Физика

Предисловие.

Буду благодарен каждому, кто критически рассмотрит разработанную Автором более сорока лет назад модель строения элементарных частиц.

Это очень простая и наглядная геометрическая (топологическая) модель элементарных частиц, которая подтверждалась известными на то время реакциями их взаимодействия.

Буду признателен за оценку и рекомендации: важно понять, стоит ли вновь погружаться в физику и пытаться перепроверять работоспособность данной модели с учетом новых теоретических и экспериментальных находок последних четырех десятилетий.

Почему так долго?

На самом деле была попытка в 1982 году представить эту модель на суд одному из профессоров  физфака МГУ, но после короткого терминологического спора о кварках он не стал ничего рассматривать.

Привет, Хабр!

На страницах этого блога я не раз делал срезы новейших исследований, помогающих осмыслить, как Венера и Марс стали безжизненными, а Земля при этом сохраняет стабильную густонаселённую биосферу. Парадоксально, что безжизненность Венеры обусловлена сильнейшим парниковым эффектом, а на Марсе парниковый эффект практически отсутствует из-за того, что Марс потерял почти всю свою атмосферу – и из-за этого стал таким, каков он сейчас. Возможно, причина марсианского угасания заключается в специфике его геологической истории, и в далёком будущем климат Марса ещё может ненадолго стать чуть мягче.

Кроме того, я затрагивал тему приливного захвата — так называется ситуация, в которой спутник всегда обращён к планете одной стороной (как Луна к Земле), либо планета всегда обращена одной и той же стороной к родительской звезде. В этой статье я хочу затронуть удивительный феномен – оказывается, Венера сейчас уже почти застыла в приливном захвате, но именно её мощная атмосфера и причудливая метеорологическая нестабильность не дают планете окончательно остановиться.

На Хабре регулярно пишут про термоядерный синтез — ту самую энергию будущего, до которой «всего-то» осталось потерпеть лет 50. И практически всегда речь о каких-то эпохальных проектах, стоимостью не один миллиард долларов вроде того же «долгостроя» ИТЭР. Но есть и другие подходы.

Сегодня расскажем про современный стелларатор Принстонской лаборатории физики плазмы (PPPL) — интересную альтернативу токамакам, разрабатываемую еще с 50-х годов XX века. Причем прототип установки под названием Muse проектируется намного более дешевым и компактным. А значит, по мнению команды из Принстона, это сделает технологию термоядерного синтеза более доступной, и в целом ускорит развитие технологии в целом. Может быть, мы дождемся прорыва на нашем веку.

С помощью систем компьютерной алгебры найдены точные и доступные для инженерных расчетов оценки авто-корреляционных функций фликкер-шума, получаемые при идеальных оценках экспериментальных шумов, подчиняющихся степенному закону убывания плотности мощности от частоты.

Удобный чайник можно определить через такие параметры:

1. Насколько он напрягает руку – какой крутящий момент (нагрузку) создаёт чайник, когда мы его держим на весу ровно и какую, когда наливаем (считаем "ход" такого движения 90 градусов, чтобы вылить полностью воду). У чайников с верхней ручкой (1 и 2) максимально расслаблена рука в первом положении, т.к. центр масс находится прямо под точкой хвата, и максимально напряжена во втором, при наклоне, т.к. центр масс чайника уходит из-под руки. Тем более, кисть должна вывернуться в несвойственное ей положение на запредельные углы под самой большой нагрузкой. У чайников с боковой ручкой (3 и 4) всё наоборот – максимум нагрузки в положении вертикальном и почти полное расслабление при наклоне. При этом рука движется в анатомически привычных углах. Высокая верхняя ручка (2) ещё больше увеличивает нагрузку при наклоне, т.к. эта высота переходит в рычаг нагрузки при наклоне чайника. И у чайников с высокой ручкой самые большие проблемы с углом поворота кисти при наливании. Оптимальной видится ручка, расположенная в середине пути, т.е. точка хвата расположена примерно на 45 градусах к центру масс чайника относительно горизонта.

Выпуск N441

Ежемесячный обзор научных статей в области астрофизики от профессора МГУ Сергея Попова. По сути представляет собой выборку интересных публикаций в области астрономии, астрофизики и физики с сайта препринтов arxiv.org. Публикуется с разрешения Сергея Борисовича и указанием ссылок на первоисточники.

