Физика

Зарождение жизни – случайность или неизбежность? Что это было: почти невероятное событие, которое произошло на планете Земля благодаря удачному стечению обстоятельств около четырёх миллиардов лет назад, или прямое следствие законов физики и один из этапов эволюции Вселенной? Неужели жизнь настолько сложна, что не могла появится сама по себе без участия создателя? Возможна ли она в принципе без специальных начальных условий Большого взрыва и «тонкой настройки» физических констант? Действительно ли появление жизни так маловероятно, что это случилось лишь однажды в одной из сотни миллиардов звёздных систем одной из сотен миллиардов галактик нашей обозримой Вселенной? Или жизнь – настолько естественное и часто встречающееся явление, что космос ею просто кишит, и даже на планете Земля она возникала несколько раз? Где, когда и как неорганическая материя впервые стала органической? Кем был последний общий предок всего живого на Земле?

Прочитав эту статью (в двух частях), вы получите ответы на все поставленные вопросы. Мы разберёмся, как законы физики переходят в законы биологии, какую роль в происхождении жизни играет термодинамика и насколько близко учёные подошли к разгадке тайны нашего происхождения, рассмотрим гипотезу диссипативной адаптации и выясним, не рано ли Дэн Браун провозгласил окончательную победу науки над религией. Сразу скажу, что здесь не будет примитивных научно-популярных историй о «маленьком тёплом прудике», первичном бульоне, ударившей в него молнии и самопроизвольном образовании из неорганической материи таких соединений, как белки и РНК. Приготовьтесь погрузиться в механизмы абиогенеза намного глубже, пришло время полностью развеять сверхъестественный ореол вокруг этого процесса.

В 2023 году я сдавал ЕГЭ по профильной математике и физике и хочу поделиться своим опытом.

Подобно физике, математика имеет свой собственный набор «элементарных частиц» — простых чисел, которые нельзя разложить на более мелкие натуральные числа. Их можно делить только на самих себя и на единицу.

И, как показывают последние исследования, оказывается, что эти математические «частицы» открывают новые пути для решения некоторых из самых глубоких загадок физики. За последний год исследователи обнаружили, что формулы, основанные на простых числах, могут описывать особенности чёрных дыр. Теоретики чисел потратили сотни лет на вывод теорем и гипотез, связанных с простыми числами. Эти новые связи позволяют предположить, что математические истины, управляющие простыми числами, могут также определять некоторые фундаментальные законы Вселенной. Так можно ли выразить физику с помощью простых чисел?

Если вы специально не искали на Хабре статьи по тегу «Нейтронные звёзды», то можете и не догадываться, насколько излюбленной и вечнозелёной является здесь эта тема. Эти экзотические объекты (в компании с пульсарами, также представляющими собой нейтронные звёзды) могут сравниться по популярности разве что с чёрными дырами, но и сами статьи о них зачастую получаются крутыми и захватывающими. Так, я в своё время нашёл блог уважаемого Антона @Lirts, обнаружив настоящий шедевр — статью «Нейтронные звёзды — насколько они нейтронные?». С тех пор он, правда, ничего не писал, но все его три статьи сделаны на очень высоком уровне как в фактическом, так и в стилистическом отношении.

Но, возвращаясь к задуманной теме — отмечу, что в последнее время появились удивительные модели и гипотезы, предполагающие, что в недрах нейтронных звёзд материя может существовать в форме чистых кварков, и первый объект, косвенно напоминающий кварково-нейтронную звезду, был найден чуть более чем через два месяца после выхода вышеупомянутой статьи @Lirts. Далее разберу эту тему подробнее.

Привет, Хабр! Меня зовут Павел, я независимый исследователь. Последние пару недель я находился в состоянии непрерывного потока, в результате которого с нуля написал 100-страничную монографию, вывел математический аппарат и написал Python-скрипты, доказывающие одну безумную, на первый взгляд, гипотезу. Весь этот путь от чистого листа до готовой публикации с DOI занял у меня ровно 15 дней.

Суть гипотезы — Теории Вибрационно-Энергетического Резонансного Континуума (ТВЭРК) — состоит в том, чтобы отказаться от эйнштейновской абстрактной «искривленной пустоты» и описать Вселенную методами строгой механики сплошных сред и нелинейной гидродинамики.

Звучит амбициозно и попахивает «теорией всего», я знаю. Но любая теория — это просто слова, пока она не подтверждена цифрами. Поэтому я отложил философию, взял Python и пошел проверять свою математику на реальных, сырых данных из открытых астрофизических баз.

В этой статье я покажу, как мне удалось смоделировать кинематику 175 галактик одним набором параметров (без Темной материи) и «услышать» резонансный гул черной дыры Cygnus X-1 в данных интерферометров LIGO.

                      Задача по механике.

Рассмотрим следующую интересную задачу по теоретической механике (из сборника Мещёрского), сформулированную своими словами.

Задача:Тело массы m находится на вершине гладкой полусферы радиуса R в поле тяжести Земли g. Ему сообщают некоторую начальную горизонтальную скорость v0. Требуется определить угол φ при котором тело оторвётся от поверхности сферы(угол отрыва).

