаны ледовым пластом от Европы, откуда приплывали корабли с необходимым для выживания продовольствием.

А теперь рассмотрим другой фактор, так называемый, человеческий фактор. Целое столетие викинги игнорировали опыт рядом живущих коренных эскимосов, которые адаптировались к суровому климату и с трудом, но переносили климатические тяготы. Стратегия выживания была под носом! Вот же перенимайте опыт и живите… Они не переняли опыт выживания эскимосов, потому что считали себя более развитыми, а их прозвали “уродливыми карликами”… К 1460 году викинги вымерли окончательно.

Так, в Маундеровский минимум северные страны, такие как Финляндия и Швеция, потеряли примерно половину населения за счет миграции и смертей от голода и холода. Это известные факты.

Таким образом, прямые и косвенные (не зависящие от человека) причины в возникновении МЛП заключаются в следующем:

— космическое влияние, снижение солнечной активности, минимум Маундера;
— замедление термохалинной циркуляции;
— извержение вулкана Уайнапутина, выбросы пепла затрудняли проникновение солнечного излучения на обширной территории.

Разберем на составляющие причины МЛП. Космическое влияние.

В данном случае следует обратиться к мыслям, высказанным датским физиком Хенриком Свенсмарком (1958 г.) и британским ученым Найджелом Колдером (1931-2014 гг.) из книги «Леденящие звезды. Новая теория глобальных изменений климата», 2007 г. Вот выдержки из этой публикации по существу вопроса – роли космических лучей в контроле долговременных климатических изменений:

«Заряженные частицы вылетают из взорвавшихся звезд, словно атомные пули, и, пробивая земную атмосферу, оставляют на пути карточки в доказательство своего молниеносного визита. Эти визитки – редкие изотопы, получающиеся в результате ядерных реакций в верхних слоях атмосферы. В реакциях с азотом, входящим в состав воздуха, образуется радиоактивный углерод, или углерод-14…», что, правда, давно было известно. Далее происходит следующее: «…физики убедились в том, что Солнце, как главный страж, охраняющий Землю от космических лучей, (в прошлом) тоже вело себя по-разному. Солнечное магнитное поле отражает большую часть галактического излучения до того, как оно проникнет в окружающее нас пространство. Колебания радиоактивного углерода…» свидетельствуют о переменах «…в солнечном настроении…». Проанализировав взаимодействие космических лучей с атмосферой Земли, Свенсмарк и Колдер высказали мысль, что космические лучи напрямую участвуют в преобразованиях климата и регулируют состояние облачного покрова планеты, увеличение плотности которого неминуемо ведет к снижению инсоляции, похолоданиям и увеличению ледового покрова.

Из интервью с доктором геолого-минералогических наук К.Г. Леви:

“Из чего формируется солнечный экран, мешающий солнечной инсоляции? Из метеоритной пыли, вулканических выбросов, которые иногда достигают высоты 70 км, пыльные бури, которые могут поднимать пыль в воздух до 7 км и дым пожаров. Эти частицы в совокупности блокируют поток солнечной энергии.

Опубликованная датчанами работа, посвященная галактическому излучению, его преобразованию, дает представление о том, что огромное количество солнечных и космических лучей летят отовсюду. Солнце создает межпланетное магнитное поле, которое защищает все планеты солнечной системы от внешнего воздействия, но и само солнце этому воздействию подвержено. Что происходит? Когда эти космические лучи проникают в атмосферу, они начинают взаимодействовать с атомами атмосферных газов и распадаются на более мелкие лучи. Особенно нас интересуют нейтроны, их измеряют только в двух регионах: это в обсерватории в Москве и в обсерватории в Оулу, Финляндия. Увеличение потоков нейтронов приводит к увеличению плотности облачности, а облачность играет двоякую роль. С одной стороны, эти газы ионизируются и становятся концентраторами для формирования пузырьков воды в нижнем ярусе облачности (всего их три). Самый нижний нас больше всего интересует, так как эта высота примерно 2000-2500 м, он для нас по ощущениям доходит.

Получается, что Земля с одной стороны охлаждается, потому что не получает должной инсоляции из-за высокой плотности облаков и одновременно получает большое количество влаги, пресной воды. Пресная вода очень плохо “дружит” с океанской водой, потому что последняя более плотная и более энергоемкая. Она нагревается и держит тепло, а пресная вода очень быстро остывает. Причем, когда говорят о глобальных потеплениях и глобальных похолоданиях, как правило, похолоданию предшествует потепление. Вот это потепление заставляет таять те ледники, которые лежат на полярных шапках и горных массивах и увеличивают сброс пресной воды в океан, слой пресной воды нарастать начинает, она остывает очень быстро и при недостатке инсоляции начинают снова формироваться ледники. Поэтому ледовый покров в Арктике и в Антарктике подвержен именно таким изменениям. А они, фактически, диктуют климат на Земле”.

В то же время понижение глобальной температуры ведет к понижению стерического (плотностного) уровня Мирового океана, который определяется разностью в плотности океанических вод, которая зависит от разности их температуры и солености. Таким образом, мы можем сделать первый вывод: периодичность природно-климатических изменений обусловлена совместными вариациями интенсивности потока космических лучей и солнечной активности.

К слову, подобная информация есть и в научном докладе «О проблемах и последствиях глобального изменения климата на Земле. Эффективные пути решения данных проблем«, 2014 г.:

«Глобальное изменение климата на Земле ‒ это в основном производная от астрономических процессов и их цикличности. Эта цикличность неизбежна. Геологическая история нашей планеты свидетельствует, что Земля уже неоднократно переживала подобные фазы глобального изменения климата».

Минимум Маундера.

По подсчетам английского астронома Эдварда Уолтера Маундера (1851-1928 гг.) в период 1645-1715 гг. (на протяжении 70 лет) наблюдалось всего около 50 солнечных пятен вместо обычных 40 000 — 50 000. Падение солнечной активности в указанный Маундером период было подтверждено анализом содержания углерода-14, о котором упоминалось выше, а также некоторых других изотопов, например, бериллия-10 в ледниках и деревьях. Во время Маундеровского минимума наблюдалось падение интенсивности полярных сияний и скорости вращения Солнца.

Из интервью с доктором геолого-минералогических наук К.Г. Леви:

“Что происходит в атмосфере? Под действием галактического излучения, в период, когда магнитное и межпланетное поля ослаблены, формируется очень большое количество радиокарбона (14С), за счет распада ядер азота (14N). Радиоуглерод начинает накапливаться в живых организмах, который используют как элемент для датировки смерти тех или иных биологических объектов”.

