Физика

Все, кто когда‑либо смотрел на часы в ожидании чего‑то важного! Отложите свои дела. То, о чем я расскажу, перевернет ваше представление о времени. Ученые из Университета Торонто совершили прорыв, который позволяет нам не просто измерить время, а услышать идеальную тишину его хода.

Вся история цивилизации — это поиск идеального ритма. Но все наши маятники и кварцевые резонаторы были попытками измерить секунду по колебаниям ветра. В 1967 году мы, казалось, нашли абсолют: эталоном секунды объявили 9 192 631 770 колебаний атома цезия. Но и у этого триумфа был изъян.

Проблема в том, что атомы при комнатной температуре похожи на толпу на стадионе — они находятся в постоянном движении, сталкиваются и создают невообразимый шум. Выделить чистый сигнал из этого хаоса — невероятно сложная задача. Чем выше температура, тем сильнее этот шум, поэтому, чтобы избавиться от него, логично заморозить систему. Учёные из Торонто создали первые в мире криогенные оптические часы на одном-единственном ионе стронция.

Ранее я не раз затрагивал на Хабре тему древнего марсианского климата, и эта тема пришлась сообществу по вкусу. Считаю, что наиболее интересными получились статьи «Удушливые озёра гесперийского периода. Модели углекислотной гидросферы Марса» (+57), «Последнее лето Марса» (+60) и «Когда Олимп был островом» (+37). Определённо, вам доводилось читать, что рельеф и осадочные породы Марса, к настоящему времени изученные роверами в разных регионах планеты, указывают, что ранее климат на этой планете был значительно более тёплым и влажным, чем сегодня.

Однако ни эти данные, ни экстраполяция условий земной биосферы на два-три миллиарда лет назад, когда на нашей планете формировалась аэробная жизнь, не согласуются с другой фундаментальной астрофизической моделью. Дело в том, что, согласно современным представлениям, древнее Солнце было гораздо более тусклым, чем современное, поскольку термоядерные реакции в нашей звезде активизировались постепенно. Поэтому свежесобранные Земля, и Марс, сформировавшиеся из планетезималей, должны были получать гораздо меньше света и тепла, чем сегодня — что не согласуется с геологическими данными о земном палеоклимате.

Это несоответствие, впервые отмеченное в середине 1970-х, великий астроном Карл Саган сформулировал как «Парадокс слабого молодого Солнца» (Faint Young Sun Paradox). Под катом будет подробнее разобран данный парадокс, а также проанализированы некоторые версии, призванные его объяснить.

Это пре-релиз статьи для русской Википедии.

Я выкладываю материал на суд сообщества Хабра. Я хочу, чтобы мы вместе сделали лучший материал по этой теме в рунете.

Моя просьба к вам:

Читайте с пристрастием. Если видите математическую неточность или знаете, как объяснить проще — пишите в комменты.

Забирайте код. Он рабочий, его можно использовать для своих лаб или проектов.

Поддержите пост. Если вам нравится идея качественного научпопа — ставьте лайк и стрелку вверх. Чем больше людей увидит, тем качественнее станет статья.

Итак, наливайте кофе. Мы отправляемся в мир матриц, дифференциальных уравнений, устойчивости и красивых алгоритмов, которые управляют устойчивостью движения роботов, самолетов, дронов, ракет и даже финансовых рынков.

Теории квантовой гравитации - на сегодняшний день это, пожалуй, самая сложная для понимания и неоднозначная с точки зрения достоверности и проверяемости ветвь современной физики. Это попытка соединить непрерывную общую теорию относительности, описывающую гравитационные поля и волны, с дискретной квантовой физикой, исходя из предположения квантования (существования минимальной единицы) пространства-времени.

Представляю вам перевод на русский язык фундаментальной работы 1995 года физика Криса Ишема, не потерявшей актуальность и в наши дни, где он подробно и относительно простым языком анализирует проблемы квантовой гравитации, существующие теории, их достоинства и недостатки. Это прекрасное введение в квантовую гравитацию, в область знаний, которая бросает дерзкий вызов нашей логике и интуиции, нашему интеллекту...

Дискретные дифференциальные операторы лежат в основе математического моделирования и обработки данных. В частности, они используются при обработке временных рядов и изображений, в компьютерной графике и симуляциях физических процессов и т.д. В статье последовательно разворачивается дискретизация дифференциальных операторов: производные, градиент, дивергенция и лапласиан. В каждом случае приводится ядро для вычисления при помощи кросс-корреляции. В статье также кратко раскрывается суть кросс-корреляции. Данная операция, помимо всего прочего, лежит в основе свёрточных нейронных сетей. Для демонстрации практического применения приводится моделирование диффузии клеточным автоматом на основе классического уравнения диффузии.

Здравствуйте. В предыдущих статьях “Я хакнул галактику” (часть 1, часть 2, часть 3) я рассказал о том, что собой представляют спиральные рукава галактик. Каждая такая спираль - это фронт ударного воздействия потоков частиц из ядра галактики на ее газопылевую среду. Этот фронт постоянно распространяется из центра галактики к ее краям.

Сегодня разберемся с сильно наклоненными галактиками.

И разберем в качестве примера галактику

Привет, Хабр. Я простой сисадмин. Моя стихия — это линуксы, серверы и чтобы прод не падал.

Я не физик и не математик. Но я заядлый любитель научпопа. У меня на фоне постоянно крутятся лекции про космос, документалки про квантовую механику и математические парадоксы. Это моё хобби — мне дико интересно, как всё устроено на самом деле.

И пока я впитывал эти знания, в голове прочно засело ощущение какой-то незавершенности. Всё, что мы знаем о фундаментальной науке, казалось мне... сырым. Этот зоопарк частиц, куча разных взаимодействий, темная материя, которую никто не видел... Меня не покидала мысль: мир должен быть проще. Он должен быть сделан из чего-то единого, из одной простой сущности, которая элегантно объясняет и величественный космос, и ничтожные квантовые частицы.

С этим ощущением я жил долго. А недавно я открыл для себя вайбкодинг. Это когда ты пишешь код не руками, а идеями, используешь современные IDE с AI-агентами (я юзаю Windsurf), чтобы материализовать их, просто общаясь с ассистентом. Он сам пишет код, запускает, анализирует и улучшает. От меня только согласие на запуск и критика.

Обычно я так автоматизирую рутину. Но пару вечеров назад я поймал странный вайб. Глядя на схемы Стандартной Модели физики, я подумал: «Господи, какой же это легаси-код». Куча костылей, 20+ свободных параметров, какие-то глюоны, бозоны... Это выглядит как монолит, который писали 50 лет разные команды, и никто не знает, как он работает целиком.

И тогда я вспомнил про свою навязчивую идею. Что если нет никакого зоопарка частиц, а есть одна «Ткань» (Fabric)? И всё вокруг — это деформации разного рода. Ткань изгибается, дрожит, а складки на ней буквально стягивают полотно вселенной. Это стягивание — и есть та самая масса. Та самая гравитация, искажение пространства-времени, которое тянет всё на себя.

Я решил проверить это. Но не сам (я же не умею решать уравнения поля). Я решил устроить AI-битву. Я заставил нейросети выводить законы физики за меня.

Международная группа физиков-теоретиков из Китая и России предложила и детально смоделировала новый способ управления экзотическими квантовыми объектами — «вихревыми молекулами». Эти устойчивые, вращающиеся пары или группы квантовых вихрей удалось сформировать в уникальной среде, известной как экситон-поляритонный конденсат.

Коллектив ученых из МФТИ и НИИ системных исследований РАН разработал и успешно протестировал новый гибридный вычислительный метод для моделирования распространения сейсмических волн в геологических структурах со сложной, произвольно искривленной формой.

Сцепка Родичкина: Концепция бестопливного удержания спутниковых группировок на сверхнизких орбитах (VLEO)

Можно ли обойти формулу Циолковского и летать в космосе без топлива на борту? Предлагаем инженерный концепт орбитальной транспортной системы, где тяга создается гигаваттными лазерными резонаторами, а импульс полностью рекуперируется за счет встречных потоков станций. Разбор физики, энергетики и топологии «Конвейера Родичкина».

Приветствую! Я, Егор Ершов, руководитель группы «Цветовая вычислительная фотография» в AIRI и заведующий сектором репродукции и синтеза цвета ИППИ РАН, продолжаю выкладывать статьи по мотивам своих лекций по вычислительной фотографии. Наша глобальная задача, напомню, разобраться, как сделать так, чтобы камера сотового телефона достаточно хорошо смогла уловить цвета, а монитор или принтер — их передать. 

Прошлые три текста были посвящены общей теории цвета, описанию зрительной системы, а также стандартам и цветовым пространствам (их можно прочесть тут, тут и тут). Теперь же я расскажу непосредственно о конвейерах (или пайплайнах) формирования изображения — какая именно магия происходит внутри сенсоров, начиная с момента нажатия на кнопку затвора и заканчивая сохранением изображения в галерее. 

Приятного чтения!

Современная вычислительная техника в разы превосходит ту, что была десятки лет тому назад. Данный технологический прогресс не является чем-то удивительным, а лишь показывает, что совершенствование не имеет предела (по крайней мере, мы его пока точно не достигли). Одной из потенциальных ветвей развития вычислительной техники является использование света (фотонов) вместо электрического тока. Однако, данная технология, как и любая другая в зачаточном состоянии, сопряжена с рядом проблем. Одной из которых является контроль над потоками света. Ученые из Нью-Йоркского университета (США) разработали новый тип материалов, который потенциально может решить эту проблему. Из чего он состоит, в чем его особенности, и как именно он позволяет управлять фотонами? Ответы на эти вопросы мы найдем в докладе ученых.

^Geni

Больше 200 лет прошло с момента появления замечательного изобретения Роберта Стирлинга, а его двигатель всё ещё в ходу и не собирается даже покидать человечество, только улучшаясь с ходом времени, благодаря современным достижениям. 

Посмотрим же, что это за устройство и чем примечательно?

Сила, с которой мы знакомы ближе всего, по-прежнему окутана величайшей тайной. Физики понимают, как гигантские миграции частиц, называемых фотонами, освещают наши дома, и как рои частиц-«глюонов» удерживают вместе ядра наших атомов. Но они не могут сказать, какие именно частицы гравитации, если таковые вообще существуют, так радуют нас в младенчестве, заставляя наши ложки с грохотом падать на пол. Сила гравитации оказалась настолько сложной для описания в терминах частиц, что многие физики вовсе отказались от этого подхода. Они рассматривают возможность того, что гравитация - а вместе с ней и вся реальность - может состоять из крошечных струн или других диковинных вещей.

Но в одном из уголков мира теоретической физики подход, основанный на частицах, вновь заявляет о себе. Растущая группа физиков применяет к гравитации стандартный метод физики частиц, известный как квантовая теория поля. Хотя такое использование теории долгое время считалось фатально ошибочным, эти учёные теперь обнаруживают, что она работает гораздо лучше, чем ожидали их предшественники.

Во второй части предлагаемой Интерференционной Модели Единого Поля мы применим её к миру элементарных частиц и покажем, как в её рамках естественно интерпретируются основные квантовые эффекты.

В отличие от традиционной физики, рассматривающей поля, частицы и взаимодействия как объективную данность, данная модель исходит из принципиальной Субъективности восприятия Мира.

Согласно модели, любой наблюдаемый феномен — это проявление интерференционных процессов глубинных «ноуменальных конфигураций», которые становятся феноменально различимыми только при достижении порога восприятия субъекта.

