Физика

Вчера в коридоре СколТеха услышал фразу: "Пористость материала невозможно нормально померить". Сказал это не студент-первокурсник, а исследователь с  опытом. И в голосе была досада.

Задача действительно звучит абсурдно: измерить размер того, чего нет. Посчитать пустоту. Определить архитектуру дыр в материале с точностью до нанометра.

Но вот парадокс: это не только возможно, но и делается ежедневно в тысячах лабораторий. Методу 85 лет. Он закреплён в ISO 9277. И если работаешь с  катализаторами, фильтрами или батареями — без этого никуда.

История о том, как заставить пустоту рассказать о себе.

В блоге MWS мы много пишем про искусственный интеллект: обсуждаем нейросети, машинное обучение, все самое передовое. Но сегодня поговорим о том, что было задолго до всех этих технологий, — о нас с вами: о человеке, людях. Почему? Как ни крути, ИИ придумывает не ИИ. Его создаем мы — со всеми нашими особенностями, страхами, биологическими ограничениями и привычками, которые формировались еще в каменном веке. И прежде чем разбираться, куда мы движемся, неплохо бы напомнить себе, кто мы вообще такие.

Поможет нам в этом Станислав Дробышевский — сооснователь портала «Антропогенез.ру» и президент Общественного движения популяризации науки «Проекты Дробышевского». Этот материал подготовлен по мотивам его выступления на True Tech Day. Разберем, как технологии помогают узнавать детали о наших предках. Поговорим о датировании, палеоклиматологии, микроскопии, томографии, тосологии и не только.

Физики из МФТИ и Всероссийского научно-исследовательского института автоматики им. Н.Л. Духова (ВНИИА) предложили и теоретически обосновали новый способ создания макроскопических квантовых состояний света, известных как «коты Шрёдингера». Механизм, основанный на рассеянии лазерного излучения на свободных электронах, открывает путь к созданию таких состояний в условиях, где другие, более известные методы, не работают. Это достижение не только расширяет фундаментальное понимание взаимодействия света и материи, но и предоставляет новый инструмент для развития квантовых технологий. Результаты исследования опубликованы в журнале Physical Review A.  Работа была поддержана грантом Российского научного фонда 24-12-00055.

В лесах на крайнем севере Миннесоты группа учёных охотится за призраками. Но не за паранормальными явлениями вроде призраков умерших родственников. Они ищут одну из самых неуловимых частиц во Вселенной. Частицу настолько важную, что она может содержать ключ к объяснению того, почему вообще что-либо существует.

Мы называем их нейтрино. Впервые они были обнаружены в начале 20 века, когда физики заметили, что в некоторых ядерных реакциях мы что-то упускали: энергия и импульс входов не равнялись выходам. Ответом оказалась новая, ранее неизвестная частица, продукт реакций, который сначала проскользнул незамеченным. Легендарный физик Энрико Ферми дал нейтрино их название, что на итальянском языке означает «маленькие и нейтральные».

Коллектив российских физиков из МФТИ, Института теоретической и прикладной электродинамики РАН и ВНИИА им. Н.Л. Духова теоретически доказал и смоделировал удивительное явление: временное охлаждение самого холодного объекта в сложной квантовой системе без использования внешнего холодильника, за счет передачи его тепла более горячим объектам. Этот парадоксальный процесс не нарушает второе начало термодинамики, но бросает вызов нашему интуитивному пониманию тепловых потоков. Результаты работы опубликованы в журнале Physical Review A.

Что есть реальность? То, что мы можем увидеть? Но, одев очки виртуальной реальности, мы тоже видим множество вещей, что не есть реальностью. Фантазии на тему того, что окружающий нас мир является всего лишь симуляцией циркулируют в научной фантастике уже очень давно. Однако с выходом фильма «Матрица» поклонников данной гипотезы стало в разы больше. Конечно, нам бы сильно хотелось верить в то, что все ужасы окружающего мира, часто являющиеся творениями нас самих, являются не более чем симуляцией, из которой можно вырваться на свободу. Однако, такой эскапизм полностью противоречит законам природа, в частности физики. Ученые из Университета Британской Колумбии (Ванкувер, Канада) провели исследование, в котором сформировали доказательства того, что наша Вселенная вполне реальна. Как именно ученым это удалось, мы узнаем из их доклада.

Картинка: freepik.com

Что первым приходит в голову, когда кто-то говорит «3D-печать»? Ок, у всех разное :-). 

Но те, кто в теме и сами занимались или занимаются ею, знают, что одной из основных проблем любительской печати является прочность готовых изделий.

С этим мне самому тоже приходится сталкиваться постоянно, и я решил разобраться, есть ли способы улучшить этот показатель и что в мире существует по этой теме (из наиболее интересного).

— можно было бы сказать, про всё, что будет дальше, так как зачастую в науке и технике возникает потребность узнать состав объекта, не нанося ему повреждений.

И, для этого, есть интересные способы!

Физики из МФТИ и Национального исследовательского центра «Курчатовский институт» разработали новую теоретическую модель, которая разрешает многолетние противоречия в описании одной из самых опасных неустойчивостей плазмы в установках термоядерного синтеза. Предложенный подход позволяет точнее предсказывать поведение плазменного шнура и открывает путь к созданию более надежных систем управления для будущих термоядерных реакторов, включая международный проект ITER. Результаты исследования опубликованы в журнале Physics of Plasmas.

Все, кто когда‑либо смотрел на часы в ожидании чего‑то важного! Отложите свои дела. То, о чем я расскажу, перевернет ваше представление о времени. Ученые из Университета Торонто совершили прорыв, который позволяет нам не просто измерить время, а услышать идеальную тишину его хода.

Вся история цивилизации — это поиск идеального ритма. Но все наши маятники и кварцевые резонаторы были попытками измерить секунду по колебаниям ветра. В 1967 году мы, казалось, нашли абсолют: эталоном секунды объявили 9 192 631 770 колебаний атома цезия. Но и у этого триумфа был изъян.

Проблема в том, что атомы при комнатной температуре похожи на толпу на стадионе — они находятся в постоянном движении, сталкиваются и создают невообразимый шум. Выделить чистый сигнал из этого хаоса — невероятно сложная задача. Чем выше температура, тем сильнее этот шум, поэтому, чтобы избавиться от него, логично заморозить систему. Учёные из Торонто создали первые в мире криогенные оптические часы на одном-единственном ионе стронция.

Ранее я не раз затрагивал на Хабре тему древнего марсианского климата, и эта тема пришлась сообществу по вкусу. Считаю, что наиболее интересными получились статьи «Удушливые озёра гесперийского периода. Модели углекислотной гидросферы Марса» (+57), «Последнее лето Марса» (+60) и «Когда Олимп был островом» (+37). Определённо, вам доводилось читать, что рельеф и осадочные породы Марса, к настоящему времени изученные роверами в разных регионах планеты, указывают, что ранее климат на этой планете был значительно более тёплым и влажным, чем сегодня.

Однако ни эти данные, ни экстраполяция условий земной биосферы на два-три миллиарда лет назад, когда на нашей планете формировалась аэробная жизнь, не согласуются с другой фундаментальной астрофизической моделью. Дело в том, что, согласно современным представлениям, древнее Солнце было гораздо более тусклым, чем современное, поскольку термоядерные реакции в нашей звезде активизировались постепенно. Поэтому свежесобранные Земля, и Марс, сформировавшиеся из планетезималей, должны были получать гораздо меньше света и тепла, чем сегодня — что не согласуется с геологическими данными о земном палеоклимате.

Это несоответствие, впервые отмеченное в середине 1970-х, великий астроном Карл Саган сформулировал как «Парадокс слабого молодого Солнца» (Faint Young Sun Paradox). Под катом будет подробнее разобран данный парадокс, а также проанализированы некоторые версии, призванные его объяснить.

Это пре-релиз статьи для русской Википедии.

Я выкладываю материал на суд сообщества Хабра. Я хочу, чтобы мы вместе сделали лучший материал по этой теме в рунете.

Моя просьба к вам:

Читайте с пристрастием. Если видите математическую неточность или знаете, как объяснить проще — пишите в комменты.

Забирайте код. Он рабочий, его можно использовать для своих лаб или проектов.

Поддержите пост. Если вам нравится идея качественного научпопа — ставьте лайк и стрелку вверх. Чем больше людей увидит, тем качественнее станет статья.

Итак, наливайте кофе. Мы отправляемся в мир матриц, дифференциальных уравнений, устойчивости и красивых алгоритмов, которые управляют устойчивостью движения роботов, самолетов, дронов, ракет и даже финансовых рынков.

Теории квантовой гравитации - на сегодняшний день это, пожалуй, самая сложная для понимания и неоднозначная с точки зрения достоверности и проверяемости ветвь современной физики. Это попытка соединить непрерывную общую теорию относительности, описывающую гравитационные поля и волны, с дискретной квантовой физикой, исходя из предположения квантования (существования минимальной единицы) пространства-времени.

Представляю вам перевод на русский язык фундаментальной работы 1995 года физика Криса Ишема, не потерявшей актуальность и в наши дни, где он подробно и относительно простым языком анализирует проблемы квантовой гравитации, существующие теории, их достоинства и недостатки. Это прекрасное введение в квантовую гравитацию, в область знаний, которая бросает дерзкий вызов нашей логике и интуиции, нашему интеллекту...

Дискретные дифференциальные операторы лежат в основе математического моделирования и обработки данных. В частности, они используются при обработке временных рядов и изображений, в компьютерной графике и симуляциях физических процессов и т.д. В статье последовательно разворачивается дискретизация дифференциальных операторов: производные, градиент, дивергенция и лапласиан. В каждом случае приводится ядро для вычисления при помощи кросс-корреляции. В статье также кратко раскрывается суть кросс-корреляции. Данная операция, помимо всего прочего, лежит в основе свёрточных нейронных сетей. Для демонстрации практического применения приводится моделирование диффузии клеточным автоматом на основе классического уравнения диффузии.

Здравствуйте. В предыдущих статьях “Я хакнул галактику” (часть 1, часть 2, часть 3) я рассказал о том, что собой представляют спиральные рукава галактик. Каждая такая спираль - это фронт ударного воздействия потоков частиц из ядра галактики на ее газопылевую среду. Этот фронт постоянно распространяется из центра галактики к ее краям.

Сегодня разберемся с сильно наклоненными галактиками.

И разберем в качестве примера галактику

Привет, Хабр. Я простой сисадмин. Моя стихия — это линуксы, серверы и чтобы прод не падал.

Я не физик и не математик. Но я заядлый любитель научпопа. У меня на фоне постоянно крутятся лекции про космос, документалки про квантовую механику и математические парадоксы. Это моё хобби — мне дико интересно, как всё устроено на самом деле.

И пока я впитывал эти знания, в голове прочно засело ощущение какой-то незавершенности. Всё, что мы знаем о фундаментальной науке, казалось мне... сырым. Этот зоопарк частиц, куча разных взаимодействий, темная материя, которую никто не видел... Меня не покидала мысль: мир должен быть проще. Он должен быть сделан из чего-то единого, из одной простой сущности, которая элегантно объясняет и величественный космос, и ничтожные квантовые частицы.

С этим ощущением я жил долго. А недавно я открыл для себя вайбкодинг. Это когда ты пишешь код не руками, а идеями, используешь современные IDE с AI-агентами (я юзаю Windsurf), чтобы материализовать их, просто общаясь с ассистентом. Он сам пишет код, запускает, анализирует и улучшает. От меня только согласие на запуск и критика.

Обычно я так автоматизирую рутину. Но пару вечеров назад я поймал странный вайб. Глядя на схемы Стандартной Модели физики, я подумал: «Господи, какой же это легаси-код». Куча костылей, 20+ свободных параметров, какие-то глюоны, бозоны... Это выглядит как монолит, который писали 50 лет разные команды, и никто не знает, как он работает целиком.

И тогда я вспомнил про свою навязчивую идею. Что если нет никакого зоопарка частиц, а есть одна «Ткань» (Fabric)? И всё вокруг — это деформации разного рода. Ткань изгибается, дрожит, а складки на ней буквально стягивают полотно вселенной. Это стягивание — и есть та самая масса. Та самая гравитация, искажение пространства-времени, которое тянет всё на себя.

Я решил проверить это. Но не сам (я же не умею решать уравнения поля). Я решил устроить AI-битву. Я заставил нейросети выводить законы физики за меня.

Международная группа физиков-теоретиков из Китая и России предложила и детально смоделировала новый способ управления экзотическими квантовыми объектами — «вихревыми молекулами». Эти устойчивые, вращающиеся пары или группы квантовых вихрей удалось сформировать в уникальной среде, известной как экситон-поляритонный конденсат.

Коллектив ученых из МФТИ и НИИ системных исследований РАН разработал и успешно протестировал новый гибридный вычислительный метод для моделирования распространения сейсмических волн в геологических структурах со сложной, произвольно искривленной формой.

Сцепка Родичкина: Концепция бестопливного удержания спутниковых группировок на сверхнизких орбитах (VLEO)

Можно ли обойти формулу Циолковского и летать в космосе без топлива на борту? Предлагаем инженерный концепт орбитальной транспортной системы, где тяга создается гигаваттными лазерными резонаторами, а импульс полностью рекуперируется за счет встречных потоков станций. Разбор физики, энергетики и топологии «Конвейера Родичкина».