Помимо Маундеровского минимума за последние 2000 лет известны гранд-минимумы солнечной активности, которые ответственны за самые холодные промежутки времени (в скобках приведена продолжительность периодов): Оорта (1010-1050 гг.), Вольфа (1282–1342 гг.), Шпёрера (1420–1540 гг.), (Маундера), Дальтона (1790-1830 гг.) и неглубокий минимум Гневышева на рубеже XIX–XX вв.

Замедление термохалинной циркуляции.

Начнем разбор этого блока с выяснения, что такое термохалинная циркуляция (ТЦ).

Итак, термохалинная циркуляция — крупномасштабная океаническая циркуляция или конвейер, в котором происходит движение водных масс за счет перепада плотности воды, образовавшегося вследствие неоднородности распределения температуры и солёности в океане.

В самом наименовании термина заложены два фактора, которые вместе определяют плотность морской воды — температура (термо) и солёность (халина). ТЦ является глобальным объединением всех существующих течений Мирового океана. Рассмотрим некоторые из них.

Стоит обратить внимание на то, что вариации солнечной активности через атмосферную и гидросферную циркуляцию определяют изменение размеров ледового покрытия в полярных областях Арктики (Северный полюс) и Антарктики (Южный полюс). Именно количество атмосферных осадков и температурный режим атмосферы регулируют объемы накопления и таяния ледниковых щитов. Справедливости ради отметим, что идея солнечного влияния на льдообразование в полярных областях была высказана в 1918 году немецким географом, профессором высших ученых заведений в Киле, Мюнстере, Гамбурге, Людвигом Меккингом (L.Mecking) (1879—1952 гг.). Он утверждал, что количество льда в морях варьирует, и что это вызвано вариациями солнечной активности – периоды максимальной солнечной активности способствуют уменьшению количества льда, а периоды минимальной – его увеличению.

Активное таяние льдов (что мы и наблюдаем в настоящее время) приводит к тому, что огромная масса пресной, холодной, плотной воды уносится Лабрадорским течением (ЛТ), которое также является холодным морским течением. Траектория течения — между побережьем Канады и Гренландией, устремленное в южном направлении из моря Баффина до Ньюфаундлендской банки. У Ньюфаундленда ЛТ смешивается с тёплым струйным течением Гольфстрим (Г), отклоняя его в сторону Европы. Холодные воды подныривают под Г, то есть происходит процесс опреснения и охлаждения стоковым течением. Когда степень опреснения достигает определенного уровня, то плотность вод ЛТ уменьшается, оно поднимается на поверхность и преграждает дорогу Г, а Гольфстрим — это «печка» Западной Европы.

Второй вывод: прослеживается цепочка климатических событий, которая чередуется потеплениями и таянием шапок полюсов и дальнейшим охлаждением океанических вод, глобальным похолоданием и оледенением.

Давайте разберемся, что представляют собой Гольфстрим. Гольфстрим — система течений, простирающаяся от п-ова Флорида до Скандинавии, Шпицбергена, Баренцева моря и Северного Ледовитого океана. Ширина потока составляет 70–90 км на юге, увеличивается до 100–120 км на широте пролива Хаттерас и охватывает океанские воды до глубины 0,7–0,8 км. Ежегодная тепловая мощность Гольфстрима оценивается 1,4·1015 Дж. Температура на поверхности потока достигает +25 °С в Мексиканском заливе, а его скорость – 6–10 км/ч и уменьшается до 3–4 км/ч у Ньюфаундлендской банки. Теплые воды Гольфстрима обогревают нижние слои атмосферы над океаном, а западные ветры переносят это тепло в Европу.

Температурный режим Гольфстрима в определенной мере связан с Североатлантической осцилляцией (осцилляция — колебания; САО/САК), которая формируется под действием долговременных вариаций солнечной активности и также оказывает существенное влияние на изменение атмосферной циркуляции.

Североатлантическая осцилляция — это непостоянство климата на севере Атлантического океана, что проявляется, прежде всего, в изменении температуры морской поверхности, «…индекс которого оценивается как разность нормированных аномалий приземного давления между станциями Понта Делгада (Азорские о-ва) и Акурейри (Исландия), характеризующих состояние азорского максимума и исландского минимума. Различают положительную фазу Североатлантической корреляции (соотношение, взаимосвязь), когда наблюдается отрицательная аномалия температуры поверхности океана в Лабрадорском, Северо-Атлантическом и Канарском течениях и положительная в Гольфстриме, и отрицательную фазу при обратном положении вещей…». Отрывок из монографии доктора географических наук Нестерова Е. С. “Североатлантическое колебание: атмосфера и океан”, 2013 г.

Североатлантическое колебание является одной из важнейших характеристик крупномасштабной циркуляции атмосферы в северном полушарии. Оно выражено во все сезоны года и проявляется в масштабах от нескольких суток до нескольких столетий. В многочисленных работах US CLIVAR (Climatic Variability and Predictability/Климатическая изменчивость и предсказуемость), показано влияние САК на основные гидрометеорологические поля в атлантико-европейском регионе.

Из интервью с доктором геолого-минералогических наук К.Г. Леви:

“Климатические колебания в Северном полушарии связаны с североатлантической осцилляцией, которая измеряется на 2-х станциях: одна станция находится на Канарских островах, другая — в Исландии. И они (показатели) качаются: то на одном возрастают, то на другом снижаются и наоборот. Сам Гольфстрим тоже то разгоняется, то замедляется, который обогревает Европу. Но были случаи, когда Гольфстрим прекращал двигаться, 10 000 — 11 000 лет назад, когда прекращалось таяние ледников в последнем, сартанском периоде. Под канадским ледниковым щитом существовало озеро, которое называлось по имени исследователя Агассис. Это было огромное озеро пресноводное озеро, которое в один момент выплеснулось в Атлантический океан и остудило его поверхность, и Гольфстрим не мог работать, не стало энергии, чтобы двигаться. Существует и южная осцилляция, которую измеряют в Южном полушарии, оно контролирует Эль-Ниньо (отрицательные значения индекса) и Ла-Ниньо (положительные значения индекса).
Важное значение в климатическом изменении играют стоковые ветры, которые формируются над ледниковыми шапками и стекают в разные стороны в область теплых морей”.

Сущность процесса САК заключается в перераспределении атмосферных масс между Арктикой и субтропической Атлантикой, при этом переход из одной фазы САК в другую вызывает большие изменения в поле ветра, переносах тепла и влаги, в интенсивности, количестве и траекториях штормов и т.д.

