Физика

Аннотация: Исследуется связь комплексных решений уравнения гармонического осциллятора с винтовыми движениями. Показано, что суперпозиция решений с противоположной хиральностью описывает синхронизированные линейные и вращательные колебания в системе "груз-пружина".

И что отдельно интересно, это то, что в очередной раз оказалось невероятно удобно работать с нейросетью DeepSeek:

1. Получилось сначала обсудить с ней идею, за пол дня, написав ей подобие промптов, а она в конце написала мне промпт, как для другой нейросети, над чем мне подумать.

2. А следующим днем у меня получилась канва на одну страницу, по которой DeepSeek за 1 минуту создала эту статью.

Многие полагают, что если есть некая абстрактная структура материала, то обязательно она состоит из молекул, а атомы... А атомы там просто где-то есть. Они как-то группируются и становятся базовым элементом любой структуры. Но неизменно, что атомы должны обязательно стать молекулой и только потом из молекул будет собрано всё вещество. И уж точно атомы не могут соединяться друг с другом без формирования молекул.

Но оказывается существуют молекулярные и немолекулярные материалы. В одном типе есть молекулы, а в другом - только атомы. Почему иногда так, а иногда так и как тут сработал принцип наименьшей энергии? Разбираю вопрос на винтики. Будет интересно!

Об энтропии говорят всякое: энтропия увеличивается со временем, энтропия — это беспорядок, энтропия увеличивается с ростом энергии, энтропия определяет стрелу времени и т. д.. Но я понятия не имел, что такое энтропия, и, судя по тому, что я обнаружил, большинство других людей тоже. Вот вам объяснение, которое я и сам хотел бы получить, когда мне впервые рассказали об энтропии, так что, надеюсь, вы найдёте его полезным. Моя цель состоит в том, чтобы к концу этого длинного поста у нас было строгое и интуитивное понимание этих утверждений, и в частности того, почему Вселенная выглядит по-разному при движении вперёд во времени и при движении назад во времени.

Это путешествие начинается с определения и понимания энтропии. Существует множество формальных определений энтропии в разных дисциплинах — термодинамика, статистическая механика, теория информации, — но всех их объединяет одна главная идея: энтропия количественно выражает неопределённость. Проще всего познакомиться с энтропией через теорию информации, которая приведёт к энтропии в физических системах, а затем к взаимосвязи между энтропией и временем.

Всем привет! На связи снова Егор Ершов, руководитель группы «Цветовая вычислительная фотография» в AIRI и заведующий сектором репродукции и синтеза цвета ИППИ РАН. Это вторая статья из длинного цикла, которая, фактически, является конспектом лекций курса по алгоритмам вычислительной фотографии, которые я читаю для студентов МФТИ и ВШЭ.

В первой статье я ввёл читателя в проблему воспроизведения цвета, а также рассказал про первую математическую модель формирования изображения. На этот раз мы поговорим про формализацию цвета с технической точки зрения и связанные с этим стандарты.

Идёт ли речь о глобальной торговле, новых технологиях или научных исследованиях, кажется, что наше окружение становится сложнее с течением времени. В прошлом существовали эрудиты, хорошо разбиравшиеся в нескольких дисциплинах и вносивших важный вклад в каждую из них. Но сегодня человеку гораздо сложнее преуспеть в нескольких областях, отчасти из-за большей специализации.

Это не разглагольствования на тему «раньше всё было лучше». Это просто трезвое наблюдение: раньше мир был проще. И это верно даже с математической точки зрения. Физик и философ Людвиг Больцман понял это ещё в 1872 году.

Больцман изучал, в частности, поведение газов и жидкостей. За несколько десятилетий до этого было выдвинуто предположение, что всё в мире состоит из крошечных строительных блоков — а именно, атомов и молекул.

Я бы хотел, чтобы это была книга. Но пока это не книга. Просто статьёй тоже не назвать. Трактат? Слишком громко сказано, наверное. Я не знаю, что это. Просто начните читать предисловие.

Первая половина 2025 года принесла России ряд значимых научных достижений. Они охватывают самые разные сферы — от изучения космоса до медицины и искусственного интеллекта. Мы собрали топ-10 достижений, о которых стоит рассказать.

Физика вошла в мою школьную жизнь в 1997 году, в мою жизнь в принципе — на пару лет раньше, когда мама, выпускница строительного и в прошлом сотрудник АН СССР, разложила передо мной энциклопедии и справочник Жданова. К началу школьного курса я знала всю механику, умело расставляла точки приложения сил и ловко решала задачи с двумя звёздочками. Нет, я не была технарём, но мне было ужасно интересно — мама умела и рассказать, и показать на нехитрых подручных материалах. Учитель у нас оказалась так себе, и я продолжала домашнее изучение. В 2001 году, отчаявшись перед поступлением в вуз, я даже собралась идти на радиофак, чтобы стать инженером связи и делать людей счастливыми (потому что «коннектинг пипл»). В общем и целом, обошлось без счастья, однако для интриги сообщу, что в связи я‑таки работала, но, в основном, с софтверными продуктами — из физики был только очень тяжёлый факс‑аппарат 🙂

Однако интерес к науке я не теряю, и вот совершенно случайно мне удалось побывать на физическом факультете в ННГУ, посетить лекцию-обсуждение по мемристорам и взять интервью у учёных и декана факультета. Это оказалось крутой возможностью не только узнать что-то о жизни в науке в 2025 году, но и сравнить процесс с родной айтишечкой.

Я люблю физические симуляции, а в особенности симуляции частиц. Обычно я реализую что-то на основе традиционной физики, но недавно наткнулся на забавную нефизическую модель, которая может демонстрировать поведение, напоминающее жизнь.

Я написал на C++ прототип для собственного движка, а потом решил, что будет интересно попробовать запустить его в браузере при помощи WebGPU API. Он заработал на удивление хорошо, позволяя создавать подобные симуляции.

В посте я расскажу, как он устроен внутри.

Мало что настолько меня угнетает, как невозможность что‑либо понять так, чтобы потом объяснить это самому себе:) И хоть я уже давно не девятиклассник, этот период запомнился мне внезапным переходом от заучивания материала «чтобы не схватить парашу» к некоторой степени осознания «а как оно там устроено и почему именно так». Сложнее всего было с математикой и я постоянно изобретал для себя «объяснялки». Этот навык, к счастью, прижился и стал привычкой.

Может, вы это и подзабыли со школы, но в середине XVIII века Бенджамин Франклин первым выяснил природу молнии и провёл тот самый опыт с воздушным змеем. Казалось бы, всё стало ясно — молнии опасны, от них нужно защищаться. Достаточно просто ставить громоотводы.

Но, как это часто бывает с очевидными решениями, никто особенно не торопился их внедрять. За сто лет после опыта Франклина молнии продолжали бить куда попало — в церковные шпили, в высокие здания, в корабельные мачты. Случались пожары, разрушения, гибли люди. Учёные предупреждали, но власти предпочитали делать вид, что проблемы не существует.

Особенно тяжело приходилось британскому флоту — самому мощному и многочисленному в середине XIX века. Попадания молний в корабельные мачты были делом обыденным. Исправить ситуацию взялся врач и популяризатор науки Уильям Сноу Харрис — человек, который большую часть своей жизни пытался доказать военно-морскому министерству необходимость громоотводов. За настойчивость он получил прозвище Mr. Thunder-and-Lightning — «мистер Гром-и-Молния». 

Во второй статье мы продолжаем рассказ о бестопливных и внеполевых технологиях разгрузки электромеханических исполнительных органов (ЭМИО) спутников и других космических аппаратов (КА). С первой статьёй, посвящённой разгрузке ЭМИО с помощью шарового ротора в магнитном подвесе (система «Энсинтрон-1») можно ознакомиться по ссылке Как сбрасывать кинетический момент космических аппаратов без топлива и внешних силовых полей.

Сегодня речь пойдёт о второй технологии – «Энсинтрон-2», защищённой патентом РФ RU 2834705.

Суть идеи «Энсинтрон-2»

Технология концепта «Энсинтрон-2» основывается на сбросе накопленного управляющими электромаховиками или гиродинами КА кинетического момента на двигатель-маховик в кардановом подвесе, представляющий собой астатический гироскоп с электроуправляемым ротором. Так же, как и в технологии концепта «Энсинтрон-1», поворот КА в положение для разгрузки ЭМИО, получивших критический уровень кинетического момента, выполняется с помощью электроприводов ЭМИО по всем осям ориентации КА. Поэтому критический уровень кинетического момента для начала выполнения разгрузки принимается меньше предельно допустимого, чтобы иметь резерв по кинетическому моменту для возможного его увеличения в процессе поворота КА в положение для разгрузки. Поворот КА вокруг какой-либо оси осуществляется за счёт разгона или торможения электромаховиков или за счёт поворота рамок гиродинов, контролирующих эту ось. Вынужденный поворот всех ЭМИО создаёт гироскопические моменты, вызывающие поворот КА относительно и других осей ориентации. Для поворота КА в заданное угловое положение исппользуются специальные алгоритмы управления ЭМИО.

Что объединяет частицу в воде, биржевой курс и кота Барсика, бродящего по району в поисках ларька с рыбой?

Всё это — примеры случайного блуждания. Эта простая модель из теории вероятностей помогает описывать самые разные явления: от диффузии молекул до принятия решений и работы алгоритмов. Она кажется интуитивной — но за ней скрывается множество нетривиальных и красивых свойств.

Мы начнём с истории открытия броуновского движения — от наблюдений Роберта Броуна до формулы Альберта Эйнштейна, которая связала наблюдаемое явление с атомной гипотезой. Покажем, как идея случайного движения превратилась из гипотезы в надёжный инструмент научного анализа.

Затем перейдём к математической модели случайных блужданий, разберём, как она устроена и где используется. Научимся с ней работать: найдём среднюю скорость удаления, обсудим задачу о разорении игрока и вернёмся к нашему коту Барсику.

В завершение мы коснёмся неожиданной связи случайных блужданий с электрическими цепями, мыльными плёнками и графами — и покажем, как одна и та же задача может быть решена разными способами.

В финале — красивая задача для самостоятельного решения: её можно решить математически или запрограммировать симуляцию. Выбирайте способ по вкусу.

В мае 2025 года ученые ЦЕРНа завершили испытания системы BASE-STEP — она позволит перевозить антиматерию в обычном грузовике на насколько километров. «Путешествие» организовали в пределах научного комплекса организации на границе Франции и Швейцарии: капсула с частицами находилась в пути около четырех часов. Да, пока это были протоны, не антиматерия, но эксперимент стал генеральной репетицией перед перевозкой антивещества. Давайте разбираться, что с результатами и какие у всего этого перспективы.

Давно не было обзоров музеев от нашей службы. Чтобы исправить эту ситуацию, я отправился в новый музей компании «Росатом» под названием «Атом». Сам музей находится на ВДНХ и открыт для всех желающих. Я был в нём два раза. С первого раза не получилось сделать материал, но во второй раз я уже смог собрать информацию и структурировать её. Представляю вашему вниманию обзор музея «Атом». Приятного чтения!

Плазма - удивительное состояние вещества, большинство людей даже не задумывается, насколько широко и применяется эта экзотическая среда. В этой статье попробуем разобраться об одном из видов разряда, который весьма широко применяется в установках плазменной обработки, электрореактивных двигателях и источниках ионов.