Ny Teknik publicerade i veckan en kort artikel om ett potentiellt revolutionerande framdrivningssystem för rymdfarkoster, kallat Emdrive. Artikeln handlar om att det amerikanska forskningsinstitutet DARPA utreder potentialen hos Emdrive, trots att idén bakom framdrivningssystemet har kritiserats för att vara fysikaliskt omöjlig. Hur hänger det här ihop? Vad är det Emdrive påstås kunna göra, och varför är det så omöjligt? Det tänkte jag försöka förklara, men först behövs kanske en liten mekanik-repetition.
Motkraft, rörelsemängd och reaktionsmassa
Tänk dig att du befinner dig på en tom skridskobana med väldigt blank is. Tyvärr har du inte dina skridskor på dig utan ett par riktigt hala dansskor, så du får inget som helst fäste på isen - ytan är friktionsfri. Kan du gå till kanten av skridskobanan?
Intuitivt säger nog de flesta av oss nej, vilket är helt rätt. För att vi ska börja röra oss, alltså accelerera, krävs det en kraft. På ett normal underlag skapas den kraften genom att vi skjuter ifrån mot marken - vi ger då upphov till en kraft som verkar på marken och marken påverkar oss med en lika stor kraft i motsatt riktning. Detta är helt i enlighet med Newtons tredje lag, som säger att för varje kraft finns en lika stor och motsatt motkraft. Det är också i enlighet med en annan fysikalisk lag som säger att rörelsemängden, alltså massan gånger hastigheten, är konstant i ett system som inte påverkas av några yttre krafter. Du får en viss rörelsemängd när du börjar gå, och planeten Jorden får en lika stor rörelsemängd i motsatt riktning (vilket inte kommer att märkas - eftersom Jordens massa är så mycket större än din blir förändringen i dess hastighet väldigt liten).
På vår friktionsfria skridskobana kan vi emellertid inte skjuta ifrån mot marken, så det blir ingen motkraft i riktningen mot kanten på skridskobanan (det finns ju alltid en kraft på oss mot jordens mittpunkt som ger upphov till andra motkrafter, men de hjälper oss inte i det här fallet). Tänk dig istället att vi har nåt tungt föremål med oss - kanske en sån där trägrej med handtag som barn kan hålla sig i när de ska lära sig åka skridskor? Om du knuffar iväg den i motsatt riktning mot den du vill flytta dig själv i så har du ju utövat en kraft på den och den har fått en rörelsemängd. Ska Newtons tredje lag och rörelsemängdens bevarande fortfarande gälla - och det gör de - måste träklumpen då utöva en motkraft på dig och du måste få en lika stor rörelsemängd i motsatt riktning. Därmed kan du ta dig till kanten på skridskobanan.
Vad har det här med rymden att göra? Om man vill att en rymdfarkost av något slag ska accelerera hamnar man i samma läge som på skridskobanan - det finns inget man kan skjuta ifrån mot. För att lösa detta har man med sig stora mängder så kallad reaktionsmassa, som man kan skjuta iväg i motsatt riktning mot den man själv vill röra sig i. Tyvärr innebär detta att man måste ha med sig en försvarlig mängd reaktionsmassa från Jorden, vilket gör uppskjutningen besvärligare. Reaktionsmassan kan dessutom ta slut. Det är detta som Emdrive försöker lösa.
Tanken med Emdrive
För att förstå tanken med Emdrive behöver man känna till två andra fysikaliska fenomen, nämligen strålningstryck och grupphastighet. Strålningstryck innebär att elektromagnetisk strålning, som mikrovågor eller ljus, utövar en kraft på föremål det träffar. I vardagliga situationer är den här kraften för liten för att märkas, men med intensivt ljus kan man faktiskt flytta på små föremål - som den optiska pincetten som kan lyfta celler och som belönas med Nobelpris i år.
Grupphastighet har också med elektromagnetisk strålning att göra. När man vill leda strålning till en specifik punkt använder man ofta en vågledare, ett rör av metall som styr strålningen i rätt riktning. Ett sådant rör påverkar inte bara riktningen på de elektromagnetiska vågorna, utan också hur fort den energi de bär med sig färdas. Ljuset i sig färdas alltid med en konstant hastighet, men man kan visa att energin i strålningen (och eventuellt informationsinnehåll, om det till exempel är en radiovåg) färdas med en lägre hastighet som beror på vågledarens form och storlek och på strålningens våglängd.
Idén med Emdrive är att konstruera en vågledare för mikrovågor på ett sådant sätt att grupphastigheten är större i ena änden än i den andra. I ändarna på vågledaren placerar man reflekterande metallskivor. Strålningstrycket skulle då, enligt Emdrives uppfinnare, bli högre i den ända av vågledaren där grupphastigheten är högre. Det skulle i sin tur leda till en större kraft i ena riktningen än i den andra, vilket Emdrive-uppfinnarna hävdar skulle få hela vågledaren att börja röra på sig.
Invändningarna mot Emdrive
Efter vår diskussion av motkrafter och rörelsemängder ovan så är det inte konstigt om Emdrive-konstruktionen får oss att höja på ögonbrynen. Om satt i nån sorts farkost på vår friktionsfria skridskobana skulle vi väl inte kunna sätta fart på den genom att trycka på väggarna? Det är, i ett nötskal, den mest fundamentala kritiken mot Emdrive - själva idén bortser från Newtons tredje lag. Från uppfinnarnas sida försöker man förklara det hela med att det blir annorlunda för att ljus rör sig i relativistiska hastigheter, så man måste betrakta ljuset och vågledaren som två separata system (eller som de själva formulerar det, vågledaren plus strålning utgör ett öppet system). Tyvärr kan jag inte göra nån grundligare utvärdering av det påståendet eftersom de inte egentligen härleder det eller förklarar hur de menar i sina egna artiklar. Det finns också en del andra konstigheter i deras teori, exempelvis ett väldigt märkligt resonemang kring kraft och acceleration som enligt dem leder till att man inte kan mäta på systemet i en statisk experimentuppställning.