Ветровые поверхностные течения, такие как Гольфстрим, перемещают воды из экваториальной части Атлантического океана к северу. Эти воды попутно охлаждаются и, в итоге, за счёт увеличившейся плотности, погружаются ко дну (формируя Североатлантическую глубинную водную массу). Плотные воды на глубинах перемещаются в сторону, противоположную направлению движения ветровых течений. Хотя бо́льшая их часть поднимается обратно к поверхности в районе Южного океана, самые “старые” из них (с транзитным временем около 1600 лет) поднимаются в северной части Тихого океана. Таким образом, между океанскими бассейнами существует постоянное перемешивание, которое уменьшает разницу между ними и объединяет океаны Земли в глобальную систему. Во время движения водные массы постоянно перемещают как энергию (в форме тепла), так и вещество (частицы, растворённые вещества и газы), поэтому термохалинная циркуляция существенно влияет на климат Земли.

Третий вывод: поступление большого количества пресной холодной воды с шапок ледников в океанический конвейер, приводит к замедлению движения последнего, что неминуемо ведет к похолоданию.

Обратите внимание, как всё связано. Только единая цепочка событий приведет человечество к объяснению периодичности процессов на планете.

Рассмотрим следующий блок: извержение вулкана Уайнапутина, выбросы пепла от которого затрудняли проникновение солнечного излучения на обширной территории.

Во второй фазе МЛП извергся вулкан Уайнапутина; взрыв получил индекс VEI-6 по 8-балльной шкале взрывоопасности (VEI — Volcanic Explosivity Index/Показатель вулканической эксплозивности). Выбросы пемзы, лавы, и, в особенности, тефты и пепла, как шатер затмили прохождение потока солнечной инсоляции.

Давайте подытожим выше написанный материал. Климат планеты условно колеблется от похолодания к потеплению. После МЛП наблюдались перепады температур, и, судя по неоспоримому факту — таянию ледников, последнее десятилетие условно назовем периодом потепления (к этому еще вернемся). Стоки опресненной воды с ледников никуда ведь не испаряются, а разбавляют, как мы выяснили, Лабрадорское течение, которое подныривает и охлаждает Гольфстрим, который, теряя силу, замедляется. Вспомните зиму-весну 2017 года в Западной Европе? Замерзали фонтаны во Франции и каналы Венеции, а перед этим — таяние вечных льдов Арктики. Далее этот «циклон» похолодания медленно надвигается на Европейскую часть континента, после чего на Центральную часть России, Сибирь и так далее по кругу.

То есть, на примере МЛП выяснили, что нынешняя климатическая обстановка в мире объяснима, это не наказание свыше, это комплекс космических, атмосферно-гидросферных процессов, контролируемых солнечной активностью.

Из интервью с доктором геолого-минералогических наук К.Г. Леви:

“У меня был знакомый, Георгий Вячеславович Куклин (1935—1999 гг., советский и российский астроном, исследователь Солнца, доктор физико-математических наук (1991), профессор, заслуженный деятель науки Российской Федерации (1999)), который когда-то подсказал, что раз в 22 года солнце переполюсовывается. И как только оно меняет полюса, тот час же начинается перестройка атмосферных потоков. Если в предыдущих 22 годах преобладал западно-восточный перенос, т.е. влажный, теплый, атлантический воздух поступал, то сейчас к нему добавился еще и арктический воздух. Поэтому происходят скачки давления и температуры. И, следовательно, то снега много выпадает, то морозик где-то там ударит, то где-то оттепель зимой, когда ей не положено быть. То есть это всё результат солнечных и земных взаимодействий. В гидрометеорологии существует масса разных параметров, но они все измеряются ну максимум 150 лет. Для решения проблем климата этого крайне недостаточно. Нужны очень длинные ряды — 500-700 лет.

Если рассматривать, например, МЛП, почему было 500 лет холодно? Потому что, возвращусь к солнцу, в солнечной активности есть минимумы. На графиках видно, когда идут длительные потепления, которые связаны с высокой активностью солнца, то большое количество солнечной энергии поступает к поверхности земли. А потом начинается чередование коротких максимумов и минимумов, и вот это сочетание близко стоящих максимумов и минимумов, приводит к общему понижению (охлаждению) температуры. И вот то, что мы сейчас наблюдаем: глобальное потепление — это фикция и афёра политическая, никакого отношения к природе не имеет. Просто одни компании энергопоставляющие валят другие компании. Это чистейшей воды экономическая политика. Ну какое глобальное потепление? Холодно ведь».

Составленная Кириллом Георгиевичем математическая модель до 2050 года, показала, что пик климатических изменений возникнет в 30-х гг.: глобальное похолодание, ослабление электромагнитного поля, которое защищает Землю от галактических лучей, продолжение постепенного остывания ядра Земли.

Виктор Иванович Воронин, доктор биологических наук:

«Климат менялся всю жизнь. И менялся радикальным образом: было и очень холодно, и очень тепло. Так что тема эта не новая. Вся проблема в том, что мы не имеем точной информации о тех периодах времени. Мы не можем сравнить – сейчас лучше, сейчас хуже, сейчас это идёт быстрее или медленнее, поэтому нам нужны очень длинные ряды вглубь веков. Их могут дать геологические источники информации. Там точность – тысячи, сотни тысяч лет, плавающие даты… То, что изучается более точно, это ледовые керны, но там тоже есть ошибка от 2 до 10%, потому что лёд – это плавучее, аморфное вещество и точных годичных слоёв там нет. Деревья имеют точно выраженные годичные кольца: один год – одно кольцо. И можно точно установить, и современные методы дендрохронологии позволяют строить очень длинные шкалы».

Юрий Сергеевич Малышев, кандидат географических наук:

«Когда нам рассказывают о глобальном потеплении, нужно иметь ввиду существенный момент: он заключается в том, что западная наука всё больше и больше становится частью рынка. Часто говорят, что наука – это производство научного товара. Исследования выполняются по заказу, под результат. Уже ни для кого не секрет, что тот крик, который был поднят по поводу озонового экрана – это была примитивная заказуха. Уже давно становится ясным, что приблизительно то же самое происходит и с глобальным потеплением. Публикации, которые имеют обратные выводы либо берут неохотно, либо не берут вообще».

Виталий Валентинович Рябцев, орнитолог, кандидат биологических наук:

«В 60-е годы зима заканчивалась значительно раньше [от ред. речь идет об Иркутской области], чем сейчас. Я прекрасно помню, как каждый год 23 февраля в нашем дворе возникала огромная лужа и играть в хоккей было невозможно. Сейчас ничего подобного нет. Тепло приходит гораздо позднее. Я прекрасно помню, что уже 7 марта шумели ручьи. Сейчас уже ничего подобного много-много лет нет. Месяц май был хорошим теплым месяцем. Мы начинали купаться 15 мая в карьерах на реке Иркут. Сейчас даже подумать об этом страшно. Цветение черемухи и яблонь начиналось 15-20 мая. Я прекрасно это помню. Сейчас намного позднее. А в Нукутском районе я работал, и местные жители мне рассказывали, что в середине мая они купались, а в те годы, когда я там был, там можно было заниматься подледным ловом».

