Физика

Привет, Хабр! Это Екатерина, геммолог бриллиантового дома LA VIVION, сегодня поговорим на мою любимую тему — о природных и лабораторных алмазах, а также их имитациях. Судя по комментариям к предыдущим статьям, вам эта тема тоже интересна. 

Современные технологии позволяют создавать материалы, которые либо повторяют свойства алмаза, либо полностью воспроизводят кристалл. В этой статье — о том, чем отличаются и как образуются лабораторные алмазы, какое значение они оказывают на экономику, экологию и в целом жизнь. Можно ли считать новые материалы алмазами, имеют ли они ту же самую ценность и способны ли изменить ход истории.

У лабораторных бриллиантов немало сторонников и противников. Я не буду склонять чашу весов в ту или иную сторону и постараюсь дать независимый взгляд эксперта‑геммолога на эту тему. А все выводы каждый читатель делает для себя сам.

Рассмотрим концепцию космического корабля, разгоняемого до большой скорости, достаточной, чтобы долететь до ближайших звёзд за несколько десятилетий. Для разгона корабля используется портал – иначе говоря, «червоточина», размещаемая на борту корабля.

Совсем недавно на Хабр пришла через песочницу уважаемая Елизавета @Antiquesikнаписавшая статью «Quirk: квантовый симулятор для начинающих». Елизавета, сразу уловившая, что статьи на Хабре нужно щедро и красиво иллюстрировать, рассказывает о некоторых опытах из области квантовой физики, которые этот симулятор позволяет смоделировать прямо в браузере.

Эта статья вернула меня к идее разобрать виртуализацию квантовых компьютеров и рассказать о том, какие наработки такого рода сейчас существуют и развиваются. Около трёх лет назад уважаемый @Albert_Wesker разместил на Хабре в корпоративном блоге компании «Timeweb Cloud» перевод «Уделываем классические компьютеры при помощи Borealis», где рассказал, по-видимому, о первом общедоступном квантовом компьютере на 216 кубитов, развёрнутом в облаке (также в этой статье упоминается аналогичная 8-кубитная машина X8, в которой запутаны 8 фотонов).

Таким образом, уже в наше время, задолго до появления промышленных и, тем более, персональных квантовых компьютеров, разрабатываются алгоритмы и программы, закладывающие основу для будущих аппаратных реализаций таких компьютеров, если они, всё-таки, появятся. О таких примерах поговорим под катом.

В предыдущих статьях я описывал модель «снизу», начав с самых основ онтологической простоты и введя минимальную единицу бытия — бинарный коррелят, «Атом смысла».

Кратко напомню ключевую интуицию.

Когда мы пытаемся приблизиться к фундаментальным единицам бытия, то используем классическую редукцию, упрощая известные нам составляющие вещества. Сначала мы говорим о молекулах, затем переходим к элементарным частицам и полям. В теории струн речь уже идет о многомерных вибрирующих струнах как базовых кирпичиках, из которых построено всё материальное.

В какой‑то момент мы останавливаемся и говорим: это и есть фундаментальная основа всего. Однако на чём бы мы ни остановились, это нечто всё равно обладает внутренней структурной сложностью. Если это струна, то она многомерна, она вибрирует, у неё есть разные моды, и всё это разворачивается на уже готовой сцене пространства-времени, которое мы принимаем как данность. Где же здесь настоящая простота?

Взгляд снизу с необходимостью заставляет нас оттолкнуться от единственно-честного ничто. Не физический вакуум, не пустое пространство, а абсолютное онтологическое ничто — полная противоположность всякому «есть». То самое атеистическое ничто, которое наступает после смерти или предшествует рождению, когда нет даже возможности помыслить наличие чего бы то ни было.

Таким образом, у нас есть база, на фундаменте которой имеет смысл создавать нечто фундаментально простое, что я и называю Атомом смысла. Опустив все промежуточные рассуждения, Атом смысла можно описать как чистую бинарную корреляцию: потенциал быть «да» или «нет», «различимо» или «неразличимо». Не само значение, а именно потенциал значения — коррелят в чистом виде.

Вчера меня занесло на мероприятие под названием "Битва Единорогов" в офисе Инновационного Хаба Шелкового Пути, через дорогу от Стенфорда. Офис состоит из двух комнат, но согласно его вебсайту, они уже ускорили 320 стартапов.

