Физика

Некоторое время назад я написал большую статью о глубинных связях апорий Зенона с современной естественнонаучной проблематикой, где подробно разобрал 4 наиболее известные апории Зенона о движении, показав, что все существующие решения неудовлетворительны, так как эти апории фундаментально исходят из той же проблемы, что и современные научные поиски «Теории всего». Однако считается, что Зенон сформулировал более 40 апорий, из которых до нас дошло лишь 9. Из этих 9 наиболее известны по сути две: «Ахиллес и черепаха» и «Стрела». Еще две в целом также неплохо рассмотрены в научно‑популярной среде: «Дихотомия» и «Стадий». Остальные же 5 практически не затрагиваются нигде за пределами Википедии. В то же время остальные 5 апорий Зенона не менее интересны, чем указанные 4, но, как и апории о движении, остальные пять апорий Зенона тоже, на мой взгляд, остались не поняты и недооценены. Рассмотрим их подробнее.

Четыре апории Зенона о движении представляют особый интерес, так как в них наиболее отчетливо видна современная научная проблематика. Но не менее интересны по-своему и другие апории Зенона из дошедших до нас. Они несут в себе глубочайший начуно-философский смысл и позволяют по-настоящему глубоко копнуть и заглянуть в тайны бытия и сущность Мироздания.

В этих 5 апориях Зенон всё также с различных позиций отстаивает философию своего учителя Парменида и в целом картину мира философской школы элеатов (к которой собственно и принадлежали Парменид, Зенон и Мелисс). Подробнее об учении элеатов я писал здесь. Сейчас лишь вкратце напомню основные тезисы, которые и защищает Зенон своими апориями:

Модальный реализм – на первый взгляд безумная идея о том, что все логически возможные миры так же реальны, как и мир действительный. Дэвид Льюис называл модальный реализм раем для философов: достаточно поверить в логическое пространство, в котором есть всё возможное, и многие философские проблемы решаются сами собой. Но так ли гладко обстоят дела в непротиворечивых мирах, как преподносят сторонники модального реализма? Правда ли, что миры из научной фантастики, фэнтези, любые литературные сюжеты, да и вообще всё, что мы в принципе можем себе вообразить, действительно где-то существует? Как модальный реализм соотносится с многомировой интерпретацией квантовой механики – это взаимодополняющие или взаимоисключающие концепции? И почему, по мнению Дэвида Льюиса, интерпретация Эверетта имеет настолько ужасные следствия, что её сторонники должны жалеть несчастного кота Шрёдингера и молиться, чтобы их гипотеза оказалась ошибочной?

В этом тексте вы узнаете зачем велосипедисту нужна квантовая механика.

Те кто катаются на велосипеде не раз ездили в темноте. В таких случаях надо как-то предупреждать окружающих пешеходов о приближении велосипеда. Ставить фары - классическое решение. Но фары быстро сажают батарею.

Я решил пойти другим путем. Как-то раз я обратил внимание на фотолюминесцентные наклейки. Фотолюминесцентные вещества - это такие вещества, которые заряжаются светом, а затем источают свет в темноте. У меня была рядом фиолетовая лазерная указка и я заметил, что лазер охотно заряжает такие наклейки.

Вскоре после того, как в 2013 году было подтверждено существование бозона Хиггса, Стандартная модель физики частиц некоторое время казалась завершённой. Однако поле Хиггса, квантом которого является эта частица, подкинуло множество странных и даже пугающих вопросов о природе массы и самого пространства-времени. Абстрагируемся на время от вопроса о том, сколько на самом деле может существовать бозонов Хиггса, и затронем в этой статье проблему истинного и ложного вакуума, которая связана с природой массы и энергии во Вселенной. Феномен «истинного вакуума» в противовес ложному впервые описал в статье 1977 года Сидни Коулман (1937 — 2007).

Именно поле Хиггса, квантом которого является открытый в 2012 году бозон, сообщает массу всем материальным объектам, а также задаёт минимальный уровень энергии пространства, который понимается как энергия вакуума. Однако, энергия того вакуума, в котором покоится наша Вселенная, может представлять собой лишь локальный, а не глобальный энергетический минимум. В таком случае «наш» вакуум является мнимым или ложным, и нельзя исключать, что в нём в результате квантовых флуктуаций может случайно образоваться более низкоэнергетический регион или даже спонтанно расширяющаяся область, заполненная истинным вакуумом.

Люди всегда стремились сохранить увиденное. Это стало возможным лишь в XIX веке с появлением фотографии. Развитие фототехники всегда шло по двум параллельным путям: с одной стороны — развитие фотографической оптики, позволявшей точнее фиксировать изображение, с другой — совершенствование записывающей среды, сначала фотопластинок и плёнки, а позже полупроводниковых матриц, сделавших фотографию частью нашей повседневности.

Российский коллектив ученых из Физического института имени П. Н. Лебедева РАН, ООО Сенсор Спин Технолоджис, Российского квантового центра, МИФИ, МФТИ и ООО «Велман» (Новосибирск) разработал способ экспериментального определения концентрации изотопа углерода-13 с помощью анализа магнитных спектров. Исследование опубликовано в журнале AVS Quantum Science.  

Картинка: pikisuperstar, freepik

Вокруг каждого из нас плещется невидимый океан, в котором мы находимся с самого рождения — электромагнитные излучения, которые пронизывают всё вокруг. Будучи однажды осуществлёнными (1896 г., А.С. Попов), способы радиопередачи существенно эволюционировали за 128 лет, и в настоящее время мы не можем себе представить жизнь без такого канала доставки информации.

К тому же, если раньше только ограниченный круг людей непосредственно сталкивался с радиосвязью, а другие лишь знали о том, что «она в принципе где-то есть» (слушая те же радиостанции, например), то с появлением и распространением сотовой связи и мобильного интернета очень большое количество людей стало непосредственными пользователями её. Хочется сказать: «и количество излучений вокруг нас ещё более прибавилось» :-) — это будет важно в свете того, о чём пойдёт речь далее.

Таким образом, в подавляющем большинстве применений радиосвязь используется для передачи информации — непосредственной или, например, в случае тех же радаров, отражённой от объекта.

Однако помимо информации, которую несёт радиоволна, она обладает и определённой энергией, поэтому тут существует некоторая возможность и для извлечения из радиоволн энергии! 

Посмотрим, какие возможности тут есть...

Группа математиков из Вены разрабатывает инструменты для расширения возможностей общей теории относительности.

В октябре 2015 года молодой математик Клеменс Земанн летел домой в Австрию с конференции в Турине, Италия, и ему улыбнулось счастье. Он оказался рядом с Михаэлем Кунцингером, ещё одним участником конференции. Кунцингер был профессором математики в Венском университете, где Земанн только начал постдокторскую работу. Вскоре они разговорились и затронули тему, над которой Земанн размышлял ещё в аспирантуре: существует ли математический способ обойти ограничения общей теории относительности Альберта Эйнштейна. 

Воздушная  завеса без нагрева для открытых ворот цеха - кто их там устанавливает.

Проектированием систем вентиляции и отопления я занимаюсь уже более 20 лет.

Это работа не очень сложная, так как достаточно детально расписана  ещё в учебниках для профильного ВУЗа по специальности ТГВ.

Вот только особенность таких отраслевых технических учебников в том, что там дают только конечные прикладные решения (вполне работоспособные), но без их теоретического обоснования.

В итоге «инженер» после получения диплома в таком ВУЗе вполне может выполнить проект вполне работоспособной системы отопления и вентиляции, но при этом совершенно не будет понимать как и почему всё это работает по своей физике.

Такая история произошла и со мной, в частности в приложении к «воздушно-тепловым завесам» (ВТЗ), которые я вполне правильно, но почти бездумно ставил в свои проекты  последние два десятилетия.

Но настал момент, когда пришлось разобраться с физикой и этого вопроса.

В итоге не обошлось без маленьких открытий  для себя, и попутно получилось вполне реальное изобретение, но уже для всего человечества.

Именно этим маленьким открытиям и  изобретениям посвящена данная статья.

Как воздушная завеса влияет на микроклимат в цехе.

Открытые ворота большого размера в зимнее время приводят к интенсивному затеканию холодного воздуха с улицы в проём ворот (см.рис.1)

Ученые из Российского квантового центра, ВШЭ и МФТИ изучили  фазовый переход в одномерных системах с беспорядком в присутствии коррелированного перескока частиц. Работа опубликована в Physical Review Journals. Она открывает новые возможности для создания устойчивых одномерных атомных ловушек, квантовых нитей и кристаллов с одномерной проводимостью. 

Я уже двадцать лет в теоретической физике. Я изобретаю новые законы природы, этим я зарабатываю на жизнь. Я одна из примерно десяти тысяч исследователей, чья задача — улучшить наши теории в физике элементарных частиц. В храме знаний мы те, кто копает в подвале, изучая фундамент. Мы обследуем трещины — подозрительные изъяны действующих теорий — и, когда что‑то находим, зовем экспериментаторов разрыть более глубокие слои.

Но моему поколению жестоко не везет. Колоссальные усилия были затрачены на эти провалившиеся попытки обнаружить новые законы природы. Уже больше тридцати лет мы не можем усовершенствовать фундаментальные основы физики.

Что если всю физику — от чёрных дыр и войдов до струй на коллайдерах — читать одной линейкой: энергия + геометрия её канала? Мы показываем, как простая фазовая намотка (цилиндр → тор) срабатывает от спинов и мод до «поведения» тёмной материи и ускорения пустот. Чёрные дыры выступают как предельные уплотнители информации, войды — как зоны с самоускоряющимся разрежением, а сильное/слабое/ЭМ сводятся к типу связности и массе носителя. Без новых сущностей — только ясная оптика и конкретные наблюдательные крючки, за которые можно зацепиться уже сейчас.

Что может быть важнее, чем учить студентов качественно - давать им актуальные знания о современном мире и его тенденциях. К счастью, находятся люди, готовые нести этот свет молодым, желающим учиться. В частности, такие есть и в одной из развивающихся научных областей: вычислительной и квантовой химии. Результаты ее исследований нашли применение в разных сферах: от разработки новых материалов и лекарств до анализа химических процессов на производстве и поиска новых и эффективных катализаторов

Недавно в Томском государственном педагогическом университете вышла методичка “Современные методы компьютерной химии” за авторством декана Биолого-химического факультета, Фатеева Александра Владимировича, в которой изложена вводная база по вычислительным методам химии и ее практикам для новичков в этой области. На беглый взгляд методичка действительно уникальная, потому что содержит неплохое описание того, что и как нужно учитывать и убирать, чтобы расчеты отвечали на поставленный исследователем вопрос. Мало того, работа свободно доступна к скачиванию без регистрации и СМС, просто с сайта университета, что не может не радовать. Но вместо того, чтобы стать широко рекомендованной к прочтению студентами во всех возможных пабликах, об этой методичке как-то не было слышно, пока крупный канал о науке “Зоопарк из слоновой кости” не рассказал пикантные подробности об этой работе. Внезапно, под шкурой авторского контента Фадеева оказался целый ряд ресурсов… 

Сегодня мы поговорим о любопытном типе антенн, очень далёком от обычных, к которым мы привыкли, потому что у неё физические металлические элементы отсутствуют, но, тем не менее, сама антенна работает! 

Такой тип антенн называется «плазменным» и обладает рядом очень интересных свойств...

Мы привыкли, что словом «антенна», называется конструкция, из токопроводящего материала, как правило металла, в некоторых случаях, достаточно габаритная.

Однако, «плазменные» антенны позволяют взглянуть на саму суть понятия антенны несколько иначе, так как, в какой‑то момент, инженеры решили: «а что, если, в качестве антенны будет выступать плазма?!»

Международный коллектив ученых из Швейцарии, России и Дании улучшил экспериментальную технику спектроскопии высших гармоник органических молекул и провел новые теоретические и экспериментальные исследования молекул бензола и 1,3-циклогексадиена. В опытах подтвердились эффекты, связанные с перемещением заряда внутри молекул на аттосекундных масштабах времени. Исследование опубликовано в журнале Structural Dynamics.  

Данная работа демонстрирует новые возможности в изучении строения вещества, которые открывает аттосекундная физика.

Коллектив ученых проанализировал эффект выделения тепла в проводнике под воздействием электрического тока для углеродных нанотрубок и пришел к выводу, что обычная теория плохо применима. Оказалось, что формула Мотта не работает, но применима формула Кельвина. Работа опубликована в журнале Physical Review B. 

Несмотря на то, что углеродные нанотрубки были открыты почти 20 лет назад, изучение этой формы углерода продолжает оставаться актуальной темой как в экспериментальной, так и в теоретической науке. Разнообразные исследования показали, что углеродные нанотрубки обладают уникальными физическими свойствами, которые могут быть применены в различных сферах человеческой деятельности, таких как микроэлектроника, биомедицина, конструирование прочных структур и создание нанодвигателей. В связи с этим интерес представляет изучение всех классических физических эффектов для нанотрубок.

Когда речь заходит о точности в науке, мы обычно ожидаем, что речь пойдёт о миллиметрах, наносекундах или, в крайнем случае, о нескольких знаках после запятой. Но в физике есть теория, чья точность выходит за рамки интуиции - она предсказывает результаты с точностью до 12 десятичных знаков. Эта теория - квантовая электродинамика, или КЭД (QED).

Она описывает, как свет взаимодействует с материей, как электроны рассеивают фотоны, как атомы излучают свет и почему вещи вообще не проваливаются друг сквозь друга. И при этом она не просто работает - она работает с такой точностью, что любая попытка оспорить её экспериментально до сих пор заканчивалась лишь подтверждением.

Почему КЭД заслуживает титула самой точной физической теории? Чтобы понять это, нужно не просто посмотреть на цифры - нужно разобраться, как эта теория устроена, что она предсказывает, и почему её успех ставит перед физиками новые, ещё более глубокие вопросы.

Утверждение, что «квантовые компьютеры» уже превосходят классические по возможностям вычислений нынче превратилось в штамп. При этом исходное рассуждение, стоящее за идей «квантовых вычислений», вообще-то, обратное: можно ли из наблюдаемой на практике сложности вычислительного моделирования сделать вывод о возможности разработки более быстрых, квантовых, аналоговых вычислителей? Это до сих пор не подтверждено, а из того, что конкретный способ вычислительного моделирования некоторых физических процессов работает очень медленно, по сравнению со скоростью моделируемого процесса, вовсе не следует необходимость наличия новых, превосходящих вычислительных возможностей за этими моделируемыми процессами. Проиллюстрируем ситуацию фарфоровым чайником, а также вспомним про симуляции вселенных.

Ученый из МФТИ создал новый метод расчета взаимодействия ультракоротких лазерных импульсов с оптической плотной средой. Работа опубликована в Journal of Optics. В исследовании были проведены расчеты зависимости коэффициента поглощения среды от частоты и длительности лазерного импульса и толщины среды.

Аттосекундные лазеры имеют огромное значение в современной науке. Они дают возможность посмотреть, что происходит на уровне строения молекул, непосредственно заглянуть в глубь материи.

Я панпсихист. Сегодня это слово часто ошибочно воспринимается как синоним чего-то вроде эзотерики, астрологии, таро и т.п. Однако панпсихизм не имеет ничего общего с лженауками или мистикой. На самом деле это самая обычная научно-философская концепция, принятая в академических кругах как одно из гипотетически возможных объяснений сознания и разделяемая не только рядом академических философов, но и немалым числом нейробиологов и даже физиков.