Det starkaste argumentet hittills har ändå varit att man i experiment med systemet faktiskt mätt upp en resulterande kraft, om än en liten sådan. Emellertid har de resultaten också sina kritiker, som pekar på en studie av Emdrive från universitetet i Dresden. Där insåg man att den resulterande kraften var oförändrad även när man minskade intensiteten på strålningen i vågledaren, vilket inte borde inträffa. När man fortsatte undersökningen hittade man en felkälla, nämligen interaktion mellan Jordens magnetfält och kablarna som försåg testutrustningen och Emdriven med ström. Den här interaktionen ger upphov till en kraft som i normala fall är försumbar, men som i Emdrive-fallet var tillräckligt för att ge helt fel resultat. När man skärmade av kablarna bättre för att minska interaktionen lyckades man nämligen inte mäta upp nån resulterande kraft från Emdrive.
Det verkar som om Newtons tredje lag klarar sig ett tag till. Emdrive-teorin är lite för bra för att vara sann.
söndag 11 november 2018
lördag 6 oktober 2018
En Nobel-spådom
Så har vi fått reda på vilka årets Nobelpristagare är - utom i ekonomi förstås, men personligen är jag mest intresserad av fysikpriset. Som bekant delas det i år av tre personer, hälften går till Arthur Ashkin för utvecklandet av den optiska pincetten och andra hälften till Gérard Mourou och Donna Strickland för deras metod att alstra högintensiva, korta laserpulser. Båda upptäckterna är av den sorten som leder vidare till andra upptäckter eftersom de möjliggör nya sätt att studera olika fenomen. Som vanligt är det väldigt intressant, och som vanligt är Kungliga Vetenskapsakademins populärvetenskapliga sammanfattning läsvärd.
Emellertid har det blivit en del uppmärksamhet kring en annan aspekt: Donna Strickland är den tredje kvinnan som fått ett Nobelpris i fysik under de knappt 120 år priset delats ut.
Min Nobel-spådom är att vi kommer att få se den fjärde, femte och sjätte kvinnliga Nobelpristagaren i fysik inom de närmaste tolv åren.
Nej, jag pratar inte om kvotering. Jag pratar om att Nobelprisen helt enkelt börjar komma ikapp de förändringar i samhället som gjort att kvinnor och män fått mer jämlika förutsättningar inom akademin.
Tänk på hur mycket Nobelprisen släpar efter de upptäkter de belönar. Årets Nobelpris handlar om upptäkter som gjordes 1985 (pulslasern) och 1986 (optisk pincett). Donna Strickland är 59, ungefär jämnårig med många av de kvinnliga professorer jag själv träffat på under min tid i akademin. Även om jag förstått att deras karriärer inte direkt varit nån dans på rosor så är det ett faktum att de delvis vuxit upp och inlett sina karriärer under 60- och 70-talen - en period då samhällsutvecklingen, och kanske framför allt andravågsfeminismens inflytande, medförde stora förändringar i synen på kvinnor på arbetsmarknaden över huvud taget.
Nobelprisen kommer alltså inom kort med nödvändighet att börja belöna upptäkter som gjorts efter jämställdhetens senaste stora genombrott i Europa och USA (som trots allt är de regioner som genererat flest Nobelpristagare hittills). Samtidigt börjar vi som samhälle röra oss bort från idén om att forskningsframsteg är beroende av en ensam, genial forskare och mot den mer verklighetsnära insikten om att forskning faktiskt oftast utförs i grupp. Min gissning är att dessa två strömningar tillsammans kommer att leda till en större andel kvinnliga pristagare i framtiden.
Tidigare kvinnliga Nobelpristagare:
Den första (1903) var Marie Curie som forskade inom radioaktivitet och joniserande strålning och delade priset med sin make Pierre Curie och kollegan Henri Bequerel. Enligt uppgift hade Nobelkommittén först inte tänkt inkludera madame Curie, men matematikern Gösta Mittag-Leffler (bror till författaren Ann-Charlotte Leffler, och för övrigt involverad när Sonja Kovalevskaja fick sin välförtjänta professur i matematik, men det är en annan historia) skvallrade för Pierre Curie, som insisterade på att hans hustrus insatser också skulle belönas.
Den andra kvinnliga Nobelpristagaren i fysik (1963) var teoretikern Maria Goeppert Mayer, som inte är lika känd men som man kan läsa mer om i en utmärkt artikel i Physics Today som publicerades nyligen. Där får man bland annat veta att det trots hennes exceptionella arbete dröjde 30 år efter hennes disputation innan hon fick en fast, betald tjänst. Vid flera tillfällen under sin karriär forskade hon utan både anställning och lön, vilket var möjligt delvis just för att hon var teoretiker och därmed inte behövde något laboratorium.
(Sen finns det ju de andra. Det har blivit lite av en sport bland fysiker med intresse för ämnets historia att fundera ut vilka kvinnor ur det förflutna som hade fått ett Nobelpris om de varit verksamma idag, men som blev utan på grund av de tid de levde i. Det första namn som nämns brukar vara Lise Meitner, som i så fall antagligen borde ha delat priset med Otto Hahn 1944, tätt följt av Emmy Noether. Samt Jocelyn Bell Burnell, vars handledare fick Nobelpris för arbete hon varit med om att genomföra.)