Еще несколько примеров, подтверждающих похолодание. Август 2004 года. Возле японской станции под названием купол Фудзи в Антарктиде зафиксирована рекордно низкая температура -91,2 градуса. В январе 2010 года рекордно низкая температура в восточной Якутии составил -61,5 градуса — это самая низкая отметка во всем Северном полушарии. В том же месяце в 2014 и в 2015 годах замерзли Ниагарский водопад и Гудзон.

Хабибулло Абдусаматов, доктор физико-математических наук:

«Глубокое похолодание не наступит сразу, потому что существует термическая инерция Мирового океана. То есть Мировой океан не только поглощает, но и аккумулирует поступающую солнечную энергию. Термическая инерция Мирового океана равна примерно 20 плюс-минус 8 лет. Таким образом, океан нагреется только через 20 лет после того, как увеличится мощность излучения Солнца, и, наоборот, начнет остывать только после 20 лет.
Шум, вызванный глобальным потеплением, который поднялся во всем мире, был вызван изменением температуры планеты всего на 0,7 градуса за более чем 100-летний период. Но, я хочу особо подчеркнуть, что с 1997 года, уровень углекислого газа в атмосфере растет в том же темпе, что и раньше. В то же время в течение последних 17 лет глобальная температура планеты не растет. У нас происходит стабилизация температур. Это факт. Процесс потепления с 1997 года отсутствует! Мощность излучения Солнца последовательно уменьшается с 1990 года и до сих пор продолжает ускоренно уменьшаться. С 1990 года Солнце больше не греет Землю как прежде.

Однако, образовавшийся длительный дефицит поступающей солнечной энергии, не компенсировался снижением излучаемой Землей в космос собственной тепловой энергии, поскольку неостывшая, благодаря термической инерции океана, Земля излучает тепло в космос в прежних высоких объемах. Это привело к долговременному отрицательному отклонению среднегодового энергетического баланса Земли от равновесного состояния и к соответствующему изменению энергетического состояния Земли как планеты. В результате Земля имеет отрицательный среднегодовой баланс энергии, что приведет к постепенному понижению температуры. В результате уже есть признаки наступления глубокого похолодания. Ну, например, сейчас объявлено о том, что площадь антарктического льда (южный полюс) достигла максимального уровня. Это второй важный показатель. Все говорили о том, что глобальное потепление приведет к повышению уровня океана, затоплению городов. На самом деле уровень Мирового океана в течение последних 15-17 лет практически не поднимается. Это тоже факт».

Елена Петровна Попова, старший научный сотрудник, кафедра математики физфака МГУ:

«Солнечная активность имеет циклический характер. Выделяют несколько циклов с различными периодами и свойствами. Самые известные из них — это 11-летний, 90-летний и 300–400-летний.
Основным результатом нашей работы, вызвавшей такое оживление среди общественности, является утверждение, что в период с 2030 по 2040 годов начнется минимум солнечной магнитной активности. Данный результат был представлен в докладе на конференции Королевского астрономического общества в городе Лландидно (Уэльс).

Модель, объясняющая возникновение глобальных минимумов, основана на процессе генерации магнитного поля в звездах и планетах, который связан с работой механизма динамо. Аналогом действия этого механизма является работа динамо-машины. В отличие от теорий, в которых рассматривается одна волна магнитного поля, в моей теории было рассмотрено наличие двух волн магнитного поля, которые были найдены эмпирически. Моя теоретическая модель была построена на основе фундаментальных механизмов генерации магнитного поля Солнца, а сравнение результатов этой модели проводилось как с массивом наблюдаемых данных для магнитных полей за циклы 21–23, так и с наблюдаемыми данными солнечной активности в 1000-летнем масштабе. На этих масштабах мои модельные расчеты оказались очень близки к характеристикам солнечной магнитной активности. Моя модель объясняет наблюдаемые и прогнозируемые по этим данным процессы, но она была построена независимо от этих данных. Она их именно объясняет и воспроизводит особенности солнечной магнитной активности.

Используя наблюдаемые данные о солнечном магнитном поле, мы сделали прогноз солнечной магнитной активности, подкрепленный построенной нами физической моделью генерации поля, и получили, что в 2030–2040 годах может возникнуть минимум, который будет длиться примерно 30 лет. Если существующие теории о влиянии солнечной активности на климат верны, то этот минимум приведет к значительному похолоданию, аналогичному тому, которое было во время минимума Маундера. Ввиду того, что наш будущий минимум продлится три солнечных цикла — примерно 30 лет, возможно, понижение температуры не будет таким глубоким, как в минимуме Маундера.

В ряде работ показана связь солнечной активности с климатом. Не существует строгого доказательства, что глобальное потепление вызвано активностью человека. За последние 400 000 лет было пять глобальных потеплений и четыре ледниковых периода, как показали исследования дейтерия в Антарктике. Однако даже если деятельность человека и влияет на климат, то можно сказать, что Солнце с новым минимумом дает человечеству дополнительное время, или второй шанс, чтобы человечество привело в порядок свои индустриальные выбросы и приготовилось к циклу 28, когда Солнце снова вернется к нормальному режиму активности».

 

Будущее театра и кино

Будущее театра и кино.

Современные технологии делают театр и кинематограф всё менее востребованными.

Режиссёр вообще может обойтись без актёров и нарисовать уже практически полноценное кино на компьютере.

Объединение кинематографа с технологиями компьютерных игр, 3D-реальностью легко может сделать электронный театр / кинематограф интерактивным. Зритель сможет создавать свой собственный спектакль / фильм, выступать в качестве режиссёра и актёра одновременно, постоянно менять сюжет пьесы, видеть себя как изнутри действа, так и «из зала».

Причём зритель с достаточно хорошим оборудованием сможет делать как ремейки когда-то созданного, так и создавать новые фильмы и спектакли по своему вкусу. Благо цифровых копий фильмов, спектаклей и клипов уже вполне достаточно – на их основе можно быстро комбинировать что-нибудь новое.

В этих условиях театр, чтобы выжить, должен будет перейти в сферу исторической реконструкции, явления достаточно популярного. Т.е., будут устраивать реконструкции античных и средневековых театральных представлений, ставить пьесы индейцев майя и воспроизводить постановки МХТ Серебряного века, Большого театра разных эпох и пр…Но тут будет скорее востребован радикальный традиционализм.

