Физика

В первые месяцы моей работы журналистом, пишущим о физике, почти десять лет назад я постоянно натыкался на странную последовательность символов: AdS/CFT. Она меня изрядно пугала, и я решил просто не обращать на неё внимания.

Но долго прятать голову в песок не получилось. Вскоре я узнал, что эти символы обозначают удивительную связь между, казалось бы, несовместимыми мирами гравитации и квантовой механики. А ещё более странным образом это «соответствие анти‑де‑ситтеровского пространства и конформной теории поля» предполагает, что гравитация устраняет различие между объёмом и площадью. Более общая идея получила название голографического принципа, и теперь мне кажется, что это самое глубокое предположение в теоретической физике за последние 30 лет.

Физики‑теоретики склонны голосовать ногами, и AdS/CFT вызвало настоящий массовый забег. Три основополагающие статьи по этой теме, опубликованные в конце 1990-х годов, получили десятки тысяч цитирований и с огромным отрывом стали самыми цитируемыми работами по теоретической физике цифровой эпохи. В моих разговорах с физиками, изучающими голографию, они часто казались искренне ошеломлёнными и прибегали к словам вроде «волшебство» и «чудо», чтобы её описать. И, конечно, не помешало и то, что голография привела к практически общепринятому ответу на самую знаменитую загадку физики: вопреки тому, что утверждал Стивен Хокинг, чёрные дыры не являются тюрьмами, из которых ничто не может выбраться.

Но даже после того, как я написал о множестве открытий в области голографии и провёл бесчисленное количество разговоров с работающими над ней физиками, ощущение путаницы не исчезло. Я слышал, что голография предполагает, будто гравитация и квантовая механика — это одно и то же, и что пространство может быть иллюзией. Я также слышал, как голографию описывали одновременно и как математический факт, и как спекулятивный полёт фантазии. Поэтому я решил сопоставить эти дикие идеи и выяснить, что именно голографический принцип говорит о нашей Вселенной.

Работа мозга в принципе считается вычислимой, даже если на её описание уйдут десятилетия. А вот ощущения пока не удается вывести из известных нам законов физики. Почему электрические сигналы между нейронами сопровождаются вкусом маминого печенья, этот вопрос остаётся без ответа.

Мы живём в мире, где всё подчиняется законам физики. Молекулы сталкиваются, ионы проходят через мембраны, нейроны передают сигналы — и всё это можно описать через энергию, массу и заряд. Но переживание в этих терминах описать не удаётся.

Философ Дэниел Деннет считал, что эта трудность во многом создается языком. Он прослеживал путь разума от бактерий до человека и показал, что слова вроде «хочет» и «знает» не указывают на отдельную сущность в живых организмах. Но его объяснение остается на уровне эволюционной логики: он показывает, почему такие слова могли возникнуть, но не показывает, какие физические процессы за ними должны стоять.

Проблема не в том, что физика этих процессов науке неизвестна, а в том, что уже на уровне клетки мы описываем их словами, которые обрывают связь с физикой. Про физику при этом не забывают: биофизики подробно изучают, как сталкиваются молекулы, как устроены каналы, сколько энергии уходит на каждый шаг. Но эти знания остаются внутри своей области. А в клеточной биологии, физиологии и нейронауке используется уже сокращенный язык, и в учебниках пишут: «с ДНК снимается копия», «рибосома читает мРНК», «транспортная РНК доставляет аминокислоту», «фермент распознаёт субстрат». А когда мы доходим до описания сознания, остаются слова «распознаёт», «оценивает», «прогнозирует», которые мы применяем уже к электрическим сигналам нейронов.

Поэтому мы восстанавливаем не лингвистическую логику, а сами физические процессы, которые стоят за этим языком: потоки энергии и вещества, концентрации, пороги и переходы между ступенями от клетки до человека. Наша цель – перевести описание переживания на язык физических законов.