Emellertid har det blivit en del uppmärksamhet kring en annan aspekt: Donna Strickland är den tredje kvinnan som fått ett Nobelpris i fysik under de knappt 120 år priset delats ut.
Min Nobel-spådom är att vi kommer att få se den fjärde, femte och sjätte kvinnliga Nobelpristagaren i fysik inom de närmaste tolv åren.
Nej, jag pratar inte om kvotering. Jag pratar om att Nobelprisen helt enkelt börjar komma ikapp de förändringar i samhället som gjort att kvinnor och män fått mer jämlika förutsättningar inom akademin.
Tänk på hur mycket Nobelprisen släpar efter de upptäkter de belönar. Årets Nobelpris handlar om upptäkter som gjordes 1985 (pulslasern) och 1986 (optisk pincett). Donna Strickland är 59, ungefär jämnårig med många av de kvinnliga professorer jag själv träffat på under min tid i akademin. Även om jag förstått att deras karriärer inte direkt varit nån dans på rosor så är det ett faktum att de delvis vuxit upp och inlett sina karriärer under 60- och 70-talen - en period då samhällsutvecklingen, och kanske framför allt andravågsfeminismens inflytande, medförde stora förändringar i synen på kvinnor på arbetsmarknaden över huvud taget.
Nobelprisen kommer alltså inom kort med nödvändighet att börja belöna upptäkter som gjorts efter jämställdhetens senaste stora genombrott i Europa och USA (som trots allt är de regioner som genererat flest Nobelpristagare hittills). Samtidigt börjar vi som samhälle röra oss bort från idén om att forskningsframsteg är beroende av en ensam, genial forskare och mot den mer verklighetsnära insikten om att forskning faktiskt oftast utförs i grupp. Min gissning är att dessa två strömningar tillsammans kommer att leda till en större andel kvinnliga pristagare i framtiden.
Tidigare kvinnliga Nobelpristagare:
Den första (1903) var Marie Curie som forskade inom radioaktivitet och joniserande strålning och delade priset med sin make Pierre Curie och kollegan Henri Bequerel. Enligt uppgift hade Nobelkommittén först inte tänkt inkludera madame Curie, men matematikern Gösta Mittag-Leffler (bror till författaren Ann-Charlotte Leffler, och för övrigt involverad när Sonja Kovalevskaja fick sin välförtjänta professur i matematik, men det är en annan historia) skvallrade för Pierre Curie, som insisterade på att hans hustrus insatser också skulle belönas.
Den andra kvinnliga Nobelpristagaren i fysik (1963) var teoretikern Maria Goeppert Mayer, som inte är lika känd men som man kan läsa mer om i en utmärkt artikel i Physics Today som publicerades nyligen. Där får man bland annat veta att det trots hennes exceptionella arbete dröjde 30 år efter hennes disputation innan hon fick en fast, betald tjänst. Vid flera tillfällen under sin karriär forskade hon utan både anställning och lön, vilket var möjligt delvis just för att hon var teoretiker och därmed inte behövde något laboratorium.
(Sen finns det ju de andra. Det har blivit lite av en sport bland fysiker med intresse för ämnets historia att fundera ut vilka kvinnor ur det förflutna som hade fått ett Nobelpris om de varit verksamma idag, men som blev utan på grund av de tid de levde i. Det första namn som nämns brukar vara Lise Meitner, som i så fall antagligen borde ha delat priset med Otto Hahn 1944, tätt följt av Emmy Noether. Samt Jocelyn Bell Burnell, vars handledare fick Nobelpris för arbete hon varit med om att genomföra.)
söndag 23 september 2018
Recension: "Alternativa fakta" av Åsa Wikforss
Böcker om vår relation till sanning, fakta och kunskap var något av en trend under 2017. Emma Franz' Larmrapporten och Arne Jarricks Det finns inga häxor kom ut förra året, liksom filosofiprofessor Åsa Wikforss bok Alternativa Fakta. Det är ett ämne som ligger i tiden av flera skäl, men i Wikforss fall verkar det finnas en specifik händelse som var avgörande för att boken skulle bli skriven. Vi återkommer till den.
Alternativa Fakta är indelad i sex kapitel. De handlar om sådant som begreppen kunskaps- och faktaresistens, vad fakta egentligen är, kognitiva skevheter och relationen mellan lögn, falska nyheter och propaganda. Ett helt kapitel ägnas åt en svidande kritik av kunskapssynen och pedagogiken inom den svenska skolan, och det avslutande kapitlet handlar om vad man kan göra åt problemen med kunskapsresistens.
En oerhörd styrka hos den här boken jämfört med andra texter om alternativa fakta är den tydliga genomgången av vad som faktiskt menas med de ord och uttryck som används. Wikforss skriver begripligt om vad som krävs för att något ska räknas som fakta och om vad kunskap egentligen är. Hennes genomgång av olika typer av falska påståenden är också en väldigt givande del av boken. Ska man kritisera något är så är det kanske att diskussionen av olika filosofiska inriktningars ståndpunkter kan kännas lite väl grund, men å andra sidan är detta ju ingen lärobok och den som vill gräva ner sig i ämnet har en diger lista med referenser att vända sig till. Är man sen tidigare medveten om kognitiva skevheter som bekräftelsebias och Dunning-Krugereffekten kan det kapitlet kännas som skåpmat, men vet man inte så mycket om tankefällor sen tidigare så är det en bra introduktion.
Något annat jag verkligen uppskattar med Alternativa Fakta är att Wikforss lyfter fram kunskap som ett socialt fenomen, framför allt hur vi får det mesta av vår kunskap om världen från andra människor och vilka konsekvenser det kan ha. Här betonar hon också vikten av att försöka få sin kunskap från folk som verkligen vet vad de pratar om och inkluderar en del tips på hur man känner igen en äkta expert.