Зависимость альтернативной энергетики от климата и рельефа – 2

Зависимость альтернативной энергетики от климата и рельефа – 2.

Эффективна или неэффективна солнечная или ветряная энергетика, нужно решать в каждой отдельной географической точке, с учётом местного климата и рельефа местности. Желающий установить у себя солнечные батареи или ветряк, должен вначале узнать количество солнечных дней, интенсивность излучения, особенность дующих в этой местности ветров.

А потом сопоставить эти данные с собственными потребностями в электроэнергии и возможностями оборудования.

На пересечённой местности возникает ещё больше вопросов, например, насколько возведение чего –либо здесь безопасно с точки зрения оползней, селей и пр.. Нужный уровень освещённости и продуваемости может быть в малопригодных местах…

Поэтому одному условному фермеру использование альтернативных источников энергии может оказаться полезным, а для его соседа – бессмысленным. Нужно также учитывать особенности погоды в разное время года, сочетать альтернативную энергетику с другими её видами.

К тому же климат и микроклимат подвержены переменам. И фанат альтернативной энергетики должен быть (по крайней мере, теоретически) быть готовым к переселению.

Квантовая криптография

Квантовая криптография

Первоначальная публикация — в «Википедии»https://ru.wikipedia.org/wiki/Квантовая_криптография
От редакции — квантовая телефония, компьютерная техника и пр. может стать важными элементами элитного сегмента неофеодальной техники. Тогда как менее элитные люди будут пользоваться изобретениями прошлых эпох, такими, как радиосвязь

Квантовая криптография — метод защиты коммуникаций, основанный на принципах квантовой физики. В отличие от традиционной криптографии, которая использует математические методы, чтобы обеспечить секретность информации, квантовая криптография сосредоточена на физике, рассматривая случаи, когда информация переносится с помощью объектов квантовой механики. Процесс отправки и приёма информации всегда выполняется физическими средствами, например, при помощи электронов в электрическом токе, или фотонов в линиях волоконно-оптической связи. Подслушивание может рассматриваться как изменение определённых параметров физических объектов — в данном случае, переносчиков информации.

Технология квантовой криптографии опирается на принципиальную неопределённость поведения квантовой системы, выраженную в принципе неопределённости Гейзенберга — невозможно одновременно получить координаты и импульс частицы, невозможно измерить один параметр фотона, не исказив другой.

Используя квантовые явления можно спроектировать и создать такую систему связи, которая всегда может обнаруживать подслушивание. Это обеспечивается тем, что попытка измерения взаимосвязанных параметров в квантовой системе вносит в неё нарушения, разрушая исходные сигналы, а значит, по уровню шума в канале легитимные пользователи могут распознать степень активности перехватчика.

История возникновения

Впервые идея защиты информации с помощью квантовых объектов была предложена Стивеном Визнером в 1970 году. Спустя десятилетие Чарльз Беннет (IBM) и Жиль Брассар (Монреальский университет), знакомые с работой Визнера, предложили передавать секретный ключ с использованием квантовых объектов. В 1984 году они предположили возможность создания фундаментально защищённого канала с помощью квантовых состояний. После этого ими была предложена схема (BB84), в которой легальные пользователи (Алиса и Боб) обмениваются сообщениями, представленными в виде поляризованных фотонов, по квантовому каналу.

Злоумышленник (Ева), пытающийся исследовать передаваемые данные, не может произвести измерение фотонов без искажения текста сообщения. Легальные пользователи по открытому каналу сравнивают и обсуждают сигналы, передаваемые по квантовому каналу, тем самым проверяя их на возможность перехвата. Если ими не будет выявлено никаких ошибок, то переданную информацию можно считать случайно распределённой, случайной и секретной, несмотря на все технические возможности, которые может использовать криптоаналитик.

Первое устройство квантовой криптографии

Первая квантово-криптографическая схема. Система состоит из квантового канала и специального оборудования на обоих концах схемы.

Первая работающая квантово-криптографическая схема была построена в 1989 году в Исследовательском центре компании IBM Беннетом и Брассаром. Данная схема представляла собой квантовый канал, на одном конце которого был передающий аппарат Алисы, на другом принимающий аппарат Боба. Оба аппарата были размещены на оптической скамье длиной около 1 м, в светонепроницаемом кожухе размерами 1,5 × 0,5 × 0,5 м. Управление происходило с помощью компьютера, в который были загружены программные представления легальных пользователей и злоумышленника.

Сохранность тайны передаваемых данных напрямую зависит от интенсивности вспышек света, используемых для передачи. Слабые вспышки, хоть и делают трудным перехват сообщений, все же приводят к росту числа ошибок у легального пользователя, при измерении правильной поляризации. Повышение интенсивности вспышек значительно упрощает перехват путём расщепления начального одиночного фотона (или пучка света) на два: первого по-прежнему направленному легальному пользователю, а второго анализируемого злоумышленником. Легальные пользователи могут исправлять ошибки с помощью специальных кодов, обсуждая по открытому каналу результаты кодирования.

Но всё-таки при этом часть информации попадает к криптоаналитику. Тем не менее, легальные пользователи Алиса и Боб, изучая количество выявленных и исправленных ошибок, а также интенсивность вспышек света, могут дать оценку количеству информации, попавшей к злоумышленнику.

Простейший алгоритм генерации секретного ключа (BB84)

Схема ВВ84 работает следующим образом. Вначале отправитель (Алиса) производит генерацию фотонов со случайной поляризацией, выбранной из 0, 45, 90 и 135°. Получатель (Боб) принимает эти фотоны, затем для каждого выбирает случайным образом способ измерения поляризации, диагональный или перпендикулярный. Затем по открытому каналу сообщает о том, какой способ он выбрал для каждого фотона, не раскрывая при этом самих результатов измерения. После этого Алиса по тому же открытому каналу сообщает, правильный ли был выбран вид измерений для каждого фотона. Далее Алиса и Боб отбрасывают те случаи, когда измерения Боба были неверны. Если не было перехвата квантового канала, то секретной информацией или ключом и будут оставшиеся виды поляризации. На выходе будет последовательность битов: фотоны с горизонтальной или 45°-й поляризацией принимаются за двоичный «0», а с вертикальной или 135°-й поляризацией — за двоичную «1». Этот этап работы квантово-криптографической системы называется первичной квантовой передачей.

Алиса посылает фотоны, имеющие одну из четырёх возможных поляризаций, которую она выбирает случайным образом.