Размерами и формой тела пренебречь.

Решение: сделаем рисунок, поясняющий условие данной задачи.

Когда большинство людей думают о сверхновой, они представляют себе сверхновую типа II, возникающую в результате коллапса ядра. Это массивные звёзды на главной последовательности, которые достигли конца своего существования. Исчерпав запасы водорода, они продолжают синтезировать всё более тяжёлые элементы, пока звезда не потеряет способность удерживать собственную массу. Ядро коллапсирует, и звезда взрывается, на несколько месяцев затмевая всю свою галактику.

Когда на небе происходит нечто столь яркое, это сразу привлекает внимание астрономов. Древние китайские астрономы называли взрывы сверхновых «гостевыми звёздами», потому что они появлялись, какое-то время оставались на небе, а затем исчезали. Они подробно задокументировали сверхновую 1054 года, что сделало её одним из наиболее хорошо описанных астрономических событий древнего мира. Эта сверхновая типа II породила знаменитую Крабовидную туманность — один из самых тщательно изученных объектов в астрономии.

Айзек Азимов известен как классик научной фантастики, но не так знамениты его работы по популяризации науки. Некоторые его научно-популярные книги переводились на русский язык, например, «Путеводитель по науке», близкий по жанру к детской энциклопедии и выходивший в издательстве «Центрполиграф» в 2004 году. Но сравнительно малоизвестной осталась другая его книга «Двойная планета», написанная в 1960 году и рассматривающая Землю и Луну как парную планету, а не просто планету и спутник.

Пока соцсети активно обсуждают блокировку Телеграм РКН-ом, «по просьбам трудящихся», решил вспомнить такую тему. Когда-то она была очень популярна. Здесь нет ничего нового, просто собрал воедино некоторые материалы.

Вопрос о том, может ли парусное судно двигаться быстрее ветра, на первый взгляд кажется абсурдным. Интуиция подсказывает: если толкающая сила создаётся ветром, то как можно обогнать то, что тебя толкает? Однако на протяжении десятилетий эта тема вызывала жаркие споры — от страниц научно-популярных журналов до интернет-форумов.
Спор имел глубокие исторические корни. В конце XIX века немецкий исследователь Г. Герлах впервые теоретически показал возможность движения парусного судна быстрее ветра. Однако в то время аэродинамика и гидродинамика ещё не достигли уровня, позволяющего реализовать эти идеи на практике.

Эта задача в разных постановках встречается как в школьных задачниках, так и на олимпиадах.В общем виде её можно сформулировать так.

Маленький шар массы ударяется о наклонную поверхность клина массы и отскакивает от него. Клин может скользить без трения по горизонтальному столу (на рисунке — вдоль оси ). Известны скорости клина и шара непосредственно перед ударом; требуется найти их скорости сразу после него. Удар считается абсолютно упругим, угол наклона клина известен. Векторы скоростей лежат в плоскости рисунка.

Стивен Хокинг долго не хотел писать мемуары. Рассказывать о Вселенной ему всегда было интереснее, чем о себе. Но желающих изложить его биографию (и расставить свои акценты) становилось всё больше. Так родилась эта книга — попытка сохранить право голоса в собственной истории. Хотя однажды свой голос он всё же потеряет — навсегда и совершенно буквально. В 1985 году после пневмонии и трахеостомии Хокинг лишится речи и будет общаться с миром через синтезатор. Тот самый, с электронным баритоном, который потом станет его визитной карточкой.

«Моя краткая история» вышла в 2013 году, когда автору было за семьдесят. По тональности это напоминает сочинение «как я провел лето» — только написанное гением, который между делом объясняет устройство черных дыр и Теорию большого взрыва (не сериал). Хокинг просто перебирает события: детство, родители, школа, первые открытия, жены, дети, болезнь. Без надрыва, без пафоса — и с английским юмором. Здесь нет популярного пересказа теорий — всё это Хокинг уже сделал в других книгах. Вместо этого — человек, который всю жизнь смотрел в телескоп, наконец согласился посмотреть внутрь себя и чуточку приоткрыть личную жизнь нам.

Согласно геймерской интерпретации реальности мы находимся в игре, и мы это не мы, а аватары игроков. Данная концепция прекрасно ложится на современный мир, когда религиозные представления кажутся устаревшими, а чисто атеистический подход не снимает страха смерти. Но насколько она соответствует научной картине мира? Или это просто очередная красивая сказка, которую мы сами себе рассказываем?

Главный вопрос как понять является ли наша реальность реальной или виртуальной? Когда играешь в игру на компьютере, то все просто. Вот игра на экране и ее виртуальная реальность, а вот реальная реальность, в которой я нахожусь. Их можно легко и четко отделить друг от друга. А вот когда ты аватар в игре и видишь только свою реальность, то все несколько сложнее. Но не совсем безнадежно. Давайте присмотримся к игроку за компьютером и попытаемся сформулировать принципы, по которым мы можем отличить реальность от виртуальности.

Картинка: Thuringius

Что первым вам приходит в голову, когда вы слышите словосочетание «кумулятивная струя»? 