Проблема не в том, что физика этих процессов науке неизвестна. Биофизики изучают её подробно: как молекулы сталкиваются, как устроены каналы, сколько энергии уходит на каждый шаг. Но эти знания остаются внутри своей области. На следующих уровнях, в клеточной биологии, физиологии и нейронауке, используется уже сокращённый язык, и связь с физическими процессами обрывается. А когда мы доходим до сознания, от неё остаются только слова «распознаёт», «оценивает», «прогнозирует», которые мы применяем уже к электрическим сигналам нейронов. Поэтому мы восстанавливаем не лингвистическую логику, а сами физические процессы от клетки до человека.

Саму проблему для себя я разрешил ещё несколько лет назад, но очень хочу поделиться со всеми интересующимися тем, в чём состоят различия в программном обеспечении для измерения поведения аудиоустройств, так как я накопил на эту тему довольно много наблюдений.

Даже простое перечисление критериев выбора оказалось связано с погружением в технические детали, которые могут быть полезны тем, кто интересуется аудиоаппаратурой или электроникой.

В этой статье я сознательно ограничусь измерением нелинейных искажений — компонентов, отсутствовавших в исходном сигнале, но появившихся на выходе устройства и зависящих от входного уровня нелинейным образом.

Измерения нелинейных искажений сложно выполнять корректно: они требуют высокой точности трактов, чистых условий и хотя бы минимальной стандартизации методик. Именно поэтому я хотел тщательно во всём разобраться, так как мой текущий инструмент показывал некоторые проблемы, и я не знал в точности почему.

В марте 2026 года корейский конгломерат HD Hyundai совместно с американским классификационным обществом American Bureau of Shipping (ABS) подписали договор о совместной разработке первого в мире атомного контейнеровоза на SMR, то есть на небольшом ядерном реакторе.

На рубеже 2020–2021 годов я только начинал работу на Хабре и присматривался к интересам аудитории. Поэтому среди первых статей, которые я опубликовал, был лонгрид «Марс и магнитосфера. Планета, которую можно отремонтировать», посвящённый терраформированию Марса. Несмотря на то, что тема терраформирования по сей день остаётся чисто гипотетической и выходит за рамки наших технологических возможностей, она является предметом серьёзных научных исследований и вызывает огромный интерес и оптимизм. Примечательно, что уважаемый @sacredtree более года назад написал на Хабре первую (из анонсированной серии) статью о терраформировании, он начал именно с Марса: «Мысленный эксперимент по терраформированию планет. Часть 1: Марс». Также эту тему многократно затрагивали другие хабровчане, например, уважаемый @densss2 (“Марс. Практическое пособие по терраформированию для домохозяек”), уважаемый @SLY_G («Почему на Марсе не получится ничего вырастить?*»). В своё время я написал на Хабре обобщающий материал о терраформировании и жизнепригодности скалистых планет, он называется «Укрощение кислорода и подводные камни терраформирования» (статья собрала 237 комментариев).

У меня складывается впечатление, что аудитория обожает рассуждать о терраформировании Марса, но лишь косвенно затрагивает не менее интересную тему — потенциальные возможности обживания Венеры. При существующем уровне технологий невозможно представить заселение венерианской поверхности или искусственное устранение излишков парниковых газов на Венере. Однако гораздо интереснее выглядят идеи о развёртывании постоянных поселений в облаках Венеры. Под катом поговорим об этом подробнее.

В этой статье я хотел бы поговорить про мегаструктуры. Меня с детства безумно увлекал этот сеттинг, и когда я начал писать статьи для хабра, я хотел написать материал по этой теме, но долго не мог понять, как к ней подступиться.

Но кажется я придумал как. Предлагаю рассмотреть нашу вселенную (математически) как сложную хаотическую систему, которая при достаточном количестве времени начинает самопроизвольно порождать все более сложные структуры.

И мы, люди, являемся одним из этапов этого начавшегося самоусложнения материй. И мы можем находится у порога уже нового скачка, связанного с развитием техносферы.