Для каждого фотона Боб выбирает случайным образом тип измерения: он изменяет либо прямолинейную поляризацию (+), либо диагональную (х).

Боб записывает результаты изменения и сохраняет в тайне.

Боб открыто объявляет, какого типа измерения он проводил, а Алиса сообщает ему, какие измерения были правильными.

Алиса и Боб сохраняют все данные, полученные в тех случаях, когда Боб применял правильное измерение. Эти данные затем переводятся в биты (0 и 1), последовательность которых и является результатом первичной квантовой передачи.

Следующим этапом очень важно оценить попытки перехватить информацию в квантово-криптографическом канале связи. Это производится по открытому каналу Алисой и Бобом путём сравнения и отбрасывания подмножеств полученных данных случайно ими выбранных. Если после такого сравнения будет выявлен перехват, то Алиса и Боб должны будут отбросить все свои данные и начать повторное выполнение первичной квантовой передачи. В противном случае они оставляют прежнюю поляризацию. Согласно принципу неопределённости, криптоаналитик (Ева) не может измерить как диагональную, так и прямоугольную поляризацию одного и того же фотона. Даже если им будет произведено измерение для какого-либо фотона и затем этот же фотон будет переслан Бобу, то в итоге количество ошибок намного увеличится, и это станет заметно Алисе. Это приведет к тому, что Алиса и Боб будут полностью уверены в состоявшемся перехвате фотонов. Если расхождений нет, то биты, использованные для сравнения, отбрасываются, ключ принимается. С вероятностью {\displaystyle 1-2^{-k}} (где k — число сравненных битов) канал не прослушивался.

Если недоброжелатель может не только прослушивать основной канал «Алиса → Боб», но и может фальсифицировать работу открытого канала Боб → Алиса, то вся схема рушится (Man-In-The-Middle).

Описанный алгоритм носит название протокола квантового распределения ключа BB84. В нём информация кодируется в ортогональные квантовые состояния. Помимо использования ортогональных состояний для кодирования информации, можно использовать и неортогональные состояния (например, протокол B92).

Алгоритм Беннета

В 1991 году Чарльзом Беннетом был предложен следующий алгоритм для выявления искажений в переданных по квантовому каналу данных:

  • Отправитель и получатель заранее оговаривают произвольность расположения битов в строках, что определяет произвольный характер положения ошибок.
  • Все строки разбиваются на блоки длины k. Где k выбирается так, чтобы минимизировать вероятность ошибки.
  • Отправитель и получатель определят четность каждого блока, и сообщают её друг другу по открытому каналу связи. После этого в каждом блоке удаляют последний бит.
  • Если четность двух каких-либо блоков оказалось различной, отправитель и получатель производят итерационный поиск неверных битов и исправляют их.
  • Затем весь алгоритм выполняется заново для другого (большего) значения k. Это делается для того, чтобы исключить ранее незамеченные кратные ошибки.
  • Чтобы определить все ли ошибки были обнаружены, проводится псевдослучайная проверка. Отправитель и получатель открыто сообщают о произвольной перестановке половины бит в строках, а затем вновь открыто сравнивают четности (Если строки различны, четности обязаны не совпадать с вероятностью 0,5). Если четности отличаются, отправитель и получатель производят двоичный поиск и удаляют неверные биты.
  • Если различий не наблюдается, после n итераций отправитель и получатель будут иметь одинаковые строки с вероятностью ошибки 2-n.

Физическая реализация системы

Рассмотрим схему физической реализации квантовой криптографии[1]. Слева находится отправитель, справа — получатель. Для того, чтобы передатчик имел возможность импульсно варьировать поляризацию квантового потока, а приёмник мог анализировать импульсы поляризации, используются ячейки Поккельса. Передатчиком формируется одно из четырёх возможных состояний поляризации. На ячейки данные поступают в виде управляющих сигналов. Для организации канала связи обычно используется волокно, а в качестве источника света берут лазер.

На стороне получателя после ячейки Поккельса расположена кальцитовая призма, которая должна расщеплять пучок на две составляющие, улавливаемые двумя фотодетекторами (ФЭУ), а те, в свою очередь, измеряют ортогональные составляющие поляризации. Вначале необходимо решить проблему интенсивности передаваемых импульсов квантов, возникающую при их формировании. Если в импульсе содержится 1000 квантов, существует вероятность того, что 100 из них будут отведены криптоаналитиком на свой приёмник. После чего, проводя анализ открытых переговоров, он сможет получить все необходимые ему данные. Из этого следует, что идеален вариант, когда в импульсе количество квантов стремится к одному. Тогда любая попытка перехватить часть квантов неизбежно изменит состояние всей системы и соответственно спровоцирует увеличение числа ошибок у получателя. В этой ситуации следует не рассматривать принятые данные, а заново повторить передачу. Однако, при попытках сделать канал более надёжным, чувствительность приёмника повышается до максимума, и перед специалистами встаёт проблема «темнового» шума. Это означает, что получатель принимает сигнал, который не был отправлен адресантом. Чтобы передача данных была надёжной, логические нули и единицы, из которых состоит двоичное представление передаваемого сообщения, представляются в виде не одного, а последовательности состояний, что позволяет исправлять одинарные и даже кратные ошибки.

Для дальнейшего увеличения отказоустойчивости квантовой криптосистемы используется эффект Эйнштейна — Подольского — Розена, возникающий в том случае, если сферическим атомом были излучены в противоположных направлениях два фотона. Начальная поляризация фотонов не определена, но в силу симметрии их поляризации всегда противоположны. Это определяет тот факт, что поляризацию фотонов можно узнать только после измерения. Криптосхема на основе эффекта Эйнштейна — Подольского — Розена, гарантирующая безопасность пересылки, была предложена Экертом. Отправителем генерируется несколько фотонных пар, после чего один фотон из каждой пары он откладывает себе, а второй пересылает адресату. Тогда если эффективность регистрации около единицы и на руках у отправителя фотон с поляризацией «1», то у получателя будет фотон с поляризацией «0» и наоборот. То есть легальные пользователи всегда имеют возможность получить одинаковые псевдослучайный последовательности. Но на практике оказывается, что эффективность регистрации и измерения поляризации фотона очень мала.

Практические реализации системы

В 1989 году Беннет и Брассар в Исследовательском центре IBM построили первую работающую квантово-криптографическую систему. Она состояла из квантового канала, содержащего передатчик Алисы на одном конце и приёмник Боба на другом, размещённые на оптической скамье длиной около метра в светонепроницаемом полутораметровом кожухе размером 0,5 × 0,5 м. Собственно квантовый канал представлял собой свободный воздушный канал длиной около 32 см. Макет управлялся от персонального компьютера, который содержал программное представление пользователей Алисы и Боба, а также злоумышленника. В том же году передача сообщения посредством потока фотонов через воздушную среду на расстояние 32 см с компьютера на компьютер завершилась успешно. Основная проблема при увеличении расстояния между приёмником и передатчиком — сохранение поляризации фотонов. На этом основана достоверность способа.