Первым потенциальным единорогом была бухгалтерша из Бразилии, которая сообщила присутствующим, что на ее родине недавно разрешили коноплю. И что она готова срочно создать стартап по управлению финансовыми потоками вокруг конопляного бизнеса, пока это святое место не занял никто другой:

Когда-то давно, в журнале «Наука и Жизнь», я наткнулся на игру «Эволюция» Джона Конвея — и влюбился в нее с первого взгляда.

Никакой игры там, строго говоря, нет. Есть бесконечная сеточка. Каждая клетка сетки либо жива, либо мертва. Каждый ход применяем три простых правила: клетка с двумя или тремя живыми соседями выживает; пустая клетка с тремя живыми соседями оживает; все остальные клетки умирают. И всё.

Я рисовал конфигурации в клетчатых тетрадках, следил за их судьбой и любовался осцилляторами — конфигурациями, которые повторяются через два или более хода.

Потом прочитал про «глайдер» — маленькую конфигурацию из пяти клеток, которая не крутилась на месте, а ползла по сетке — смещаясь за четыре хода на одну клетку. Никто её не программировал. Она была побочным эффектом трёх правил игры.

Потом я зачитался книжкой, где описывались находки, сделанные энтузиастами на тогдашних ЭВМ: «глайдерное ружьё» — сложный осциллятор, каждые несколько ходов выплевывающий новый «глайдер» так, что образовывалась бесконечная цепочка из них. И «поглотитель» — другая конфигурация, поглощающая прилетающие в нее «глайдеры» без следа.

Я долго разглядывал эту конструкцию, после чего поймал себя на дурацкой мысли. А что, если наш мир работает так же?

Одним вечером я решил проверить: что если взять решётку из 10 000 узлов, задать одно правило передачи энергии между соседями — и просто запустить? Никакой теоретической физики из учебника, никакой подготовки. Посмотреть что вырастет само.

Спойлер: за один день появились волновое уравнение, интерференция, фазовый переход, рождение и аннигиляция частиц, и стрела времени. Всё из одного уравнения.

В этой статье мы завершим решение задачи внешней баллистики разбором шестого и седьмого случаев. В них мы учтём уменьшение гравитации с высотой, а также кривизну Земли.

Современные технологии обладают рядом характеристик, которые в той или иной степени влияю на формирование общества и жизни человека. Одной из них является «мобильность». Телефоны, компьютеры, умные часы и т. д. — все эти устройства способны работать без необходимости в постоянном подключении к электросети. Благодаря современным аккумуляторам время автономной работы становиться дольше, а время, необходимое для зарядки, сокращается. Но эти показатели могут стать еще лучше, если сместить свое внимание от классической химии в сторону квантовой физики. Ученые из Мельбурнского королевского технологического университета (Мельбурн, Австралия) разработали первый в мире прототип квантового аккумулятора. Из чего он создан, каков принцип его работы, и насколько он превосходит классические аккумуляторы? Ответы на эти вопросы мы найдем в докладе ученых.

Эта статья — не «ответы на все вопросы». Это попытка показать, как смена парадигмы — с субстанциальной на реляционную позволяет увидеть, что некоторые «неразрешимые» противоречия философии и науки были артефактами нашего языка, а не свойствами реальности.

Вся история философии и науки — это борьба с несколькими фундаментальными парадоксами о конечности и бесконечности, а также дискретности и непрерывности материи, пространства, времени и причинности. Эти парадоксы были известны еще древним грекам, но затем современному читателю о них напомнил Иммануил Кант. Он сформулировал эти фундаментальные проблемы бытия в виде своих антиномий и сделал это не для того, чтобы блеснуть умом, а для того, чтобы продемонстрировать предел возможного для разума, оперирующего категориями субстанции. Материя конечна или бесконечна? Время имело начало или оно вечно? Свобода воли существует или всё детерминировано?

На каждый из этих вопросов формальная логика даёт два равно обоснованных, но взаимоисключающих ответа. Кант сделал вывод: мир «в себе» непознаваем. Гегель ответил: непознаваем не мир, а тот способ мышления, который пытается ухватить реальность через статичные «вещи». И этот способ мышления — некорректен.

Сегодня, когда физика всё чаще описывает мир не как набор объектов, а как сеть отношений, гегелевский ответ звучит удивительно современно. Оказывается, антиномии Канта не опровергаются, а снимаются в гегелевском смысле, то есть сохраняются как моменты более широкой картины, но теряют статус тупиков.

Большой Адронный Коллайдер не обнаружил никаких новых физических явлений. Что же делать дальше?

В июле 2012 года физики Большого Адронного Коллайдера (LHC) в Европе с триумфом объявили об открытии бозона Хиггса, долгожданной частицы — основополагающего элемента субатомного мира. Взаимодействие с полем Хиггса наделяет элементарные частицы инертной массой — благодаря этому они замедляются, объединяются в атомы, а те складываются во всё многообразие материального мира. Через пару месяцев я устроилась в только что созданный журнал — будущий Quanta — первым штатным репортёром. Так я оказалась в первом ряду разворачивающейся драмы.

Она развернулась не вокруг частицы Хиггса, к моменту её обнаружения на LHC в существовании бозона Хиггса почти никто не сомневался. Частица Хиггса была последним элементом Стандартной модели физики элементарных частиц — набора уравнений 1970-х годов, описывающих 25 известных элементарных частиц и их взаимодействия.

Но куда важнее оказалось то, чего в данных не нашлось.

^{Goran tek-en}

Как вы думаете, может ли соль быть жидкой? 

Понимаю, что некоторые сразу ответят: «ну, ты нашёл тоже что спросить, конечно может — нужно для этого её всего лишь бросить в воду!» :-D и, таким образом они выразят наиболее распространённую точку зрения, которую мы знаем ещё со школы (а также, базируясь на своём практическом жизненном опыте). 

Но, думали ли вы, что бы это дало, если бы жидкая соль была возможна? Жидкая, сама по себе? На самом деле, это открывает очень интересные перспективы…;-) 

15 апреля 1986 года, Ливия. Майор Брайан Шул ведет SR-71 над пустыней на высоте 24 километра со скоростью 3 400 км/ч. Позади линия, которую Каддафи назвал «линией смерти» и пообещал сбивать любого, кто ее пересечет. Шул пересек ее 20 минут назад. В задней кабине оператор разведсистем майор Уолтер Уотсон докладывает: на панели обороны загорелись индикаторы — ливийские ЗРК ведут обстрел. Предположительно С-2 и С-4, скорость ракет до 5 Махов.

Шул прикинул время, за которое ракеты доберутся до их высоты. Потом посмотрел на указатель скорости. И сделал то, что написано в летной инструкции SR-71 как стандартная процедура уклонения от зенитных ракет: дал полный газ.

Скорость пошла вверх: 3,2 Маха, 3,3, 3,5. Самолет преодолевал около километра каждую секунду. Ракеты взорвались далеко позади. Шул и Уотсон вышли из ливийского воздушного пространства, развернулись к Средиземному морю и обнаружили, что на выделенной скорости проскочили мимо танкера-заправщика, который ждал где-то возле Гибралтара.

Дисклеймер: это не попытка "доказать Гегеля физикой" или наоборот. Это размышление о том, как философские категории помогают осмыслить то, что физика описывает математически и почему эти два языка говорят об одном и том же, просто разными словами.

У меня есть давняя идея - написать книгу о том, как философия Гегеля перекликается с современной физикой. Не в духе "Гегель всё предсказал", а в более тонком смысле: многие структурные ходы его мысли - диалектика перехода от абстрактного к конкретному, от простого к сложному, от тождества к различию - удивительно точно соответствуют тому, как сегодня физики описывают эволюцию Вселенной.

Книга - дело долгое. Поэтому начну с малого: с одной идеи, которая связывает гегелевское "становление бытия" и современную космологическую картину.

В этой статье мы продолжим решать задачу внешней баллистики и разберём четвёртый и пятый случаи. Они более общие.

Мы учтём зависимость коэффициента лобового сопротивления от скорости, а также зависимость плотности воздуха от высоты.

Представьте на мгновение, что вы перенеслись в прошлое и оказались в древней культуре — будь то великая цивилизация или небольшое племя. По какому-то странному стечению обстоятельств вы забыли всё, что когда‑либо знали о современной космологии. Никаких воспоминаний о Большом взрыве, никаких воспоминаний о галактиках или теории относительности. Но люди вокруг вас полны любопытства. Они смотрят на солнце, описывающее дугу по небу, на луну, меняющую форму, на бесчисленные звёзды, разбросанные в небе. Они видят горы, реки, животных и задают вам — своему новому жрецу, шаману или мудрецу — сложные вопросы: откуда всё это взялось? Почему мы здесь? Что такое Вселенная и каково наше место в ней?