Men vad var den där avgörande händelsen som gjorde att den här boken blev skriven? Om någon inte har gissat det än så handlar det om valet av Donald Trump till USAs president. Trumps diverse uttalanden, och medias sätt att hantera dem, får stå för de flesta exemplen i kapitlet om osanna påståenden. Andra källor till osanna påståenden, och de mekanismer de sprids genom (t.ex. sociala medier) tas också upp, men den huvudsakliga inspirationskällan är självklar. Detta gör också att större delen av boken får en rätt internationell prägel, ända fram till kapitlet om den svenska skolan.
För mig är detta fokus på Trump något av en svaghet hos boken. Det mesta som Wikforss tar upp, om fakta och kunskap och osanningar, kan appliceras på så mycket mer än den amerikanska presidenten och de ständiga hänvisningarna till honom riskerar att stöta bort grupper av läsare som hade kunnat ha nytta av den här boken. Beroende på hur dagspolitiken utvecklar sig kan man också misstänka att boken kommer att kännas lite föråldrad inom inte alltför många år. Som det är har den helt enkelt lite för mycket av debattbok över sig, och de brukar inte bli långlivade. Den hade antagligen kunnat vara relevant längre som en mer renodlad introduktion till både kunskap och osanning som begrepp och våra kognitiva skevheter och svagheter.
Min slutsats blir ändå att Alternativa Fakta är väl värd att läsa, framför allt för den som vill veta mer om kunskapsresistens och tankefällor men som inte nördat ner sig i något av ämnena tidigare.
Alternativa Fakta är indelad i sex kapitel. De handlar om sådant som begreppen kunskaps- och faktaresistens, vad fakta egentligen är, kognitiva skevheter och relationen mellan lögn, falska nyheter och propaganda. Ett helt kapitel ägnas åt en svidande kritik av kunskapssynen och pedagogiken inom den svenska skolan, och det avslutande kapitlet handlar om vad man kan göra åt problemen med kunskapsresistens.
En oerhörd styrka hos den här boken jämfört med andra texter om alternativa fakta är den tydliga genomgången av vad som faktiskt menas med de ord och uttryck som används. Wikforss skriver begripligt om vad som krävs för att något ska räknas som fakta och om vad kunskap egentligen är. Hennes genomgång av olika typer av falska påståenden är också en väldigt givande del av boken. Ska man kritisera något är så är det kanske att diskussionen av olika filosofiska inriktningars ståndpunkter kan kännas lite väl grund, men å andra sidan är detta ju ingen lärobok och den som vill gräva ner sig i ämnet har en diger lista med referenser att vända sig till. Är man sen tidigare medveten om kognitiva skevheter som bekräftelsebias och Dunning-Krugereffekten kan det kapitlet kännas som skåpmat, men vet man inte så mycket om tankefällor sen tidigare så är det en bra introduktion.
Något annat jag verkligen uppskattar med Alternativa Fakta är att Wikforss lyfter fram kunskap som ett socialt fenomen, framför allt hur vi får det mesta av vår kunskap om världen från andra människor och vilka konsekvenser det kan ha. Här betonar hon också vikten av att försöka få sin kunskap från folk som verkligen vet vad de pratar om och inkluderar en del tips på hur man känner igen en äkta expert.
Men vad var den där avgörande händelsen som gjorde att den här boken blev skriven? Om någon inte har gissat det än så handlar det om valet av Donald Trump till USAs president. Trumps diverse uttalanden, och medias sätt att hantera dem, får stå för de flesta exemplen i kapitlet om osanna påståenden. Andra källor till osanna påståenden, och de mekanismer de sprids genom (t.ex. sociala medier) tas också upp, men den huvudsakliga inspirationskällan är självklar. Detta gör också att större delen av boken får en rätt internationell prägel, ända fram till kapitlet om den svenska skolan.
För mig är detta fokus på Trump något av en svaghet hos boken. Det mesta som Wikforss tar upp, om fakta och kunskap och osanningar, kan appliceras på så mycket mer än den amerikanska presidenten och de ständiga hänvisningarna till honom riskerar att stöta bort grupper av läsare som hade kunnat ha nytta av den här boken. Beroende på hur dagspolitiken utvecklar sig kan man också misstänka att boken kommer att kännas lite föråldrad inom inte alltför många år. Som det är har den helt enkelt lite för mycket av debattbok över sig, och de brukar inte bli långlivade. Den hade antagligen kunnat vara relevant längre som en mer renodlad introduktion till både kunskap och osanning som begrepp och våra kognitiva skevheter och svagheter.
Min slutsats blir ändå att Alternativa Fakta är väl värd att läsa, framför allt för den som vill veta mer om kunskapsresistens och tankefällor men som inte nördat ner sig i något av ämnena tidigare.
lördag 8 september 2018
Om radar och "den snurrande grejen"
En sak jag lagt märke till under de senaste två åren är att om nån frågar vad man jobbar med och man svarar "radarutveckling", så finns det en följdfråga som är vanligare än alla andra. Nämligen: Har den en sån där snurrande grej?
Oftast syftar "snurrande grej" här på den typiska radardisplayen man ser i fartyg i filmer och tv-serier, där en grönaktig stråle sveper runt, runt på en rund display som visar ljusa punkter eller prickar där radarn ser något. Ibland kan "snurrande grej" också syfta på själva antennen, som ju ofta sitter nånstans högt upp på fartyget och snurrar. Inte så konstigt eftersom det är den här typen av radar som vi ser mest i populärkultur etc.
Emellertid har radarn jag jobbar med ingen av dessa snurrande grejer, så nästa fråga brukar vara nåt i stil med, men hur funkar den i så fall? Vilket är en fråga som tar tid att svara på, och så går konversationen vidare till något annat. Men det är en väldigt bra fråga, så nu tänkte jag ta mig tid att svara på den lite mer utförligt.
Om man funderar lite mer på den där klassiska radardisplayen så inser man raskt att den på ett väldigt bra sätt visar två saker: Avståndet till det radarn ser, och riktningen relativt den egna radarantennen. Avståndet är en av de saker som är mest rättframt att mäta med en radar: Man skickar iväg en puls av radiovågor och ser om den reflekteras av något och därför kommer tillbaka. Sen räknar man ut avståndet från tiden det tog innan pulsen kom tillbaka. Riktningen är ofta mer besvärlig, men för en snurrande fartygsradar finns en enkel lösning - det man ser måste ju finnas i samma riktning som antennen var riktad i när den tog emot signalen. Den snurrande grejen har alltså att göra med hur man avgör riktningen till det radarn känner av.
Om man inte vill ha en snurrande grej behöver man hitta ett annat sätt att avgöra vilken riktning en sekvens radiovågor kommer ifrån. Ett sätt att förstå hur det kan gå till är att börja med en typ av vågor som är lättare att föreställa sig, exempelvis vattenvågor. Om du sitter och metar med ett metspö i en sjö där det går lite vågor kommer flötet (ja, den röda grejen i bilden nedan föreställer ett flöte) att följa med vågorna, så ibland är det på en vågtopp och ibland i en vågdal.
Tänk dig nu istället att du av nån anledning har fyra flöten i en rad på vattenytan. Om vågorna kommer rakt framifrån, så att vågkammarna är parallella med raden av flöten, så kommer de att vara på en topp eller i en dal samtidigt. Skulle vågorna däremot komma från någon annan riktning så kan vissa hamna på vågtoppar samtidigt som andra är i vågdalar. Även om alla fyra påverkas av samma vågrörelse, med samma amplitud och frekvens, så är fasen alltså olika för varje flöte. Om du vet våglängden på vågorna och avståndet mellan dina flöten skulle du då kunna räkna ut, åtminstone på ett ungefär, vilken riktning vågorna kommer ifrån.
Om du nu istället har en radar som inte snurrar utan alltid ser åt samma håll (som en framåtriktad radar på en bil, till exempel) så kan du använda det här på två sätt. Om antennen du skickar ut radiovågor med har flera så kallade antennelement kan du bestämma att de ska skicka ut radiovågorna med olika fas. Det kommer då att styra radiovågorna i en viss riktning, precis som i exemplet med vattenvågorna ovan (antennelementen motsvarar flötena). Genom att ändra den relativa fasen för de olika antennelementen kan du skicka radiovågor i olika riktningar och därmed "scanna av" omgivningen (snyggare figurer / animationer som förklarar detta finns här).
Det andra alternativet är att ha en mottagarantenn med flera antennelement. I det här fallet har man oftast en lite enklare sändantenn som belyser ett bredare område med radiovågor. När vågorna reflekteras av föremål i området fångas de upp av mottagarantennen, och den relativa fasen som uppmäts av olika antennelement ger riktningen.
Sen finns det naturligtvis saker som gör det här mer komplicerat i verkligheten - till exempel kan man behöva rätt många antennelement om man vill se ett stort område med hög upplösning. Det kan också vara besvärligt när det finns flera föremål som reflekterar. En sak som gör det sistnämnda lättare att hantera är att reflexer från föremål på olika avstånd kommer att nå mottagarantennen vid olika tidpunkter, så det går att separera dem med avseende på avståndet innan man försöker avgöra riktningen. I den typ av radar som oftast används i bilar mäter man också hastigheten relativt det egna fordonet och särskiljer olika föremål baserat på det - så reflexer från en mötande bil och en lyktstolpe som råkar befinna sig på samma avstånd går att skilja åt beroende på hastigheten, och sen kan man förhoppningvis räkna ut riktningarna till båda. Även utan snurrande grejer.
onsdag 11 juli 2018
Batterier man kan klippa sönder. Kanske.
För ett rätt bra tag sen skrev jag ett inlägg om litiumjon-batterier och om ett nytt material som, om det väl kommer ut på marknaden, skulle kunna göra litiumjon-batterierna bättre och säkrare. Eftersom batterier är så viktiga som de är finns det emellertid fler forskare som försöker hitta batterimaterialet som löser alla problem, och fler förslag på hur det skulle kunna se ut. Det här inlägget handlar om ett annat sådant material, av en helt annan typ, som kanske kan bli en färdig produkt snabbare. Eller...?
Precis som i det förra inlägget handlar det om ett så kallat elektrolytmaterial, alltså det skikt i batteriet som leder litiumjoner från ena sidan till den andra (en längre förklaring finns i det förra inlägget). I det här fallet består elektrolyten av två komponenter: ett mineral som innehåller litiumjoner och en så kallad polymer. Uppfinnarna, som är knutna till det amerikanska startup-företaget Ionic Materials, hävdar att detta är ett vinnande koncept när det gäller både effektivitet och säkerhet, och har demonstrerat att deras batterier fungerar även när de klippts itu på mitten (gör inte detta med ditt mobilbatteri, det kan explodera). Jag har dock inte kunnat hitta någon vetenskaplig artikel som beskriver deras upptäckt. Den detaljerade information som finns tillgänglig, finns i deras patent.
Så vad är det som är så fantastiskt med en polymer-elektrolyt? Polymerer är en grupp av ämnen där molekylerna består av många mindre molekyler av samma sort som skapat kemiska bindningar mellan sig och därmed bildar en enda molekyl, lite som länkar bildar en kedja. Många, men inte alla, av de polymerer vi träffar på dagligen är vad vi kallar "plaster", som polyeten (i plastpåsar) eller polystyren (engångsmuggar), men både stärkelse och cellulosa räknas som polymerer eftersom de är uppbyggda som en kedja av glukosmolekyler.
Eftersom polymerer är så stora molekyler har de lite speciella egenskaper. Den som är viktigast här är att de inte stelnar på samma sätt som andra material när de kyls ner. Om vi kyler ner vatten under fryspunkten bildas iskristaller, där vattenmolekylerna sitter i regelbundna mönster som upprepar sig genom hela kristallen. Eftersom polymererna är så långa är det svårt att få dem att ordna sig i ett regelbundet mönster när man kyler ner dem, så istället hamnar de lite hur som. Ett fast material där molekylerna inte är ordnade som i en kristall räknas som en typ av glas, så därför hör man ofta att polymerer har en "glastemperatur" istället för en fryspunkt eller smältpunkt (som ju vatten har, t.ex). Lite mer komplicerat blir det dock med vissa polymerer, där delar av molekylerna hinner ordna sig till en kristall, men inte hela. Hur stor andel av polymeren som blir en kristall beror till exempel på hur fort man kyler ner den.
Det finns mycket forskning på polymerer i elektrolyter. Ofta verkar polymeren bilda en sorts nätverk som ger stadga åt batteriet, medan ett annat ämne som blandats in i polymeren gör att jonerna kan passera. Emellertid verkar tidigare polymer-elektrolyter ha varit beroende av att polymermolekylerna kan röra sig lite för att litiumjonerna ska kunna passera, vilket har gjort att man fokuserat på polymerer där bara en liten andel blivit kristall och att elektrolyterna fungerar som bäst vid lite högre temperaturer (ca 70 grader verkar vanligt). Det forskarna från Ionic Materials hävdar att de hittat en polymer-elektrolyt som helt undviker de problemen, och som i själva verket fungerar bäst om en större andel av polymeren lyckats bilda kristaller. Den lär yttermera visso vara lätt att producera och fungera bra ihop med själva elektroderna i batteriet.
Exakt hur nära Ionic Materials är att göra en faktisk, användbar produkt är lite svårt att avgöra eftersom vi i praktiken bara har deras egna uppgifter på hur bra materialet är. Hade det funnits en vetenskaplig artikel i en seriös tidskrift så hade det inneburit åtminstone nån sorts rimlighetskoll, men nu finns det inte det. De verkar också gå i en lite annan riktning än tidigare forskning genom att använda en mer kristallin polymer. Å andra sidan verkar de kunna visa upp ett fungerande batteri, och det är svårt att inte hoppas att de lyckas.
Oavsett så var det ju en bra ursäkt för att skriva lite om polymerer, eller hur?
Precis som i det förra inlägget handlar det om ett så kallat elektrolytmaterial, alltså det skikt i batteriet som leder litiumjoner från ena sidan till den andra (en längre förklaring finns i det förra inlägget). I det här fallet består elektrolyten av två komponenter: ett mineral som innehåller litiumjoner och en så kallad polymer. Uppfinnarna, som är knutna till det amerikanska startup-företaget Ionic Materials, hävdar att detta är ett vinnande koncept när det gäller både effektivitet och säkerhet, och har demonstrerat att deras batterier fungerar även när de klippts itu på mitten (gör inte detta med ditt mobilbatteri, det kan explodera). Jag har dock inte kunnat hitta någon vetenskaplig artikel som beskriver deras upptäckt. Den detaljerade information som finns tillgänglig, finns i deras patent.
Så vad är det som är så fantastiskt med en polymer-elektrolyt? Polymerer är en grupp av ämnen där molekylerna består av många mindre molekyler av samma sort som skapat kemiska bindningar mellan sig och därmed bildar en enda molekyl, lite som länkar bildar en kedja. Många, men inte alla, av de polymerer vi träffar på dagligen är vad vi kallar "plaster", som polyeten (i plastpåsar) eller polystyren (engångsmuggar), men både stärkelse och cellulosa räknas som polymerer eftersom de är uppbyggda som en kedja av glukosmolekyler.
Eftersom polymerer är så stora molekyler har de lite speciella egenskaper. Den som är viktigast här är att de inte stelnar på samma sätt som andra material när de kyls ner. Om vi kyler ner vatten under fryspunkten bildas iskristaller, där vattenmolekylerna sitter i regelbundna mönster som upprepar sig genom hela kristallen. Eftersom polymererna är så långa är det svårt att få dem att ordna sig i ett regelbundet mönster när man kyler ner dem, så istället hamnar de lite hur som. Ett fast material där molekylerna inte är ordnade som i en kristall räknas som en typ av glas, så därför hör man ofta att polymerer har en "glastemperatur" istället för en fryspunkt eller smältpunkt (som ju vatten har, t.ex). Lite mer komplicerat blir det dock med vissa polymerer, där delar av molekylerna hinner ordna sig till en kristall, men inte hela. Hur stor andel av polymeren som blir en kristall beror till exempel på hur fort man kyler ner den.
