Физика

В предыдущих статьях я уже обсуждал  вопрос про скорость вылета струи газа из малых отверстий на больших перепадах давления  (дросселированние).

Тогда я поставил эксперимент со взвешиванием импульса струи воздуха на обычных кухонных электронных весах. Истечение этой струи происходило из малого отверстия в ресивере под избыточным давлением 2-7амосфер

Давление в ресивере создаётся предварительным накачиванием воздуха с помощью компрессора до максимального давления 7 атм (больше не выдавал компрессор).

Данная установка представляет из себя «пневматически реактивный двигатель» (ПРД).

Довольно отважный и безрассудный опыт свидетельствует, что, если опубликовать на Хабре статью «Проявление свойств эфира: доказано экспериментами», то вместе с жаркой дискуссией в 346 комментариев и весомыми 27 000 просмотров такая статья получит оценку -23. Не претендуя на лавры её авторов, я всё-таки возьмусь рассказать под катом об истории и пользе безусловно лженаучной теории флогистона, которая на Хабре пока практически не затрагивалась. Дело в том, что даже самые дикие теории борются за существование, а их сторонники отчаянно пытаются обвешать теорию научными фактами, междисциплинарными связями и оригинальными экспериментами. Теория флогистона, при помощи которой до открытия кислорода пытались объяснять механизмы горения, кажется мне настолько интересной с исторической точки зрения и при этом предостерегающей нас от неверных выводов, что я рискну обрисовать её научный контекст и некоторые печальные аналогии, на которые она может нас натолкнуть.

Осенью 1915 года фундамент физики начал давать трещину. Новая теория гравитации Эйнштейна, казалось, подразумевала возможность создания и уничтожения энергии, что грозило перевернуть двухвековые представления о физике.

Общая теория относительности Эйнштейна радикально изменила смысл пространства и времени. Вместо того чтобы быть неподвижным фоном для событий во Вселенной, пространство и время стали самостоятельными персонажами, способными искривляться, расширяться и сжиматься в присутствии материи и энергии.

Одна из проблем этого смещающегося пространства-времени заключается в том, что по мере его растяжения и сжатия меняется плотность энергии внутри него. Как следствие, классический закон сохранения энергии, который ранее описывал всю физику, не вписывался в эти рамки. Дэвид Гильберт, один из самых выдающихся математиков того времени, быстро обнаружил эту проблему и вместе со своим коллегой Феликсом Клейном попытался разрешить этот кажущийся провал теории относительности. После того как они оказались в тупике, Гильберт передал проблему своей ассистентке, 33-летней Эмми Нётер.

В отличие от радиоламп и неоновых лампочек, про которые я рассказывал в предыдущих статьях, популярность диодов и других полупроводниковых приборов сегодня невероятно высока. Диоды и транзисторы в том или ином виде можно найти, наверное, в любых современных электронных устройствах.

По виду основного материала наиболее известны германиевые и кремниевые диоды, а также диоды из арсенида и нитрида галлия. В этой статье я сперва расскажу об основах — как устроен p-n переход обычных выпрямительных диодов. А затем я перейду к очень интересным туннельным диодам, работа которых основана на квантовых эффектах. На их базе мне удалось сделать надежно работающие генераторы высокочастотных и низкочастотных колебаний, а также повышающий преобразователь напряжения с питанием от батарейки на 1,5 В.

Представьте, что нашей Вселенной угрожает некий «пузырь», который может внезапно возникнуть из пустоты и мгновенно поглотить всё вокруг. Звучит как научная фантастика, но это реальный сценарий, известный физикам как коллапс ложного вакуума. В теории поля ложный вакуум — это метастабильное состояние, которое кажется стабильным, но на самом деле сидит в «локальном минимуме» энергии. Рано или поздно оттуда можно «скатиться» в состояние с ещё более низкой энергией — истинный вакуум. Если наша Вселенная сейчас случайно обитает в таком ложном вакууме, то рано или поздно (хотя скорее очень нескоро) возникнет пузырь истинного вакуума, который расширится со скоростью света, уничтожая всё вокруг.

Гравитация традиционно считается одной из основных сил, определяющих динамику тел во Вселенной. Но что если её влияние можно уравновесить без использования тяговых двигателей и энергозатрат? Однако гипотеза о «гравитационно‑угловом балансе» предлагает новый взгляд на это взаимодействие. В этой статье мы разберёмся с гипотезой гравитационно‑углового баланса — концепцией, основанной на базовых законах физики, которая позволяет найти точки нулевого гравитационного воздействия и по‑новому взглянуть на динамику тел в космосе, где гравитация фактически исчезает.

Это будет очень большая статья, в рамках которой я бы хотел обсудить одну проблему, которая подавляющему большинству людей кажется абсолютно незначительной и уже давно решенной, однако на самом деле это проблема не решена и она не просто не незначительна, но имеет огромное фундаментальное значение в контексте развития современного естествознания. Речь идет об апориях Зенона. Если ранее вы о них ничего не слышали или слышали только мельком, то приготовьтесь, сейчас вам откроется целый удивительный мир, в котором сходятся в одно целое математика, философия и естествознание. Если об апориях вы хорошо осведомлены и считаете, что я решил вновь попереливать из пустого в порожнее давно решенные в математическом анализе древние загадки, то будьте готовы расстаться с прежними шаблонами и взглянуть на мир совершенно под другим, весьма неожиданным углом. Статья будет сложной, но я хочу, чтобы она оказалась понятной и новичкам и людям опытным в разных науках, поэтому она будет объемной, так как придется многие моменты подробно разъяснять. Моя цель - показать, что мир совсем не такой, каким кажется. Показать, что древние логические парадоксы - это нечто гораздо большее, чем просто веселые задачки для ума. Показать, что философия - это не просто словоблудие, а истинный способ заглянуть за ширму мироздания, но только при условии, что философ готов опираться на математику и физику, а физики и математики готовы мыслить по-настоящему философски (как эти делали, кстати, абсолютно все величайшие ученые в истории человечества).

Летом 2022 года я опубликовал на Хабре статью «Как и зачем создавать вселенную в лаборатории», которую задумывал исключительно в качестве оммажа великому космологу и мыслителю Андрею Дмитриевичу Линде, сыну одной из последних ночных ведьм, покинувших наш мир. Но с тех пор я иногда возвращался к мыслям о том, насколько сложные физические процессы в принципе поддаются лабораторному моделированию, и что нам могут подсказать такие опыты. Сегодня я расскажу об амбициозных и пока не слишком удачных попытках смоделировать проходимую червоточину в виде компьютерной симуляции. Червоточина (wormhole), также называется «кротовая нора» или «мост Эйнштейна-Розена». Такая гипотетическая структура могла бы связывать произвольно удалённые друг от друга точки пространства-времени, если бы была проходимой. При этом, искусственная червоточина была бы очень интересна сама по себе, так как могла бы подсказать способ унифицировать гравитацию с другими взаимодействиями Стандартной Модели, в конечном счёте — объединить квантовую и классическую физику.

Это исследование, на основе анализа связей между фундаментальными физическими постоянными, предлагает провести их оптимизацию. Новая интерпретация дает возможность получить больше информации о Вселенной и ее развитии.

В этой статье я сравниваю две физические парадигмы, объединённые под общим названием «панкомпьютерализм». Их сторонники сходятся во мнении, что Вселенная представляет собой гигантский компьютер, вычисляющий на микроскопическом уровне все сложные макроскопические структуры, включая жизнь и разум. Однако каким является этот компьютер – классическим или квантовым – остаётся предметом споров. Что фундаментальнее – биты или кубиты? Можно ли вывести законы физики из простейших операций математической логики? Или наоборот, набор доказуемых математических утверждений и вычислимых функций определяется физикой мира, где реализован универсальный компьютер? Являются ли все физические объекты и процессы проявлениями абстрактных математических сущностей? Преобразования физических величин непрерывны и недетерминированы, или они дискретны, вычислимы и могут быть оцифрованы? Если вас давно мучают эти вопросы, пришло время получить на них ответы от Универсального объяснителя.

Впервые исследователи показали, что добавление большего количества «кубитов» к квантовому компьютеру может сделать его более устойчивым. Это важный шаг на долгом пути к практическому применению квантовых компьютеров.  

Как построить идеальную машину из несовершенных деталей? Поиск ответа на этот вопрос — главный вызов для исследователей, создающих квантовые компьютеры. Проблема в том, что элементарные строительные блоки (кубиты) чрезвычайно чувствительны к возмущениям из внешнего мира. Современные прототипы квантовых компьютеров слишком подвержены ошибкам, чтобы делать что-то полезное.

В отечественной и зарубежной аэродинамике уже несколько десятилетий находит применение метод дискретных вихрей (МДВ) для расчёта характеристик некоторых аэродинамических объектов. И хотя, с ростом вычислительных возможностей, на передний план вышли более точные методы, реализованные в многочисленных CFD-пакетах, старый добрый МДВ всё-таки имеет свою узкую, но востребованную нишу в аэродинамических исследованиях.

Попытаемся дать обзор нашему старичку, может быть даже не с точки зрения практики его применения, а как пример того, как некоторые, казалось бы, чисто математические абстракции, поселившиеся в головах умных людей, могут описывать реальные физические явления.

Начнём с того тезиса, что вся аэродинамика, как наука о движении тел в газовой среде, в принципе сводится к получению двух компонент сил, действующих в каждой точке поверхности этих тел (Ну если нас не очень интересуют красивые картинки белых следов за современными истребителями при сложном пилотаже или сердечки в облаках за гражданским лайнером). Эти компоненты – касательная и нормальная составляющие к поверхности тела. Не углубляясь в долгие объяснения, можно просто констатировать, что два указанных компонента зависят от полей параметров омывающей газовой среды: скоростей, давления и плотности (поле температуры также имеет место быть, но влияет не непосредственно, а через первые три). Первые два поля – векторные (давление «обнормаливаем»), третье – скалярное. Эти поля взаимосвязаны между собой известными зависимостями и задача CFD именно рассчитать данные поля, используя данные зависимости.

Привет, меня зовут Ваня! Я фронтенд-разработчик в Лиге А. и часто работаю с анимациями на клиентских проектах. В основном, использую Gsap, простые CSS-анимации или Lottie. А вот проекты, которые нужно реализовывать на WebGL встречаются редко и почти всегда задача по ним звучит необычно.

Когда говорят о прогнозах погоды, вспоминается история нобелевского лауреата по экономике Кеннета Эрроу, рассказанная Питером Бернштейном в книге «Против богов. Укрощение риска». Во время Второй мировой войны Кеннет Эрроу был синоптиком ВВС США, которому было поручено делать прогнозы на следующие несколько месяцев. Эрроу быстро понял, что долгосрочные прогнозы бесполезны и предложил прекратить их делать, но последовал ответ: «Командующий хорошо понимает, что точность прогнозов крайне низкая. Однако они нужны ему для целей планирования».

Прогнозирование погоды прошло долгий путь. В 650 г. до н. э. вавилоняне пытались предсказать погодные условия, основываясь на характере движения облаков. Три столетия спустя Аристотель написал «Метеорологику», рассуждая о таких явлениях, как дождь, град, ураганы и молнии. Многое из этого оказалось неверным, но это одна из первых попыток подробно объяснить погоду.

Лишь в 1859 году Метеорологическая служба Великобритании выпустила свой первый прогноз погоды для судоходства. Два года спустя служба опубликовала свой первый публичный прогноз погоды. Хотя метеорологические измерения со временем улучшились, масштабные изменения в прогнозах произошли с использованием компьютерного моделирования. Это началось столетие спустя, в 1960-х годах.

С тех пор прогнозы значительно улучшились.

Метеорологическое бюро заявляет, что его четырехдневные прогнозы сейчас так же точны, как и однодневные прогнозы 30 лет назад.

Национальный центр ураганов США публикует данные об «ошибке отслеживания» ураганов и циклонов — ошибке в том, где обрушивается ураган. Это показано на диаграмме ниже, начиная с 1960-х годов.

Научно-популярные настольные игры не очень частый гость на нашем рынке, поэтому многие родители о них просто не знают. В этой статье хотелось бы рассказать о доступных и новых играх по химии, физике и информатике с робототехникой, которые помогут детям в обучении и которые или уже можно найти в продаже или они выйдут в ближайшее время.