У вас нет телескопов, нет лабораторий, нет математической физики. У вас есть только ваши чувства, накопленные наблюдения вашего народа, его истории и традиции, возможно, немного простой геометрии и много времени для размышлений. Вы должны сочинить историю сотворения мира — такую, которая объясняет происхождение космоса, его структуру и роль человечества в нём. Это задача, с которой сталкивалась каждая культура, и рассказы, которые они создавали, никогда не были простой фантазией. Это были тщательно продуманные, содержательные системы, призванные придать смысл миру, управлять поведением людей и отвечать на самые глубокие вопросы.

Основная задача любой науки — это ответить на вопросы, которые в конечном итоге пытаются пояснить, как работает окружающий нас мир. Одним из самых сложных и порой загадочных вопросов является «как все началось?». Как появились первые люди, как появилась Земля, как сформировалась Солнечная система и самый важный из всех — как появилась Вселенная. Основополагающей теорией формирования Вселенной является теория Большого взрыва. Ученые из Университета Уотерлу (Уотерлу, Онтарио, Канада) провели исследование, в котором установили, что в формировании Вселенной важную роль сыграла квантовая гравитация. Что именно установили ученые, и какие доказательства их доводов? Ответы на эти вопросы мы найдем в их докладе.

Этой ночью человечество сделало то, чего не делало уже 54 года — снова отправило людей в сторону Луны. Со стартового комплекса 39B во Флориде в небо поднялась гигантская ракета SLS, а вместе с ней — космический корабль «Орион» с четырьмя астронавтами на борту. Для них это не просто красивый полёт «вокруг Луны», а испытание системы, от которой зависит будущее человечества.

Прошлой весной группа из почти 1000 космологов объявила, что тёмная энергия — загадочный фактор, заставляющий Вселенную расширяться с постоянно растущей скоростью — возможно, ослабевает. Этот сенсационный результат, основанный на наблюдениях группы за движениями миллионов галактик в сочетании с другими данными, был предварительным и неокончательным. Сегодня учёные сообщают, что они проанализировали в два раза больше данных, чем раньше, и что эти данные ещё убедительнее указывают на тот же вывод: тёмная энергия теряет силу.

«Мы гораздо увереннее, чем в прошлом году, в том, что это действительно так», — сказал Сешадри Надатур, член коллаборации Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI), группы, стоящей за новым результатом.

Их выводы, представленные в 2025 году на Всемирном физическом саммите в Анахайме, штат Калифорния, совпадают с результатами другой группы космологов — проекта Dark Energy Survey (DES), в котором участвуют 400 учёных. Проект DES, также проанализировавший огромный участок космоса, сообщил о наличии доказательств изменчивости тёмной энергии, а также в докладе, представленном на конференции в Анахайме.

Когда мы измеряем объект, находящийся поблизости — на Земле, в нашей Солнечной системе или где-либо ещё в пределах Млечного Пути — информация, которую мы получаем от приходящего от этого объекта света, относительно проста. Свет от такого объекта, как Солнце, расположенного на расстоянии 150 миллионов километров, до нас доходит после путешествия продолжительностью 500 секунд: именно столько времени требуется свету, чтобы преодолеть это расстояние в космосе. Свет, излучаемый звездой, находящейся на расстоянии 10 световых лет, достигнет нас после 10-летнего путешествия; а свету, излучаемому звездой на противоположном краю галактики, удалённой на целых 80 000 световых лет, потребуется 80 000 лет, чтобы до нас долететь. Для всех этих объектов

красное смещение равно 0,

температура после Большого взрыва составляет всего 2,725 К,

а их расстояние (в световых годах) и время, прошедшее с момента их образования (в годах), одинаковы.

Но это только потому, что наша планета, наша Солнечная система, наша галактика и даже наша Местная группа связаны между собой силами гравитации. Пространство, разделяющее две точки внутри этих структур, не расширяется, но если мы обратим взор на более обширную Вселенную и на все галактики, удалённые более чем на 5 миллионов световых лет, то расширение Вселенной начинает играть важную роль. У нас есть несколько различных параметров, которые мы можем использовать для описания любого удалённого объекта, включая красное смещение, космическую температуру, расстояние до него или «время обратного взгляда» на него, но взаимосвязь между ними сложна. Вот как они все связаны между собой.