Физическая теория использует математический формализм, но отличие физики от математики связано с проведением реальных экспериментов. Можно даже сказать, что экспериментальная установка соединяет математические уравнения физической теории с миром. Понимание происходящего связано с вопросом измерения физических величин. На первый взгляд он кажется интуитивно понятным, поскольку парадигмальным примером измерения служит измерение длины. Длина измеряется линейкой, требуется выбор единиц измерения, но не сложно пересчитать полученную величину из одной размерности в другую.

Бас ван Фраассен для демонстрации концептуальных трудностей сформулировал проблему координации в виде двух тесно связанных вопросов о физической величине: 1) Что такое физическая величина? 2) Что можно считать измерением физической величины? Требуется отделить эти вопросы друг от друга и тем самым избежать порочного круга. Например, следующее утверждение явно бессодержательно: температура - это то, что измеряет термометр, и поэтому измерение термометра можно считать температурой. Более правильно сказать, что термометр измеряет температуру, но для понимания смысла этого утверждения в первую очередь требуется понимание принципа работы термометра.

Рассмотрение отталкивается от книги Пьера Дюгема 'Физическая теория, её цель и строение' (первое издание вышло в 1906 году), в которой разбирался вопрос связи физической теории с экспериментом. Дюгем ввел понятие идеального измерительного прибора и рассмотрел его связь с реальным прибором. Идеи Дюгема разбираются на примере измерения температуры при наличии физической теории. После этого кратко рассмотрена история термометрии; это покажет, каким образом проблема координации решалась в ходе становления физической теории.

Космические полёты на энергии термоядерного синтеза давно сулят возможность стремительных путешествий по Солнечной системе: до Марса за недели, до Сатурна за месяцы, до Плутона за годы.

Десятилетиями эти возможности оставались чисто теоретическими, словно их взяли со страниц фантастического романа. Но теперь несколько компаний работают над созданием практически применимых термоядерных ракетных двигателей и уже достигли важных рубежей.

Британский стартап Pulsar Fusion надеется провести демонстрационный полёт в космос в 2027 году, а Принстонский университет и американская компания Helicity Space продолжают работу над собственными термоядерными двигателями.

Большинство теорий сознания в вычислительном мейнстриме – от предиктивного кодирования до принципа свободной энергии – исходят из того, что мозг строит прогноз, а после его реализации результату присваивается оценка «хорошо/плохо». Но тогда остается трудная проблема сознания (hard problem): если прогноз – это чистая вычислительная операция, непонятно, зачем нужно переживание радости или горя. И даже если мы опишем все вычисления мозга, остается неясным, как и каким образом мозг порождает сознание?

В этой статье я хочу показать, что, если проследить эволюцию информационных потоков от РНК, а начинать не с уровня человека, можно увидеть, что порядок вычислений, начинается не с прогноза и сознание это не порождение мозга - это общий принцип всей живой материи – организовывать информацию о собственной структуре.

Общий принцип организации информационных потоков заключается в том, что все живые организмы сначала оценивают входящие (внешние и внутренние) сигналы, затем на основании накопленной памяти обо всех предыдущих состояниях самого организма осуществляют прогноз изменения своего внутреннего состояния. Это не вычисление будущего и не модель внешнего мира, это упреждающий поиск в сохраненной памяти собственных состояний и воссоздание нужной биохимии чтобы избежать или приблизить то или иное событие.

Затем через изменённую собственную биохимию совершается действие, и результат действия сравнивается с прогнозом. Положительный результат подкрепляет прогноз и порог его срабатывания снижается, делая его вероятностным, отрицательный его не устраняет, а повышает порог срабатывания этого прогноза.

Поэтому мы рассматриваем сознание как свойство всей живой материи организовывать информацию о собственной структуре. Человеческое сознание в этой рамке – частный случай: видоспецифическая форма той же организации информационных потоков.