Иначе говоря, если всесовременные физические теории описывают, как одни объекты и явления превращаются в другие объекты и явления, то наша модель делает шаг глубже: она пытается объяснить, как «не‑объекты» и «не‑явления» становятся «объектами» и «явлениями».

Я полагаю, что это может стать фундаментом для будущей мета-теории, которая ляжет в основу новой физики и из которой будут выводиться все ныне существующие и работающие теории, такие как СТО и ОТО Эйшнтейна и Квантовая Механика. И которая наконец то, после 100-летних попыток, сможет объединить их.

Именно поэтому данная модель — это не ещё одна теория среди теорий, а попытка построить мета-теорию о том, как вообще возникают теории и их объекты.

Ученый из Физического института им. П.Н. Лебедева РАН и Московского физико-технического института Сергей Панюков разработал принципиально новый теоретический подход к описанию процесса формирования фибриновой сети — основы кровяного сгустка. Вместо сложных кинетических моделей, требующих множества подгоночных параметров, предложена теория, которая рассматривает полимеризацию фибрина как динамический фазовый переход. Этот подход позволил вывести аналитические формулы, точно предсказывающие, как начальные концентрации ключевых белков крови определяют конечную структуру и свойства тромба.

Коллектив российских ученых из МФТИ и НИЦ «Курчатовский институт» провел детальный вибрационный анализ железнодорожных путей в условиях вечной мерзлоты и сделал неожиданное открытие о двойственной природе одного из самых опасных ее проявлений — ледяных линз. С помощью сложного компьютерного моделирования исследователи показали, что ледяная линза, изначально создающая пиковые нагрузки на конструкцию, со временем превращается в стабилизирующий элемент, рассеивающий разрушительную энергию. Этот результат, полученный в рамках госзадания НИЦ «Курчатовский институт», опубликован в Lobachevskii Journal of Mathematics и имеет важное значение для безопасного строительства железных дорог в Арктике.

Освоение Арктики, с ее колоссальными запасами природных ресурсов, немыслимо без надежной транспортной инфраструктуры. Однако ее строительство и эксплуатация в зоне вечной мерзлоты — это постоянная борьба со стихией. Одной из главных проблем является морозное пучение грунта: при промерзании влажной почвы в ней образуются крупные ледяные включения, или линзы. Эти линзы, разрастаясь, неравномерно приподнимают железнодорожную насыпь, деформируют рельсы и создают угрозу безопасности движения.

К 120-летию одной из четырёх знаменитых «статей чудесного года» Эйнштейна вместе с исследователем теории и истории энергетики @avshkol проведём её подробный разбор. В 1905 году Альберт Эйнштейн, тогда ещё никому не известный эксперт III класса в Федеральном бюро патентов в Берне, опубликовал работу, которая навсегда изменила наши представления о микромире. В этой небольшой статье он теоретически предсказал и описал хаотическое движение микроскопических частиц, вызванное их столкновениями с молекулами жидкости — явление, известное ныне как броуновское движение.

Итак, нас ждёт погружение в мир гениальных озарений и открытий «на кончике пера»! Мы проследим за ходом мысли Эйнштейна, который, не проводя экспериментов, а лишь силой логики и математического аппарата, не только доказал реальность атомов и молекул, но и предложил метод подсчёта их количества. Это было путешествие в невидимый микромир, в существование которого до этой работы многие учёные ещё не верили...

Фуллерены относятся к самоорганизующимся структурам и являются аллотропной модификацией углерода. Это замкнутые сферические или сфероидальные молекулы, состоящие из пяти- и шестиугольников. Были обнаружены фуллерены, содержащие от 28 до 100 атомов углерода, но наиболее стабильны молекулы С60 и С70. В молекуле фуллерена атомы углерода расположены в вершинах пяти- и шестиугольников, образующих поверхность сфероида. О них сегодня мы и расскажем.