Созданная при участии Женевского университета компания GAP-Optique под руководством Николаса Гисина совмещает теоретические исследования с практической деятельностью. Первым результатом этих исследований стала реализация квантового канала связи с помощью оптоволоконного кабеля длинной 23 км, проложенного по дну озера и соединяющего Женеву и Нион. Тогда был сгенерирован секретный ключ, уровень ошибок которого не превышал 1,4 %. Но все-таки огромным недостатком этой схемы была чрезвычайно малая скорость передачи информации. Позже специалистам этой фирмы удалось передать ключ на расстояние 67 км из Женевы в Лозанну с помощью почти промышленного образца аппаратуры. Но и этот рекорд был побит корпорацией Mitsubishi Electric, передавшей квантовый ключ на расстояние 87 км, правда, на скорости в один байт в секунду.

Активные исследования в области квантовой криптографии ведут IBM, GAP-Optique, MitsubishiToshibaНациональная лаборатория в Лос-АламосеКалифорнийский технологический институт, молодая компания MagiQ и холдинг QinetiQ, поддерживаемый британским министерством обороны. В частности, в национальной лаборатории Лос-Аламоса была разработана и начала широко эксплуатироваться опытная линия связи, длиной около 48 километров. Где на основе принципов квантовой криптографии происходит распределение ключей, и скорость распределения может достигать несколько десятков кбит/с.

В 2001 году Эндрю Шилдс и его коллеги из TREL и Кембриджского университета создали диод, способный испускать единичные фотоны. В основе нового светодиода лежит «квантовая точка» — миниатюрный кусочек полупроводникового материала диаметром 15 нм и толщиной 5 нм, который может при подаче на него тока захватывать лишь по одной паре электронов и дырок. Это дало возможность передавать поляризованные фотоны на большее расстояние. В ходе экспериментальной демонстрации удалось передать зашифрованные данные со скоростью 75 Кбит/с — при том, что более половины фотонов терялось.

В Оксфордском университете ставятся задачи повышения скорости передачи данных. Создаются квантово-криптографические схемы, в которых используются квантовые усилители. Их применение способствует преодолению ограничения скорости в квантовом канале и, как следствие, расширению области практического применения подобных систем.

В Университете Джона Хопкинса на квантовом канале длиной 1 км построена вычислительная сеть, в которой каждые 10 минут производится автоматическая подстройка. В результате этого, уровень ошибки снижен до 0,5 % при скорости связи 5 кбит/с.

Министерством обороны Великобритании поддерживается исследовательская корпорация QinetiQ, являющаяся частью бывшего британского агентства DERA (Defence Evaluation and Research Agency), которая специализируется на неядерных оборонных исследованиях и активно совершенствует технологию квантового шифрования.

Исследованиями в области квантовой криптографии занимается американская компания Magiq Technologies из Нью-Йорка, выпустившая прототип коммерческой квантовой криптотехнологии собственной разработки. Основной продукт Magiq — средство для распределения ключей (quantum key distribution, QKD), которое названо Navajo (по названию племени индейцев Навахо, язык которых во время Второй мировой войны американцы использовали для передачи секретных сообщений, поскольку за пределами США его никто не знал). Navajo способен в реальном времени генерировать и распространять ключи средствами квантовых технологий и предназначен для обеспечения защиты от внутренних и внешних злоумышленников.

В октябре 2007 года на выборах в Швейцарии были повсеместно использованы квантовые сети, начиная избирательными участками и заканчивая датацентром ЦИК. Была использована техника, которую ещё в середине 90-х в Университете Женевы разработал профессор Николя Жизен. Также одним из участников создания такой системы была компания Id Quantique.

В 2011 году в Токио прошла демонстрация проекта «Tokyo QKD Network», в ходе которого разрабатывается квантовое шифрование телекоммуникационных сетей. Была проведена пробная телеконференция на расстоянии в 45 км. Связь в системе идёт по обычным оптоволоконным линиям. В будущем предполагается применение для мобильной связи.

Квантовый криптоанализ

 

Частотный спектр в оптическом канале квантово-криптографической системы.

Широкое распространение и развитие квантовой криптографии не могло не спровоцировать появление квантового криптоанализа, который в ряде случаев обладает, согласно теории, преимуществами перед обычным. Рассмотрим, например, всемирно известный и распространенный в наши дни алгоритм шифрования RSA (1977). В основе этого шифра лежит идея того, что на простых компьютерах невозможно решить задачу разложения очень большого числа на простые множители, ведь данная операция потребует астрономического времени и экспоненциально большого числа действий. Другие теоретико-числовые методы криптографии могут быть основаны на проблеме дискретного логарифмирования. Для решения этих двух проблем был разработан квантовый алгоритм Шора (1994), позволяющий найти за конечное и приемлемое время все простые множители больших чисел или решить задачу логарифмирования, и, как следствие, взломать шифры RSA и ECC. Поэтому создание достаточно крупной квантовой криптоаналитической системы является плохой новостью для RSA и некоторых других асимметричных систем. Необходимо только создание квантового компьютера, способного исполнить необходимый алгоритм.

По состоянию на 2012 год наиболее продвинутые квантовые компьютеры смогли разложить на множители числа 15[2] (в 150 тыс. попыток верный ответ был получен в половине случаев, в соответствии с алгоритмом Шора[3]) и 21.

Уязвимость реализаций квантовой системы

В 2010 году учёные успешно опробовали[4][5] один из возможных способов атаки, показав принципиальную уязвимость двух реализаций криптографических систем, разработанных компаниями ID Quantique и MagiQ Technologies[6]. И уже в 2011 году работоспособность метода была проверена в реальных условиях эксплуатации, на развёрнутой в Национальном университете Сингапура системе распространения ключей, которая связывает разные здания отрезком оптоволокна длиной в 290 м.

В эксперименте использовалась физическая уязвимость четырёх однофотонных детекторов (лавинных фотодиодов), установленных на стороне получателя (Боба). При нормальной работе фотодиода приход фотона вызывает образование электронно-дырочной пары, после чего возникает лавина, а результирующий выброс тока регистрируется компаратором и формирователем импульсов. Лавинный ток «подпитывается» зарядом, хранимым небольшой ёмкостью (≈ 1,2 пФ), и схеме, обнаружившей одиночный фотон, требуется некоторое время на восстановление (~ 1 мкс).