Итан Сигел (американский астрофизик‑теоретик и научный журналист, автор рубрики «Спросите Итана», один из пропагандистов современных научных знаний), разбирает один из нерешённых вопросов современной физики: куда девается информация о различных частицах, попадающих в чёрную дыру, при том что чёрная дыра испарится путём излучения Хокинга и исчезнет?

@avshkol перевёл эту статью, поскольку здесь Итан подробно разбирает проблему, и если вы только начинаете изучение всего, что связано с чёрными дырами и информацией, то эта статья будет прекрасным введением в предмет. И ещё Итан утверждает, что, несмотря на огромнейшее количество работ по этой теме, парадокс потери (или сохранения) информации в чёрной дыре пока не разрешён!..

Существуют сотни случаев, когда важные открытия были сделаны независимо разными людьми практически одновременно: математический анализ (1600-е годы), телеграф (1837 год), лампочка (1879 год), реактивный двигатель (1840 год) и телефон (1876 год) и т.д.

Почему это происходит? Откуда берутся хорошие идеи?

Идея смежных возможностей объясняет такие одновременные инновации.

Перед вами график гласных Международного Фонетического Алфавита. Если вы когда-либо интересовались фонетикой или даже лингвистикой в целом, вы видели этот график. Его учит каждый студент-лингвист на первом курсе. Тем не менее, он неверен.

Из этой статьи вы узнаете:

1. Как мы до этого дошли - почему ошибка из 1917-го года до сих пор воспроизводится в каждом учебнике в 2026-м

2. Как на самом деле выглядит пространство гласных

3. Как на самом деле связаны артикуляция и акустика гласных

4. Как программно вычислить положение конкретного звука в прострастве гласных

5. Как правильную теорию можно использовать для улучшения английского произношения и уменьшения акцента

^JanGB

Сегодня будет своеобразный забавный пост, в котором я изложу свою мысль, которая пришла мне буквально на днях: как «апнуть» мендосинский мотор? 

И, что любопытно — я нигде такого ещё не видел! Так что, можно, наверное, считать, что эта забавная инновация — как бы своеобразный следующий шаг во всем известной конструкции мендосинского мотора… 

Наше время интересно тем, что цифровые технологии глубоко проникли во все сферы, и одна из них — ЧПУ-станки (т. е. станки с числовым программным управлением).

Благодаря этому практически каждый желающий может иметь на дому фактически «маленький завод»: 3D-принтеры разных типов, лазерные резаки/граверы и даже — собственно то, что в обиходе носит название «ЧПУ-станки» (хотя, по большому счёту, и все предыдущие типы относятся к этому же).

Широкие технические возможности и доступность станков пробуждают и соответствующий техническо-творческий «аппетит»: хочется и то, и то, и то…

Особенно если доступность станков дополняется соответствующими знаниями в области электроники и программирования — это фактически открывает дорогу к практически неограниченному созданию роботизированных устройств.

Однако очень быстро работающие в этом направлении сталкиваются с тем, что наиболее доступный и относительно беспроблемный способ создания физических деталей на дому — 3D-печать — не во всём может удовлетворить, и в основном это касается недостаточной физической прочности получающихся распечаток.

Да, в некоторой степени эту проблему можно нивелировать с помощью использования закладных/накладных металлических деталей, сочетаемых с пластиковыми: металлические подшипники, металлические наконечники на пластиковую деталь и т. д. и т. п.

Но не везде это возможно, особенно если конечное изделие будет подвергаться воздействию высоких температур — тут уже просто без вариантов: необходимы цельнометаллические детали.

В поп-культуре приставка «нано» часто ассоциируется с фантастикой. В «Мстителях: Войне бесконечности» Тони Старк касается устройства на груди, и на нём собирается броня. В фильме «Бросок кобры» ракета с нанороботами попадает в Эйфелеву башню, после чего крошечные машины пожирают металл и разрушают конструкцию. А в игре Metal Gear Rising: Revengeance Райден бьёт сенатора Армстронга, но удары не причиняют тому вреда. На вопрос, почему он никак не умирает, сенатор отвечает: «Nanomachines, son!»

В реальности нанотехнологии выглядят скромнее. Они позволяют инженерам и учёным менять свойства материалов под свои задачи: например, в компьютерных чипах и некоторых лекарствах. Из забавного — в лабораториях устраивают гонки крошечных наномашин, за которыми можно следить только через специальный микроскоп.

Расскажу, что на самом деле означает «нано-», как работают эти технологии, где их применяют и что мешает массовому производству нанокостюмов Железного человека.

Итан Сигел (американский астрофизик‑теоретик и научный журналист, автор рубрики «Спросите Итана», один из пропагандистов современных научных знаний), задаётся вопросом: проявляют ли гравитационные волны свойства частиц?

@avshkol перевёл эту статью, поскольку поиск корпускулярных свойств у гравитационных волн выводит нас на проблему квантования пространства-времени и объединения квантовой теории поля с общей теорией относительности. Сейчас это ключевая, острейшая проблема современной физики...

Также смотрите статьи на эти темы на Хабре: Убедительный экспериментальный намёк на квантовую природу гравитации и Гравитация и квантовая физика фундаментально несовместимы.

Низкоэнергетические ядерные реакции (Low Energy Nuclear Reactions, LENR) находятся на периферии науки сегодня. Несмотря на множество свидетельств аномального выделения тепла и трансмутации элементов, эта область исследована недостаточно. У многих эффекты не воспроизводятся. Общепринятой теории, объясняющей наблюдаемые аномалии, нет. В статье кратко описана предыстория LENR, дан обзор настоящего положения дел, и представлен концепт энергоёмких, надёжных и безопасных источников электроэнергии — термофотоэлектрических генераторов с низкоэнергетическим ядерным реактором (LENR-ТФЭГ).

И снова об этом заблуждении, которое возникает снова и снова. Ну как же, «релятивистcкая масса» тела увеличивается, тело сплющивается, идеальные условия для создания черной дыры! Ох уж эта релятивистcкая масса... Дадим три ответа на вопрос, вынесенный в название статьи — формальный, очевидный и подробный и поговорим об ОТО.

Метод ансамблей Гиббса с квантовыми поправками используется для решения многих практических задач. Тем не менее, как было рассмотрено в предыдущих статьях, статистическая энтропия Гиббса дала повод физикам для связи энтропии с незнанием. Приведу по этому поводу цитату из книги А. Семихатова 'Всё, что движется' из главы с выразительным названием «Измельчение в незнание»: 'Энтропия — мера незнания подробностей'.

Это наводит на мысль, что процессы в реальной изучаемой системе как‑то зависят от знания или незнания физика‑экспериментатора. Также в этом случае под ударом оказывается стрела времени, которая также оказывается связанной со знанием или незнанием человека. В результате ряд физиков решил пересмотреть основания статистической механики в рамках подхода, который можно охарактеризовать слоганом 'Назад к Больцману'. Эта статья посвящена рассмотрению и обсуждению этих идей.

Биосфера планеты Земля наполнена множеством удивительных организмов. Разные виды, обитающие в разных уголках планеты, обладают самыми разнообразными особенностями как физиологии, так и поведения. Внимание людей обычно привлекает нечто большое, порой пугающее, как синий кит или колоссальный кальмар. Их габариты, а также некая вуаль таинственности становятся вдохновением для творчества писателей и многочисленных исследований ученых. Однако можно быть гигантским и при этом невероятно крошечным, как, например, одноклеточный организм Spirostomum ambiguum. Но самое удивительное это не его габариты, а умение уменьшаться до четверти своего первоначального размера всего за 5 миллисекунд. Ученые из Университета штата Северная Каролина (США) провели подробное исследование Spirostomum ambiguum, дабы установить механизм, лежащий в основе столь разительного и быстрого изменения формы тела. В чем же секрет такого поведения, какие механизмы лежат в его основе, и как понимание этого может помочь людям? Ответы на эти вопросы мы найдем в докладе ученых.