Наверняка возникают ассоциации исключительно военного толка, не так ли? ;-) Однако, знаете ли вы, что кумулятивный эффект невероятно распространён и применяется практически повсеместно?

Рассмотрим задачу о строении звёзд: Примем сферически-симметричную квазистатическую модель строения звезды (звезда это огромный шар, все параметры симметричны относительно центра звезды, находятся в равновесии друг с другом), никаких турбулентностей не происходит.

Пусть p(r) - полное давление на расстоянии r от центра, m(r)- масса , заключённая в шаре радиуса r, ρ(r)- плот дифференциальных уравнения, описывающих состояние звезды:

1) Уравнение гидростатического равновесия (между градиентом давления и гравитацией):

В этой статья я предлагаю поговорить о том, почему вопрос "существует ли мир независимо от нас" перестал быть философской абстракцией и стал рабочей проблемой современной науки и почему ответ оказался сложнее, чем "да" или "нет".

Когда мы говорим об объективной реальности, мы обычно подразумеваем что-то простое и очевидное: мир существует сам по себе, независимо от того, смотрим мы на него или нет. Стол стоит в углу, даже если в комнате никого нет. Луна не исчезает, когда мы закрываем глаза. Эта интуиция лежит в основе не только повседневного опыта, но и классической науки: Ньютон, Максвелл, Эйнштейн строили свои теории, предполагая, что за наблюдениями стоит устойчивая, измеримая реальность.

Однако в течение последнего столетия развитие квантовой физики поставило под сомнение эту, казалось бы, незыблемую предпосылку. И дело не в мистике или эзотерике - дело в том, что эксперименты начали давать результаты, которые невозможно описать в рамках ньютоновской картины мира. Вопрос об объективной реальности перестал быть умозрительным: он стал частью научной повестки.

Учёным уже около века известно, что наша Вселенная постоянно расширяется. В честь учёных, которые окончательно доказали это, данное расширение стали описывать постоянной Хаббла — Леметра (или просто постоянной Хаббла). Сегодня учёные используют два основных метода для измерения скорости расширения: реликтовое излучение (РИ) и космическую лестницу расстояний. Первый метод основан на измерении красного смещения реликтового излучения, оставшегося после Большого взрыва, а второй — на измерении параллакса и красного смещения с помощью переменных звёзд и сверхновых (также известных как «стандартные свечи»).

Единственная проблема заключается в том, что эти два метода не согласуются друг с другом, что приводит к так называемой «хаббловской напряжённости». Эта проблема считается одной из величайших космологических загадок, стоящих сегодня перед учёными. К счастью, появляются новые методы, которые могут помочь разрешить эту «напряжённость» и уточнить Стандартную модель космологии. В недавнем исследовании группа астрофизиков, космологов и физиков из Университета Иллинойса и Чикагского университета предложила новый метод, использующий едва заметные волны ткани пространства-времени, известные как гравитационные волны (ГВ).

Современная физика подошла к странному порогу. Мы умеем с колоссальной точностью описывать поведение элементарных частиц и эволюцию Вселенной в целом, но при попытке заглянуть "под капот" реальности наталкиваемся на принципиальные ограничения. И эти ограничения носят логический характер. Именно в этой точке возникает гипотеза, которая на первый взгляд кажется фантастикой: а что если наша физическая реальность на глубинном уровне тождественна математической структуре? Не описывается математикой, не моделируется ею, а является ею.

Современный отечественный физик А.Д. Панов предлагает свои аргументы в пользу онтологичности математики. Он не просто пересказывает известную идею Макса Тегмарка, а идет альтернативным логическим путём к схожему выводу. Путь этот опирается на совокупность аргументов из квантовой механики, теории вычислений и философии науки. Я попробую далее воспроизвести его цепочку основных рассуждений.

Мы предлагаем новую физическую гипотезу: в иерархических системах со вложенной самореферентной рекурсией может существовать дополнительный энергетический вклад, не сводимый к обычной попарной энергии связи. Этот вклад, обозначаемый E_rec, зависит от глубины рекурсии, межуровневой когерентности и внутренней меры связности системы.

Да, «Критика чистого разума“ Канта — книга, которую стоит читать сегодня. Не из почтения к классике, а потому, что она помогает понять, почему современная наука упирается в те же эпистемологические пределы, которые Кант обозначил два с половиной века назад. Если вы когда‑нибудь задавались вопросом, почему квантовая механика «странная», почему математика так эффективно описывает реальность или где проходит граница между тем, что мы можем познать, и тем, что остаётся за горизонтом, — Кант говорит именно об этом же.

Сегодня, 16 марта 2026 года, мы отмечаем ровно 100 лет одному из самых абсурдных, смешных и одновременно великих событий в истории человечества. Ровно век назад стартовала первая в мире ракета на жидком топливе.

Но самое смешное в этой истории — не сам полет, а то, как один упрямый чувак с паяльной лампой эпично унизил самых заносчивых медиа-экспертов своего времени.

Знакомьтесь: Роберт Годдард. Гений-одиночка, которого вся Америка считала поехавшим фантазером: