Физика

Привет, я Артем Дембицкий, аспирант программы «Науки о материалах» и стажёр‑исследователь Центра энергетических технологий Сколтеха, а также младший научный сотрудник команды «Дизайн новых материалов» Института AIRI. Мы с коллегами используем модели машинного обучения для разработки новых материалов с улучшенными свойствами.

Недавно статья с результатами нашего исследования вышла в npj Computational materials — журнале из семейства Nature. Совместными усилиями Сколтеха и AIRI мы оценили применимость машинного обучения для ускоренного поиска литий‑ионных проводников, а также показали практический пример использования универсальных межатомных потенциалов для подбора защитных покрытий катодов твердотельных аккумуляторов.

В этой статье хотелось поделиться подробностями нашей работы, а также в целом рассказать об этих материалах и о том, как их ищут.

Тонкая настройка Вселенной – последний оплот сторонников разумного замысла в сражении с атеистами, прибежище для тех, кто уже не в силах отрицать законы физики и дарвиновскую эволюцию, но всё ещё верит в сверхъестественную силу, которая заблаговременно позаботилась о нашем благополучии и предопределила наперёд всю космологическую эволюцию. Якобы невозможность существования разумной жизни во вселенных с другими значениями фундаментальных констант – самое явное доказательство, что мир был сотворён Богом, настроившим физические параметры так, чтобы мы могли появиться и жить в разумно устроенном мире. Научной альтернативой этому объяснению считается инфляционная мультивселенная, в которой существуют все возможные миры со всеми значениями констант. Большинство этих миров необитаемы, а наша вселенная пригодна для жизни просто потому, что в других вселенных некому задавать вопросы о тонкой настройке. В данной статье мы попробуем кратко разобрать столь обширную тему с точки зрения современной космологии и понять, какая теория ближе всех подошла к решению этой проблемы. В процессе мы выясним, поставила ли наука точку в вопросе о наличии или отсутствии в эволюции Вселенной разумного замысла, а также узнаем, есть ли сегодня хоть какое-то основание для антропоцентризма и веры в Творца.

Время — это неуловимая река, которая несёт нас от прошлого к будущему, никогда не позволяя повернуть назад. Мы живём в мире, где чашки разбиваются, но не собираются сами собой, где звёзды рождаются и умирают, а воспоминания о вчерашнем дне не становятся предчувствием завтрашнего. Но почему время движется только в одном направлении? Почему мы не можем перемотать плёнку жизни назад? Ответ на этот вопрос кроется в загадочной силе, называемой энтропией, и в концепции "стрелы времени", которая связывает физику с самой природой реальности. Давайте отправимся в путешествие через космос, молекулы и философию, чтобы понять, почему время так неумолимо движется вперёд.

Какие ассоциации у вас вызывает слово «граф»? Возможно, если ваш склад ума социально‑гуманитарный, то граф для вас — это средневековый титул. Если же вы склонны мыслить физико‑математически, то при слове «граф» вы сразу же представляете соответствующий математический объект. Забавно, но между средневековым титулом и графом, как математическим объектом нет ровно ничего общего. Однако математический граф — это именно то, что удивительным образом объединяет российского нейробиолога К.В. Анохина и британского физика‑математика С. Вольфрама, а точнее их концепции: у первого — о мозге и разуме, у второго — о Вселенной.

Мощная математическая техника используется для моделирования таяния льда и других явлений. Но у учёных долгое время были опасения по её использованию из-за некоторых «кошмарных сценариев». Новое доказательство устранило это препятствие.

Аннотация: Исследуется связь комплексных решений уравнения гармонического осциллятора с винтовыми движениями. Показано, что суперпозиция решений с противоположной хиральностью описывает синхронизированные линейные и вращательные колебания в системе "груз-пружина".

И что отдельно интересно, это то, что в очередной раз оказалось невероятно удобно работать с нейросетью DeepSeek:

1. Получилось сначала обсудить с ней идею, за пол дня, написав ей подобие промптов, а она в конце написала мне промпт, как для другой нейросети, над чем мне подумать.

2. А следующим днем у меня получилась канва на одну страницу, по которой DeepSeek за 1 минуту создала эту статью.

Многие полагают, что если есть некая абстрактная структура материала, то обязательно она состоит из молекул, а атомы... А атомы там просто где-то есть. Они как-то группируются и становятся базовым элементом любой структуры. Но неизменно, что атомы должны обязательно стать молекулой и только потом из молекул будет собрано всё вещество. И уж точно атомы не могут соединяться друг с другом без формирования молекул.

Но оказывается существуют молекулярные и немолекулярные материалы. В одном типе есть молекулы, а в другом - только атомы. Почему иногда так, а иногда так и как тут сработал принцип наименьшей энергии? Разбираю вопрос на винтики. Будет интересно!

Об энтропии говорят всякое: энтропия увеличивается со временем, энтропия — это беспорядок, энтропия увеличивается с ростом энергии, энтропия определяет стрелу времени и т. д.. Но я понятия не имел, что такое энтропия, и, судя по тому, что я обнаружил, большинство других людей тоже. Вот вам объяснение, которое я и сам хотел бы получить, когда мне впервые рассказали об энтропии, так что, надеюсь, вы найдёте его полезным. Моя цель состоит в том, чтобы к концу этого длинного поста у нас было строгое и интуитивное понимание этих утверждений, и в частности того, почему Вселенная выглядит по-разному при движении вперёд во времени и при движении назад во времени.