Det finns mycket forskning på polymerer i elektrolyter. Ofta verkar polymeren bilda en sorts nätverk som ger stadga åt batteriet, medan ett annat ämne som blandats in i polymeren gör att jonerna kan passera. Emellertid verkar tidigare polymer-elektrolyter ha varit beroende av att polymermolekylerna kan röra sig lite för att litiumjonerna ska kunna passera, vilket har gjort att man fokuserat på polymerer där bara en liten andel blivit kristall och att elektrolyterna fungerar som bäst vid lite högre temperaturer (ca 70 grader verkar vanligt). Det forskarna från Ionic Materials hävdar att de hittat en polymer-elektrolyt som helt undviker de problemen, och som i själva verket fungerar bäst om en större andel av polymeren lyckats bilda kristaller. Den lär yttermera visso vara lätt att producera och fungera bra ihop med själva elektroderna i batteriet.
Exakt hur nära Ionic Materials är att göra en faktisk, användbar produkt är lite svårt att avgöra eftersom vi i praktiken bara har deras egna uppgifter på hur bra materialet är. Hade det funnits en vetenskaplig artikel i en seriös tidskrift så hade det inneburit åtminstone nån sorts rimlighetskoll, men nu finns det inte det. De verkar också gå i en lite annan riktning än tidigare forskning genom att använda en mer kristallin polymer. Å andra sidan verkar de kunna visa upp ett fungerande batteri, och det är svårt att inte hoppas att de lyckas.
Oavsett så var det ju en bra ursäkt för att skriva lite om polymerer, eller hur?
torsdag 10 maj 2018
Det är faktiskt svårt att faktagranska en känsla
Jag är inte expert på nåt område som är relevant för den här frågan utan skriver om den mest p.g.a. ett intresse för faktagranskningar, "debunkings" och vad de egentligen kan tillämpas på. Ta det för vad det är.
Faktiskt.se, den nya faktagranskningssidan där DN, SvD, KIT, SVT och SR ska avgöra vad som är sant eller falskt i nyhetsflödet, hann inte vara igång särskilt länge innan det blev debatt. SVT och DN lade båda upp granskningar av LO:s påståenden, på Twitter och i en reklamfilm, om några av Alliansens politiska förslag. De tre utvalda påståendena, om att "Moderaterna vill sänka löner" och att "med Moderaternas förslag blir alla provanställda på livstid" (SVT) och
"Alliansen vill avskaffa fasta anställningar" (DN), gavs samtliga etiketten "helt falskt". Detta ledde till kritik från LO och andra på samma kant, som ansåg att påståendena istället var helt sanna.
Det har diskuterats på andra håll, exempelvis i Sveriges Radios program "Medierna" (programmet från den 28:e april), hur påståendena kan tolkas på olika sätt och inte är helt felaktiga om man ser till troliga effekter av Alliansens förslag. Emellertid finns det en annan aspekt, framför allt på de påståenden som hämtats från reklamfilmen, som jag inte sett nån reda ut ordentligt. I en intervju i Fokus (olyckligtvis bakom betalvägg) hävdar LO:s planerings- och kommunikationschef Eric Sundström att det som uttrycks i reklamfilmen är enskilda LO-medlemmars oro för vad Alliansförslaget ska föra med sig, snarare än faktapåståenden om det lagda förslaget. Och ingen ska minsann tala om för LO-medlemmar hur de får uttrycka sin oro, tycker han.
Oro är en känsla. Kan man faktagranska känslor? Kan man faktagranska känslor i reklam?
Med att faktagranska känslor menar jag i det här fallet att man försöker avgöra, inte om känslorna är genuina, utan om de kan ses som befogade. Är det rimligt att oroa sig för att fasta anställningar försvinner om LAS förändras? Är det vettigt att oroa sig för generella lönesänkningar om det lagstiftas om lägre lön för vissa grupper?
Till skillnad från faktafrågorna, där man faktiskt kan komma fram till ett otvetydigt svar om man bara tar sig tid att definiera frågan ordentligt, så kommer frågan om vad det är rimligt att känna alltid att vara subjektiv. Den hänger förståss ihop med om känslan framkallats av korrekt eller inkorrekt information, men även om alla skulle ha tillgång till samma information skulle inte alla göra samma bedömning. Som individer lägger vi olika stor vikt vid olika aspekter och värdesätter olika saker - nån inte värdesätter trygghet kan reagera annorlunda på t.ex. LAS-förslaget än nån som ser trygghet som viktigt. Är man bara en vanlig individ vid ett vanligt kaffebord, utan filmkamera, är det väl strängt taget också ens ensak. Ingen annan kan egentligen bestämma vad man borde känna.
Emellertid så var det ju fråga om en reklamfilm, och då blir det en annan sak. Jag är inte medieforskare, men som vanlig enkel konsument ser jag reklamfilmer framför allt som försök att inge mig en viss känsla och knyta den till en viss företeelse. Visst, det kan förekomma fakta om priser, prestanda, kalorier etc., men klädreklamen jag sett på YouTube de senaste veckorna fokuserar ändå på att visa mig osannolikt lyckliga kvinnor som dansar omkring i romantiskt pastellfärgade miljöer - inte på t.ex. materialval eller om deras byxor finns i en extra lång modell. På samma sätt tolkar jag LO-filmen som ett försök att föra över oro för Allianspolitiken till mig som tittare. I slutänden vill man förståss skapa debatt och sprida information, men man gör det via känslofokuserad kommunikationsform. Då blir det plötsligt viktigt att kunna diskutera hur rimliga känslorna är, och att hänvisa till att det är en enskild individs funderingar och oro blir en dimridå. Det är trots allt en stor organisation som valt att visa just den här individens oro, i just dessa formuleringar och med ett visst syfte.
LO är naturligtvis inte de enda som kommer att spela på våra känslor detta valår - det lär alla försöka göra. De lär inte heller vara de enda som hänvisar till enskildas rädsla, oro eller ilska istället för till hårda fakta när de argumenterar för sin ståndpunkt. Och faktagranskning i all ära, men jag tror inte att faktiskt.se är rustade för att granska den typen av argument.