Эффект квантового превосходства остаётся самым очевидным и при этом труднообъяснимым преимуществом квантовых компьютеров над классическими. Квантовое превосходство наступает в момент, когда квантовый компьютер оказывается в состоянии выполнить вычисление, недоступное классическому компьютеру.  Впервые квантовое превосходство было достигнуто в октябре 2019 года на компьютере Google Sycamore, для вычислений на котором используются 53 кубита. Этот эксперимент был подробно описан уважаемым Тимуром Кешелавой в статье «Квантовое превосходство», вышедшей по горячим следам эксперимента. Сегодня реальность квантового превосходства уже не вызывает сомнений, и учёные пытаются определить, чем можно объяснить этот эффект. Уважаемый @dionisdimetor ещё в 2023 году написал на Хабре подробную статью «Квантовый компьютер: его превосходство, несходство и недосходство в сравнении с классическим», и в этой статье упомянул одну экзотическую идею. По мнению ряда учёных, среди которых особенно заметен Дэвид Дойч, квантовый компьютер экспериментально свидетельствует в пользу многомировой интерпретации квантовой механики, предложенной Хью Эвереттом. Ранее на Хабре уважаемый @SLY_G публиковал на сайте перевод статьи «Многомировая интерпретация и мультивселенная — могут ли они оказаться одной и той же идеей» под авторством знаменитого физика Шона Кэрролла (род. 1966). Если вас интересует подробный разбор многомировой интерпретации с точки зрения квантовой и классической физики, рекомендую прочитать увлекательную книгу Шона Кэрролла «Квантовые миры», которую я в своё время перевёл на русский язык для издательства «Питер». Ниже попробуем разобрать, как с такой интерпретацией согласуется квантовое превосходство.  

Странные явления, наблюдаемые в самом центре Млечного Пути, могут быть доказательством существования одного из кандидатов на тёмную материю. Если это так, то учёные, возможно, не заметили тонкого влияния тёмной материи, самого загадочного «вещества» Вселенной, на космические процессы.

Этот новый кандидат в тёмную материю не только легче уже имеющихся кандидатов, но и склонён к самоуничтожению. Это означает, что когда две частицы тёмной материи встречаются, они уничтожают друг друга и создают отрицательно заряженный электрон и его положительно заряженный эквивалент, позитрон.

Этот процесс и поток электронов и позитронов обеспечит энергию, необходимую для отрыва электронов от нейтральных атомов — процесс, называемый ионизацией, — в плотном газе в центре Млечного Пути. Это может объяснить, почему в центральной области, называемой Центральной молекулярной зоной (ЦМЗ), так много ионизированного газа.

Однажды, в курсе «Математические модели физической реальности» я предложил студентам «поиграть в Галилея». То есть, повторить его натурные эксперименты с падающими телами и определить из экспериментов величину ускорения свободного падения.

Согласно общепринятой легенде, «экспериментальной установкой» для одного знаменитого опыта Галилею служила всемирно известная Пизанская башня: высотой приблизительно 50 метров.

Если вы сейчас не в Италии, то можете «поиграть в Галилео Галилея» (онлайн) с помощью компьютерной модели, которая воспроизводит падение экспериментального тела за счёт численного интегрирования дифференциальных уравнений движения. Модель учитывает действие сопротивления воздуха.

Насколько вы уверены в истинности своих ощущений, мыслей и воспоминаний? А на чём эта уверенность основана? Как вы докажете, что окружающий мир реально существует, а не является вашей галлюцинацией? Ведь любые утверждения об этом мире на самом деле являются утверждениями о состоянии вашего мозга. Возможно, всё ваше прошлое – это ложные воспоминания, которые появились вместе с вами пять минут назад. Апеллировать к здравому смыслу, субъективному опыту и научному консенсусу бесполезно, они тоже могут оказаться иллюзией. К тому же физические теории скорее подтверждают, чем опровергают такой сценарий. Или мы просто чего-то недопонимаем?

Должен заранее предупредить: если вы до сих пор ничего не слышали о больцмановских мозгах и бесконечных обезьянах, после прочтения данной статьи ваш мир уже не будет прежним – есть риск, что он вместе с вами растворится в вакууме, ну или как минимум заработаете экзистенциальный кризис. А если вы знаете, о чём пойдёт речь, и даже сами не раз задумывались над этими парадоксами, не спешите откладывать чтение – здесь я предлагаю решение проблемы, с которой учёные не могут справиться уже больше ста лет. Добро пожаловать в мир статистической механики – мир больших чисел и чудесных случайностей.

Понятие энтропии занимает особое место в современной физике. Впервые оно возникло в середине XIX века в рамках термодинамики, описывая необратимость и «беспорядок» природных процессов. Позже, с развитием теории информации в XX веке, энтропия стала пониматься как мера неопределённости или количества информации, необходимой для описания системы. В квантовой механике энтропия приобрела ещё одно измерение: она стала мерой запутанности и сложности квантовых состояний.

На сегодняшний день мы имеем несколько разных подходов к понятию энтропии:

Эконофизика — область науки, которая объединила в себе экономическую теорию и физические методы. По случаю выхода нашей с коллегами научной статьи, решил рассказать об этой концепции. И про то, как современные подходы машинного обучения могут способствовать построению эконофизических и социофизических моделей.

Для тех, кто занимается только мирскими проблемами, это может быть неочевидно, но у космологов, стремящихся раскрыть самые глубокие тайны Вселенной, нет недостатка в проблемах, которые не дают им спать по ночам. «Тёмная материя» — это краткое объяснение того, что галактики вращаются гораздо быстрее, чем это позволяет гравитация их видимой в телескопы материи. Не будем забывать и о «тёмной энергии» — предпочтительном решении загадки расширения Вселенной быстрее, чем кто-либо ожидал, причём ускоренными темпами. Между тем гипотетическая «эволюционирующая» форма тёмной энергии могла бы разрешить так называемое «хаббловское противоречие» — термин, используемый для обозначения основных разногласий между исследователями по поводу современной скорости космического расширения.