Это путешествие начинается с определения и понимания энтропии. Существует множество формальных определений энтропии в разных дисциплинах — термодинамика, статистическая механика, теория информации, — но всех их объединяет одна главная идея: энтропия количественно выражает неопределённость. Проще всего познакомиться с энтропией через теорию информации, которая приведёт к энтропии в физических системах, а затем к взаимосвязи между энтропией и временем.

Всем привет! На связи снова Егор Ершов, руководитель группы «Цветовая вычислительная фотография» в AIRI и заведующий сектором репродукции и синтеза цвета ИППИ РАН. Это вторая статья из длинного цикла, которая, фактически, является конспектом лекций курса по алгоритмам вычислительной фотографии, которые я читаю для студентов МФТИ и ВШЭ.

В первой статье я ввёл читателя в проблему воспроизведения цвета, а также рассказал про первую математическую модель формирования изображения. На этот раз мы поговорим про формализацию цвета с технической точки зрения и связанные с этим стандарты.

Идёт ли речь о глобальной торговле, новых технологиях или научных исследованиях, кажется, что наше окружение становится сложнее с течением времени. В прошлом существовали эрудиты, хорошо разбиравшиеся в нескольких дисциплинах и вносивших важный вклад в каждую из них. Но сегодня человеку гораздо сложнее преуспеть в нескольких областях, отчасти из-за большей специализации.

Это не разглагольствования на тему «раньше всё было лучше». Это просто трезвое наблюдение: раньше мир был проще. И это верно даже с математической точки зрения. Физик и философ Людвиг Больцман понял это ещё в 1872 году.

Больцман изучал, в частности, поведение газов и жидкостей. За несколько десятилетий до этого было выдвинуто предположение, что всё в мире состоит из крошечных строительных блоков — а именно, атомов и молекул.

Я бы хотел, чтобы это была книга. Но пока это не книга. Просто статьёй тоже не назвать. Трактат? Слишком громко сказано, наверное. Я не знаю, что это. Просто начните читать предисловие.

Первая половина 2025 года принесла России ряд значимых научных достижений. Они охватывают самые разные сферы — от изучения космоса до медицины и искусственного интеллекта. Мы собрали топ-10 достижений, о которых стоит рассказать.

Физика вошла в мою школьную жизнь в 1997 году, в мою жизнь в принципе — на пару лет раньше, когда мама, выпускница строительного и в прошлом сотрудник АН СССР, разложила передо мной энциклопедии и справочник Жданова. К началу школьного курса я знала всю механику, умело расставляла точки приложения сил и ловко решала задачи с двумя звёздочками. Нет, я не была технарём, но мне было ужасно интересно — мама умела и рассказать, и показать на нехитрых подручных материалах. Учитель у нас оказалась так себе, и я продолжала домашнее изучение. В 2001 году, отчаявшись перед поступлением в вуз, я даже собралась идти на радиофак, чтобы стать инженером связи и делать людей счастливыми (потому что «коннектинг пипл»). В общем и целом, обошлось без счастья, однако для интриги сообщу, что в связи я‑таки работала, но, в основном, с софтверными продуктами — из физики был только очень тяжёлый факс‑аппарат 🙂

Однако интерес к науке я не теряю, и вот совершенно случайно мне удалось побывать на физическом факультете в ННГУ, посетить лекцию-обсуждение по мемристорам и взять интервью у учёных и декана факультета. Это оказалось крутой возможностью не только узнать что-то о жизни в науке в 2025 году, но и сравнить процесс с родной айтишечкой.

Я люблю физические симуляции, а в особенности симуляции частиц. Обычно я реализую что-то на основе традиционной физики, но недавно наткнулся на забавную нефизическую модель, которая может демонстрировать поведение, напоминающее жизнь.

Я написал на C++ прототип для собственного движка, а потом решил, что будет интересно попробовать запустить его в браузере при помощи WebGPU API. Он заработал на удивление хорошо, позволяя создавать подобные симуляции.

В посте я расскажу, как он устроен внутри.

Мало что настолько меня угнетает, как невозможность что‑либо понять так, чтобы потом объяснить это самому себе:) И хоть я уже давно не девятиклассник, этот период запомнился мне внезапным переходом от заучивания материала «чтобы не схватить парашу» к некоторой степени осознания «а как оно там устроено и почему именно так». Сложнее всего было с математикой и я постоянно изобретал для себя «объяснялки». Этот навык, к счастью, прижился и стал привычкой.

Может, вы это и подзабыли со школы, но в середине XVIII века Бенджамин Франклин первым выяснил природу молнии и провёл тот самый опыт с воздушным змеем. Казалось бы, всё стало ясно — молнии опасны, от них нужно защищаться. Достаточно просто ставить громоотводы.

Но, как это часто бывает с очевидными решениями, никто особенно не торопился их внедрять. За сто лет после опыта Франклина молнии продолжали бить куда попало — в церковные шпили, в высокие здания, в корабельные мачты. Случались пожары, разрушения, гибли люди. Учёные предупреждали, но власти предпочитали делать вид, что проблемы не существует.

Особенно тяжело приходилось британскому флоту — самому мощному и многочисленному в середине XIX века. Попадания молний в корабельные мачты были делом обыденным. Исправить ситуацию взялся врач и популяризатор науки Уильям Сноу Харрис — человек, который большую часть своей жизни пытался доказать военно-морскому министерству необходимость громоотводов. За настойчивость он получил прозвище Mr. Thunder-and-Lightning — «мистер Гром-и-Молния».