Hur ska man göra det istället? Jag vet inte.
söndag 29 april 2018
Ett annat sätt att kommunicera forskning?
I slutet av mina doktorandstudier, när jag skulla börja skriva min avhandling, berättade en av mina handledare en anekdot om en doktorand som lade in ett par rutor ur en Kalle Anka-tidning som en figur i andra halvan av sin avhandling. Inte för att den på nåt sätt hade med ämnet att göra, utan för att han var helt säker på att inte ens opponenten (som ändå ska göra en ordentlig granskning) skulle läsa så långt. Om nån upptäckte tilltaget eller inte ingick inte i anekdoten, men den ger ändå en utmärkt illustration av attityden kring akademiska texter inom naturvetenskap. I ditt forskarliv förväntas du producera en inte oansenlig mängd text enligt en bestämd mall, men räkna inte med att någon kommer att läsa mer än sammanfattningen, bildtexterna och möjligen resultat- och metoddelarna. Resten är endast en formsak.
Samtidigt som en stor del av innehållet i akademiska texter alltså egentligen är rätt onödigt är det mycket som inte finns med, eller åtminstone inte kommer till sin rätt. På grund av begränsat utrymme och den tryckta textens (eller den e-publicerade pdf-filens) statiska natur blir figurer och tabeller mindre och otydligare än de kunde ha varit. När du analyserat din data och plottat en figur med t.ex. Matplotlib kan du zooma i den och ta reda på exakta värden i viktiga punkter. Är det en figur som gör sig bättre i 3D kan du oftast rotera den. I den publicerade texten är figuren platt och låst i det perspektiv som artikelförfattaren bestämt.
En kommunikationsform som skulle kunna lösa det sistnämnda problemet och som ofta framställs som ett alternativ till vanliga vetenskapliga artiklar är så kallade "notebooks", dokument där förklarande text och matematiska formler varvas med programkod. Har man tillgång till samma mjukvara som den som skrev dokumentet kan man köra kodstyckena interaktivt, zooma som man vill i figurerna och dubbelkolla analyserna. Formatet har sitt ursprung hos Wolfram Mathematica men har spritt sig till open source-världen i form av Jupyter notebooks. I den senaste artikeln jag läst där notebooks beskrivs som framtiden för vetenskapliga publikationer framhålls hur detta skulle kunna motverka problemet med icke reproducerbara resultat genom att göra de bakomliggande analyserna lättare att granska.
Jag har arbetat i Jupyter notebooks på senare tid som en del i en online-kurs i maskininlärning, och jag kan absolut se poängen med formatet. Det underlättar när man behöver kombinera exempel i text med exempel i kod, så om inte annat är det ett utmärkt undervisningsverktyg. Å andra sidan gör kombinationen med vanlig text och figurer att det inte är rätt format för den mest komplicerade eller omfattande koden, som fortfarande får ligga i egna moduler eller klasser (ja, jag kör Python) utanför själva notebook-dokumentet. Det gör att det inte nödvändigtvis blir transparent och lätt att följa bara för att det är en notebook.
Kanske kan notebooks bidra till att akademiska texter innehåller mindre av det som ingen läser, och mer relevant information. Men antagligen kommer någon att försöka smyga in seriestrippar i dem i alla fall.
Samtidigt som en stor del av innehållet i akademiska texter alltså egentligen är rätt onödigt är det mycket som inte finns med, eller åtminstone inte kommer till sin rätt. På grund av begränsat utrymme och den tryckta textens (eller den e-publicerade pdf-filens) statiska natur blir figurer och tabeller mindre och otydligare än de kunde ha varit. När du analyserat din data och plottat en figur med t.ex. Matplotlib kan du zooma i den och ta reda på exakta värden i viktiga punkter. Är det en figur som gör sig bättre i 3D kan du oftast rotera den. I den publicerade texten är figuren platt och låst i det perspektiv som artikelförfattaren bestämt.
En kommunikationsform som skulle kunna lösa det sistnämnda problemet och som ofta framställs som ett alternativ till vanliga vetenskapliga artiklar är så kallade "notebooks", dokument där förklarande text och matematiska formler varvas med programkod. Har man tillgång till samma mjukvara som den som skrev dokumentet kan man köra kodstyckena interaktivt, zooma som man vill i figurerna och dubbelkolla analyserna. Formatet har sitt ursprung hos Wolfram Mathematica men har spritt sig till open source-världen i form av Jupyter notebooks. I den senaste artikeln jag läst där notebooks beskrivs som framtiden för vetenskapliga publikationer framhålls hur detta skulle kunna motverka problemet med icke reproducerbara resultat genom att göra de bakomliggande analyserna lättare att granska.
Jag har arbetat i Jupyter notebooks på senare tid som en del i en online-kurs i maskininlärning, och jag kan absolut se poängen med formatet. Det underlättar när man behöver kombinera exempel i text med exempel i kod, så om inte annat är det ett utmärkt undervisningsverktyg. Å andra sidan gör kombinationen med vanlig text och figurer att det inte är rätt format för den mest komplicerade eller omfattande koden, som fortfarande får ligga i egna moduler eller klasser (ja, jag kör Python) utanför själva notebook-dokumentet. Det gör att det inte nödvändigtvis blir transparent och lätt att följa bara för att det är en notebook.
Kanske kan notebooks bidra till att akademiska texter innehåller mindre av det som ingen läser, och mer relevant information. Men antagligen kommer någon att försöka smyga in seriestrippar i dem i alla fall.
Prenumerera på:
Inlägg (Atom)