Если на фотодиод подавать такой поток излучения, когда полная перезарядка в коротких промежутках между отдельными фотонами будет невозможна, амплитуда импульса от одиночных квантов света может оказаться ниже порога срабатывания компаратора.

В условиях постоянной засветки лавинные фотодиоды переходят в «классический» режим работы и выдают фототок, пропорциональный мощности падающего излучения. Поступление на такой фотодиод светового импульса с достаточно большой мощностью, превышающей некое пороговое значение, вызовет выброс тока, имитирующий сигнал от одиночного фотона. Это и позволяет криптоаналитику (Еве) манипулировать результатами измерений, выполненных Бобом: она «ослепляет» все его детекторы с помощью лазерного диода, который работает в непрерывном режиме и испускает свет с круговой поляризацией, и по мере надобности добавляет к этому линейно поляризованные импульсы. При использовании четырёх разных лазерных диодов, отвечающих за все возможные типы поляризации (вертикальную, горизонтальную, ±45˚), Ева может искусственно генерировать сигнал в любом выбранном ею детекторе Боба.

Опыты показали, что схема взлома работает очень надёжно и даёт Еве прекрасную возможность получить точную копию ключа, переданного Бобу. Частота появления ошибок, обусловленных неидеальными параметрами оборудования, оставалась на уровне, который считается «безопасным».

Однако, устранить такую уязвимость системы распространения ключей довольно легко. Можно, к примеру, установить перед детекторами Боба источник одиночных фотонов и, включая его в случайные моменты времени, проверять, реагируют ли лавинные фотодиоды на отдельные кванты света.

Plug & Play

Практически все квантово-оптические криптографические системы сложны в управлении и с каждой стороны канала связи требуют постоянной подстройки. На выходе канала возникают беспорядочные колебания поляризации ввиду воздействия внешней среды и двойного лучепреломления в оптоволокне. Но недавно[когда?] была сконструирована[кем?] такая реализация системы, которую можно назвать Plug and Play («подключай и работай»). Для такой системы не нужна подстройка, а только синхронизация. Система построена на использовании зеркала Фарадея, которое позволяет избежать двойного луча преломления и, как следствие, не требует регулировки поляризации. Это позволяет пересылать криптографические ключи по обычным телекоммуникационным системам связи. Для создания канала достаточно лишь подключить приёмный и передающий модули и провести синхронизацию.

Перспективы развития

Сейчас одним из самых важных достижений в области квантовой криптографии является то, что ученые смогли показать возможность передачи данных по квантовому каналу со скоростью до единиц Мбит/с. Это стало возможно благодаря технологии разделения каналов связи по длинам волн и их единовременного использования в общей среде. Что кстати позволяет одновременное использование как открытого, так и закрытого канала связи. Сейчас[уточнить] в одном оптическом волокне возможно создать около 50 каналов. Экспериментальные данные позволяют сделать прогноз на достижение лучших параметров в будущем:

  • достижение скорости передачи данных по квантовому каналу связи в 50 Мбит/с, при этом единовременные ошибки не должны будут превышать 4 %;
  • создание квантового канала связи длиной более 100 км;
  • организация десятков подканалов при разделении по длинам волн.

На данном этапе квантовая криптография только приближается к практическому уровню использования. Диапазон разработчиков новых технологий квантовой криптографии охватывает не только крупнейшие мировые институты, но и маленькие компании, только начинающие свою деятельность. И все они уже способны вывести свои проекты из лабораторий на рынок. Все это позволяет сказать, что рынок находится на начальной стадии формирования, когда в нём могут быть на равных представлены и те и другие.

Примечания

  1. Семёнов Ю. А. «Телекоммуникационные технологии»;
  2. Scientists are getting closer to a quantum computer — here’s why it matters / Vox, April 9, 2014 (англ.) «In 2012, a UC Santa Barbara quantum computer made up of four qubits factored the number 15 (its factors are 3 and 5).»
  3. «UCSB Researchers Demonstrate That 15=3×5 About Half of the Time » — UC Santa Barbara News Release
  4. Nature Communicaion «Perfect eavesdropping on a quantum cryptography system» : [1];
  5. Nature Communicaion «Full-field implementation of a perfect eavesdropper on a quantum cryptography system, June 2011» : [2];
  6. http://www.securitylab.ru/news/397300.php08.2010

Литература

Килин С. Я., Хорошко Д. Б., Низовцев А. П. «Квантовая криптография: идеи и практика»;

  • Килин С. Я.«Квантовая информация / Успехи Физических Наук.» — 1999. — Т. 169. — C. 507—527. [3];
  • Robert Malaney .«Технологии, основанные на принципе ULV (unconditional location verification)» : [4][5];
  • Computerworld Россия, № 37, 2007 [6];
  • Красавин В.«Квантовая криптография».
  • Румянцев К. Е.Плёнкин А. П.Экспериментальные испытания телекоммуникационной сети с интегрированной системой квантового распределения ключей // Телекоммуникации. 2014. № 10. С. 11 − 16.
  • Плёнкин А. П.Использование квантовых ключей для шифрования сетевого соединения // Десятая ежегодная научная конференция студентов и аспирантов базовых кафедр Южного научного центра РАН: Тезисы докладов (г. Ростов-на-Дону, 14 − 29 апреля 2014 г.). — Ростов н/Д: Изд-во ЮНЦ РАН, 2014. — 410 с. — С. 81 − 82.
  • Плёнкин А. П.Использование квантового ключа для защиты телекоммуникационной сети // Технические науки — от теории к практике. 2013. № 28. — С. 54-58.
  • Румянцев К. Е., Плёнкин А. П., Синхронизация системы квантового распределения ключа в режиме однофотонной регистрации импульсов для повышения защищенности. // Радиотехника. . — 2015. — № 2. — C. 125—134
  • Плёнкин А. П., Румянцев К. Е., Синхронизация системы квантового распределения ключа при использовании фотонных импульсов для повышения защищённости // Известия ЮФУ. Технические науки. — 2014. — № 8, — № 157. — С. 81-96.
  • Румянцев К. Е., Плёнкин А. П., Безопасность режима синхронизации системы квантового распределения ключей // Известия ЮФУ. Технические науки. — 2015. Т. № 5,- № 166. — С. 135—153.

 

Чем объясняется плачевное состояние некоторых этносов

Плачевное состояние некоторых этносов объясняется тем, что в их рамках идентичность была привязана к определённому укладу жизни, социальная мобильность плохо сочеталась с идентичностью. При этом стать представителем более статусных этносов было не слишком трудно.