Вывод статистики Ферми-Дирака и Бозе-Эйнштейна. Удивительно, как вывод законов природы может быть настолько согласован, лаконичен и красив. Поразительно слаженная работа физики и математики в достижении истины.
Physics-Informed Machine Learning — одно из перспективных направлений в ML. Здесь ключевую роль играют физически-информированные нейронные сети (Physics-Informed Neural Networks, PINNs). Однако процесс их обучения сопряжён с рядом трудностей. В этой статье кратко обсудим, как можно решить эти проблемы и повысить эффективность обучения PINNs.
Ученые из МФТИ построили цифровой аналог квантовой механики. Эта модель позволяет естественным и удобным образом моделировать любые квантовые явления на компьютере. Работа опубликована в Theoretical and Mathematical Physics.
В ходе своего исследования ученым удалось построить новую математическую модель — цифровую квантовую механику, которую можно использовать для численного моделирования квантовых явлений.
Картинка: freepik
Многие знают и даже сталкивались с таким явлением, как «ионный ветер» — направленным движением воздуха, которое вызывается стекающими с одного электрода и ускоряющимися к другому электроду зарядами.
Благодаря простоте реализации, подобный эффект может быть протестирован практически любым желающим, хоть немного знакомым с электроникой и электротехникой.
Законы физики часто подкрепляются постулатами – принимаемыми без доказательств допущениями, которые помогают объяснить картину мира. Некоторые из этих постулатов со временем превращаются в догмы и их начинают путать с самими законами. Классическим примером служит постулат о случайной природе распада радиоизотопов. Несмотря на давно изучаемые фотоядерные реакции и многочисленные данные о непостоянстве радиоактивности, физики с традиционным образованием с подозрением относятся к экспериментам, демонстрирующим такое непостоянство. Под подозрение попал и Симон Эльевич Шноль (1930–2021) — выдающийся советский и российский биофизик. Он собрал множество доказательств влияния космофизических факторов на процессы, считающиеся случайными. Однако его данные, противоречащие общепринятым постулатам, в лучшем случае игнорировались научным сообществом, а в худшем – подвергались незаслуженной критике.
Одним из наиболее спорных направлений его исследований стало обнаружение вариаций скорости α-распада плутония-239. Для их поиска Шноль использовал визуальное сравнение поминутных гистограмм, построенных на основе ежесекундной регистрации α-частиц кремниевыми счётчиками. Более наглядные и объективные свидетельства вариабельности распада плутония можно получить простым просмотром графиков изменения радиоактивности по времени. Для выявления таких аномалий пришлось построить множество графиков и проанализировать около 2,4 Гб данных с записями результатов посекундной регистрации количества α-частиц, проводившейся С.Э.Шнолем и сотрудниками его лаборатории с 2000 по 2011 годы.
В статье рассмотрены различные варианты организации охлаждения контейнерных дизельных электростанций (КДЭС). Проведено численное моделирование (CFD) движения воздушных потоков при разных схемах расположения приточных решёток. Полученные результаты позволяют оценить равномерность охлаждения оборудования и выявить причины перегрева в замкнутом объёме контейнера. На основе анализа сформулированы практические рекомендации для повышения надёжности систем охлаждения.
Международный коллектив ученых теоретически исследовал свойства кварк-глюонной плазмы. Оказалось, что за счет термического испарения глюонного конденсата момент инерции кварк-глюонной плазмы может быть отрицательным. Работа опубликована в журнале Physical Review D.
Целью исследования коллектива ученых из ОИЯИ и МФТИ являлось изучение свойств быстро вращающейся кварк-глюонной плазмы. Самым простым параметром, характеризующим вращение, является момент инерции, который и исследовался в работе.
Евангелие от Иоанна начинается всем известной фразой "В начале было Слово". Однако в оригинале на греческом там написано "В начале был Логос". Слово "Логос" имеет множество значений и одно из них - число. Так что перевод этого предложения с греческого оригинала мог бы быть и совершенно иным, нежели тот, к которому мы привыкли.
Мы привыкли думать, что математика - это язык, на котором написаны законы природы. Мы используем формулы, чтобы описать движение планет, поведение электронов, расширение Вселенной. Но что, если мы всё время смотрели на картину мира, перевернутую с ног на голову?
Что, если математика - не просто язык, а сама субстанция реальности? Что, если наша Вселенная - не физический объект, описываемый уравнениями, а само уравнение, реализованное в себе?
Это не фантастика. Это - гипотеза математической Вселенной (далее - ГМВ), одна из самых радикальных, красивых и спорных идей современной физики и философии науки. В этой статье мы разберём её от истоков до последствий, рассмотрим, как она соотносится с теорией струн, квантовой теорией поля, петлевой квантовой гравитацией и информационным подходом к физике - и почему она может изменить всё, что мы думаем о реальности.
Современная наука, как может, борется с трением, представляющим в ряде применений существенную проблему (не всегда, иногда, трение — это даже хорошо).
Обычно, с трением борются двумя наиболее распространёнными подходами: подбором пар трения и разработкой смазочных материалов (в реальности, даже ещё больше на самом деле - например, динамические методы, вроде той же вибрации; магнитные подвесы, воздушные подшипники и прочее).
Однако, современная наука предлагает теперь и ещё один, весьма удивительный подход: реализацию сверхтекучести при комнатной температуре!
Автомобили встречаются в играх повсеместно, это стандартный элемент многих жанров. Если в игровом мире есть перемещение на дальние расстояния, то есть вероятность, что для него используется автотранспорт (если только вы не в фэнтези-мире, где перемещаются на лошадях. Прощу прощения, но в моём посте не будет информации о программировании лошадей).
С самого детства я играл во множество гоночных и транспортных игр. Я всегда старался находить новые гонки. Но со временем я понял, что меня не просто впечатляют новые машины или трассы; меня привлекала уникальность каждого игрового процесса и поведения машин, несмотря на то, что по сути своей все они были легковыми автомобилями.
Здесь важно сказать следующее: игры — это не физические движки, а впечатления. И гоночные игры больше других намеренно манипулируют реальностью, чтобы дать нам эти впечатления. Например, мы ожидаем от шутеров определённого поведения; пуль, летающих по прямой, отдачу при выстрелах, перезарядку. Если эти ожидания не оправдываются, игра начинает казаться «не такой». Но в случае транспорта степень допущений может быть огромной.
Возьмём для примера Mario Kart. Это гонки, максимально далёкие от реалистичности; машинки дрифтят по песку, вы бросаете в друзей черепашьи панцири и гоняете в картах с мультяшными пропорциями и физикой. Тем не менее, эту игру обожают, ведь она «продаёт» реализацию фантазии о гонках.
На противоположном краю спектра находятся такие реалистичные симуляторы, как iRacing и Assetto Corsa. В них игровой процесс тщательно отточен, чтобы передавать все нюансы и трудности реального автоспорта. Люди тратят тысячи долларов на оборудование, позволяющее воссоздать ощущение нахождения за рулём. Тем не менее, в основе всех этих игр лежит программирование автомобилей. Они лишь по-разному расставляют приоритеты аспектов игрового опыта.
Ученые из Российского квантового центра, ВШЭ и МФТИ сделали новое теоретическое исследование незатухающих токов в мезоскопических одномерных системах с парными перескоками фермионов. Работа была опубликована в Physical Review Journals. Это исследование является важным шагом в понимании влияния парных перескоков на амплитуду незатухающих токов. 25 лет назад физики-экспериментаторы успешно продемонстрировали, что мощные постоянные токи без потерь могут течь в несверхпроводящих металлических кольцах, но не было теории, которая правильно объясняла бы величину или направление неожиданно больших токов.
В прошлой части мы говорили о классических версиях мультивселенной, связанных с инфляцией, циклами и струнной теорией. Теперь посмотрим на более смелые идеи: от квантовых миров Эверетта до гипотезы симуляции и математической Вселенной Тегмарка.
Несколько лет назад я собрал свой «лего магнум опус» — замечательный Pirates of Barracuda Bay — и решил с этими конструкторами завязать. Классные наборы все дорогие, да и места под них уже нет. Осенью я начал работать в YADRO и узнал о «конструкторах для взрослых» — цифровых схемах. Детали по цене гораздо приятнее LEGO, и уже на входе получаешь инженерный вайб, которым манят дорогие датские игрушки.
Здорово, но есть две проблемы. Я не умею работать паяльником — раз. Места под компоненты дома нет — два. На помощь спешат макетные платы и…. виртуальные конструкторы цифровых схем. Минус инженерный вайб, конечно, но прощупать собственный интерес хватит.
Что по матчасти? Инженерного опыта у меня нет, знания об электричестве остались преимущественно в школе. На «Истовом инженере» есть курс схемотехники для начинающих — осилю его, а там посмотрим. В этом и в будущих постах буду делиться своим прогрессом и открытиями. Поехали!
Даже самый значимый с точки зрения биологии процесс может протекать столь быстро, что мы его не замечаем. В попытках запечетлеть его мы либо улавливаем стадью «до», либо стадию «после», но особый интерес вызывает то, что происходит между ними. Особенно это важно для изучения работы клеток. Ученые из Осакского университета (Осака, Япония) разработали уникальную систему криооптической микроскопии, которая буквально замораживает клетки во время работы, что позволяет детально рассмотреть их в любой желаемый момент времени. Из чего состоит система, как именно она работает, и что нового она позволит узнать? Ответы на эти вопросы мы найдем в докладе ученых.
Российский ученый предложил решение информационного парадокса черных дыр, показав, куда должна деваться исчезающая информация. Работа была опубликована в журнале Modern Physics Letters A. В исследовании удалось показать теоретически, что информационный парадокс исчезает, если предположить, что при испарении черной дыры в нашей Вселенной ее внутренняя часть отделяется и создает новый Большой Взрыв, порождая другую вселенную. В этой модели возникает самосогласованное описание мультивселенной, в котором каждая черная дыра в родительской вселенной является в новой белой дырой или Большим Взрывом.
В исследовании Алексея Морозова из МФТИ не используется дополнительных предположений и проблема решается на том уровне, на котором она возникла.
Макс Тегмарк - один из самых неординарных мыслителей современной космологии. Его идеи вызывают жаркие дебаты и заставляют пересматривать привычные представления о реальности. Кто же он такой на самом деле, выдающийся ученый, опережающий свое время, или чудаковатый профессор и какие идеи продвигает в своей книге?
На Хабре уже выходило множество статей о том, что наш мир — это симуляция. Но, несмотря на это, прошу дать мне шанс с этой статьёй, в которой мы рассмотрим фундаментальные вещи, к которым все давно привыкли и не подвергают сомнению, хотя они толсто намекают…
А также мы рассмотрим практический вопрос: что это может значить лично для нас, если симуляционная теория верна.
На мой взгляд, противоречия, накопившиеся в современной науке, невозможно разрешить, не изменив самого мировоззрения научного сообщества. Которое основано на идее, что существует некая окончательная истина, верная для всех, и задача науки — найти её, чтобы понять, как всё устроено «на самом деле».
Новое мировоззрение предполагает, что любое восприятие Мира субъективно и ограниченно. То есть никто и никогда не сможет воспринять Мир всесторонне полно и глубоко, а любая «истина» относительна и условна. Однако эти условные «истины» можно успешно применять, не претендуя на их окончательность и универсальность. В таком подходе выражение «на самом деле» теряет смысл, ведь абсолютного, совершенного восприятия не существует.
Коллектив российских ученых впервые в мире провел экспериментальную демонстрацию генерации импульсов терагерцового излучения с энергией до 5 пДж при разрядке вакуумного фотодиода фемтосекундными лазерными импульсами. Работа опубликована в журнале Frontiers of Optoelectronics. В исследовании было успешно сгенерировано терагерцовое излучение с помощью вакуумного фотодиода, измерены и исследованы характеристики терагерцовых импульсов, построены полуаналитическая модель и модель в COMSOL Multiphysics.
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:
