Физика

Приветствую, уважаемые хабровчане! Предлагаю вашщему вниманию заключительную статью серии «Территория Большого Взрыва», в которой мы наконец переходим к самому интересному! Решим все проблемы теории Большого взрыва, сформулированные в предыдущих статьях, с помощью модели множественной инфляции, и построим пайплайн создания Мультивселенных! И, конечно, зададим новые вопросы.

Для тех, кто впервые встречается с этой серией, рекомендую ознакомиться с первыми тремя статьями по ссылкам: первая, вторая и третья.

Всем привет! В прошлый раз рассказывал про нашу разработку средств выведения без участия Роскосомоса и упоминал об ответвлении исследований в бытовой сегмент. Сегодня речь пойдет об одном из отпочковавшихся изделий - простейшем редукторе. Его история могла бы быть довольно простой, если бы не обещанная в заголовке пружина, имеющая  интересную знакопеременную кривизну, и уходящая корнями в XVIII век.

Интеллигентного вида юношу на фотографии звали Александром. Нынче таких прапорщиков не увидеть, да и в Первую мировую такие не на каждом шагу встречались. Вообще, юноше из петербургской приличной семьи потомственных деятелей искусства более приличествовало общество каких-нибудь социал-демократов, или черносотенцев. Все эти бурные митинги, шествия, похожие на карнавальные, максимализм в убеждениях, и готовность строить справедливый мир мудрым словом.

Что-то такое и случалось с ним в гимназические годы, в период Первой русской революции: «13 октября, во время сходки, отец ученика 8-го класса… вызвал своего сына и, держа его за руки, умолял вернуться домой, говоря: «Мать больна, поедем!». Ученик вырвался из рук отца со словами: «Мне товарищи дороже» и возвратился на сходку».

Но после поступления в 1906 г. на математическое отделение физико-математического факультета Санкт-Петербургского университета юноше стало не до политики.

Приветствую вас, друзья. Моя профессия инженер-программист. Как думаю многие из нас, всегда интересовался физикой. И вот, идея которая зародилась десяток лет назад, обрела чёткие формы сейчас, с помощью LLM. Без LLM это было бы невозможно.

Поиск ответов начался с двух наблюдений: крайняя схожесть проявлений оси времени t с осями пространства x y z в классической физике + стоячие волны (солитоны, синусоидальные). LLM помог мне сделать скрипт, который перебирает стабильные конфигурации волн в 4D. Результаты были любопытными: таких стабильных волновых мод было не много - они показали явную связь с известными нам барионами. (Барионы это общее название для всех комбинаций из известных кварков)

Модёль даёт цифры. Есть 5 настраиваемых параметров - натяжение струн u d s c d. (Кварки - это струны в модели) На выходе получаем 20+ значений масс известных барионов со средней погрешностью в 1%. Больше всего разброс даёт s-струна - не зря названа Strange.

На фундаментальном уровне Вселенная состоит из квантов — отдельных сущностей, обладающих такими физическими свойствами, как масса, заряд, импульс и т. д., которые могут взаимодействовать друг с другом. Два или более кванта могут вступать в связь друг с другом, образуя сложные структуры, такие как протоны, атомы, молекулы, а из них уже состоят стулья, кастрюли и люди. Хотя квантовая физика как точная наука появилась относительно недавно, в основном в прошлом веке, но идея о том, что Вселенная состоит из неделимых сущностей, которые взаимодействуют друг с другом, уходит корнями более чем на 2000 лет назад, по крайней мере, к Демокриту Абдерскому.

Океаны и моря являются визитной карточной нашей планеты. Глубины океанов, куда не проникает даже свет Солнца, хранят немало тайн и загадок, которые научное сообщество продолжает раскрывать и по сей день. Думая, что мы знаем все о нашей планете, мы глубоко заблуждаемся, и океан является тому подтверждением. Но загадки океанов лежат не только на их дне, но и на поверхности. Для мореплавателей важную роль играет ветер и волны, но как эти две силы взаимодействуют было неясно по сей день. Ученые из Института прибрежной океанской динамики (Геестхахт, Германия) разработали специальную лазерную систему визуализации воздушных потоков, которая дает возможность увидеть потоки в миллиметрах от поверхности воды. Как именно работает данная система, и что она позволяет узнать? Ответы на эти вопросы мы найдем в докладе ученых.

Недавно вышел новый каталог галактик DESI, собрав миллионы галактик с их точными положениями в 3d карту Вселенной. И один из удивительных результатов: кажется, обычная модель темной энергии не очень хорошо вписывается в эти наблюдения…

Здравствуйте, дорогие читатели Хабра! Меня зовут Владимир, я кандидат химических наук. И сегодня мы поговорим про нано-1D-вещества (или одномерные образования и квазиодномерные элементы). Количество публикаций в этой области удваивается примерно каждые два года. Специфическая анизотропная форма с очень большим характеристическим отношением длина/диаметр, высокое структурное совершенство и практически идеальная поверхность ННК придает им целый ряд уникальных физических свойств. Бум исследовательского интереса к ННК полупроводникам связан с перспективами создания на их основе бездислокационных ненапряженных гетероструктур, которые могут быть использованы в различных приборных приложениях.

Научная фантастика является источником множества невероятных технологий, некоторые из которых уже давно перебрались в наш реальный мир, другие же пока остаются на страницах книг. Какие-то из этих технологий имеют очень специфическое описание, функционал и, как следствие, не так популярны среди читателей, но есть и те, без которых невозможно представить выдуманный футуристический мир: роботы, телепортация, гипердвигатели, клонирование, голограммы, лазеры и многое-многое другое. Касательно лазеров, то они во многом изменили наш мир, став неотъемлемой частью многих устройств, используемых как в быту, так и в лабораторных условиях. Человек может знать крайне мало о лазерах, но одно известно практически всех — они опасны. Ожоги и потеря зрения одни из самых распространенных травм при работе с лазерами, степень повреждений варьируется от мощности лазера. Но что если сделать лазеры безопасными, сохранив при этом их эффективность? Именно это и сделали ученые из Иллинойсского университета (США). Они создали первый в мире кристаллический лазер, который работает при комнатной температуре и является безопасным для глаз. Как именно им это удалось, и на что способен новый безопасный лазер? Ответы на эти вопросы мы найдем в докладе ученых.

Всеми ядерными, атомными и молекулярными явлениями в нашей Вселенной управляют квантовые переходы. В отличие от планет Солнечной системы, способных стабильно перемещаться по орбите вокруг Солнца на любом расстоянии при подходящей скорости, протоны, нейтроны и электроны, составляющие всю известную нам материю, могут объединяться друг с другом только в ограниченном множестве конфигураций. Эти комбинации хотя и многочисленны, но конечны в своём числе, потому что квантовые законы, управляющие электромагнетизмом и ядерными силами, ограничивают способы выстраивания структур атомных ядер и электронов.

Самый распространённый атом во всей Вселенной — это водород, состоящий всего из одного протона и одного электрона. В процессе формирования новых звёзд атомы водорода ионизируются и снова становятся нейтральными, если эти свободные электроны смогут вернуться к свободному протону. Хотя электроны обычно переходят между допустимыми энергетическими уровнями вплоть до невозбуждённого состояния, при этом генерируется только конкретное множество инфракрасного, видимого и ультрафиолетового излучения. Но важнее то, что в водороде происходит особый переход, излучающий свет с длиной волны примерно с вашу ладонь: 21 сантиметров. Физики имеют полное право называть это значение «магической длиной» нашей Вселенной; возможно это число когда-нибудь раскроет нам самые тёмные секреты, таящиеся в самых глубинах космоса, которые никогда не сможет покинуть звёздных свет.

Даже позитрон и электрон в процессе аннигиляции превращаются в кинетическую материю двух гамма квантов представляющих собой возбуждение электрической материи.

Энергия каждого их этих квантов равна энергии покоя электрона или позитрона.

При этом энергия независимо от знака заряда частиц всегда положительна.

Теперь представим себе процесс, в котором два не очень энергичных кванта в момент рождения оказались на одной траектории. Квант на траектории это динамический объект.

Два объекта не могут занимать состояние со всеми одинаковыми параметрами. И эти два динамических объекта должны получить разные параметры. Наиболее подходящим для нашего случая считаем параметр — фаза возбуждения.

Одна линия возбуждения:

e — условный заряд в исходной системе.

Вторая линия возбуждения:

Такая конструкция не может взаимодействовать с зарядами и быть обнаружена по этому признаку.

Но материя никуда не исчезла.

Если теперь определить величину E² , то

Эта запись аналогична следующей:

Умножим обе части на :

Теперь в канале возбуждения пульсирует некоторая энергия зависящая от первоначальной длины волны электрического возбуждения с частотой вдвое выше первоначальной частоты возбуждения в одном канале и вдвое меньшей длиной волны . Энергия пульсирует от нуля до 2, имея среднее значение 1.

Через релиденс (об этом термине написано в прошлой статье) нейтрино можно вычислить её скорость

Обычные средства вычисления не позволяют увидеть отличие от скорости света, хотя оно и есть.

Относительно превращения нейтрино из одного типа в другой (осцилляции) есть сомнения. Спин при превращениях изменяться не может. Нейтрино могут иметь спин ± ½.

В предыдущем туториале "Единицы измерения физических величин" было сказано, что результат любых инженерных измерений и расчётов не имеет никакого смысла, если не указаны две его основные характеристики: единица измерения и точность. Как использовать единицы измерения при вычислениях на Питоне мы уже обсудили - теперь перейдём к точности и связанным ней понятиям погрешности и неопределённости

Погрешность измерения — это отклонение измеренного значения величины от её истинного (действительного) значения. Погрешность измерения является характеристикой точности измерения. Выяснить с абсолютной точностью истинное значение измеряемой величины, как правило, невозможно, поэтому невозможно и указать величину отклонения измеренного значения от истинного. Это отклонение принято называть ошибкой измерения. Возможно лишь оценить величину этого отклонения, например, при помощи статистических методов. На практике вместо истинного значения используют действительное значение величины , то есть значение физической величины, полученное экспериментальным путём и настолько близкое к истинному значению, что в поставленной измерительной задаче может быть использовано вместо него. Такое значение обычно вычисляется как среднестатистическое значение, полученное при статистической обработке результатов серии измерений. Это полученное значение не является точным, а лишь наиболее вероятным. Поэтому при записи результатов измерений необходимо указывать их точность. Например, запись означает, что истинное значение величины лежит в интервале от 2.7 s до 2.9 s с доверительной вероятностью 95%. Количественная оценка величины погрешности измерения — мера сомнения в измеряемой величине — приводит к такому понятию, как неопределённость измерения. Синонимом термина "погрешность измерения" (англ. measurement error) является "неопределённость измерения" (англ. measurement uncertainty). Таким образом мы плавно и ненавязчиво подошли к названию модуля языка Питон, которому посвящён настоящий туториал - uncertainties (неопределённости).

Всем привет, я наконец вернулся на Хабр с новой статьёй.

Напомню, в предыдущих статьях мы говорили об устройстве нашей Вселенной и её проблемах (точнее, проблемах научных теорий, у Вселенной всё отлично), и о том пути, который прошла человеческая вера, философия и наука от первых представлений об устройстве мира до идеи о Большом взрыве и космологической эволюции Вселенной. Также я сформулировал основные проблемы ТБВ, хоть и не все.

Но самое главное - я почти ничего не рассказал о самой Теории Большого взрыва! Что происходило со Вселенной с момента её появления, как она стала такой, какая есть?
В этой статье приглашаю познакомиться с ТБВ в её классическом варианте, можно сказать, на пике её славы. А по дороге опишем её основные проблемы и соберём их в список.

Поехали!

В последние два десятилетия физики развивают любопытную идею. Возможно, мир, в котором мы живём, включая нас самих, — не более чем иллюзия, голограмма, созданная реальностью, в которой отсутствует важное свойство привычного нам мира — третье измерение.

Хуан Малдасена, профессор Института перспективных исследований в Принстоне, сыграл важнейшую роль в развитии этой идеи, известной как «голографический принцип» или «AdS/CFT соответствие». В 1990-х годах Малдасена придумал самую первую модель Вселенной, в которой реализован голографический принцип.

Голографический принцип вырос из одной из самых больших научных проблем двадцатого века: того факта, что две фундаментальные теории физики — теория гравитации Эйнштейна (общая теория относительности, ОТО) и квантовая механика, не уживаются друг с другом.

Для вывода необходимо принять не принятую (пока) научным сообществом парадигму физики. Эта парадигма не основана на законах Ньютона и ОТО. В её основе философия Эмпедокла. Конечно, не рассматривается земля, вода, воздух и огонь в качестве первичных материй. Но механическая, кинетическая, электрическая и облачная материи рассматриваются. Эта парадигма включает в себя с самого начала всё, что необходимо для вычислений с большими скоростями и критическими массами, а также всё, что необходимо для вычислений в электродинамике и квантовой механике. Как и у Эйнштейна здесь нет неконтактных сил, — на орбитальные объекты силы не действуют. В качестве основных единиц измерения применяются только длина и скорость. Материальный объект всегда имеет объём.

Несколько лет я не видел в этой парадигме ничего, что бы могло быть полезным в науке и технике, или хотя бы существенно иначе описывало какие-то реальные процессы. Воспринимал работу над этой парадигмой, как развлечение. Но в какой-то момент было обнаружено, что на основе этой парадигмы удалось объяснить наблюдаемую закономерность скоростей звёзд в галактике, а также «создать» нейтрино - подобный объект обладающий исчезающе малой массой, спином равным ± 1/2 и скоростью близкой к скорости света.

Поэтому уберите пожалуйста тапки и помидоры, которые вы уже приготовили для того чтобы бросать в меня. Просто попытайтесь вникнуть. Да это не просто. Груз авторитетов преодолеть трудно. Но кривая вращения галактик совпадает с наблюдениями, а нейтрино — подобный объект с настоящей нейтрино. Да и заслуги авторитетов от науки никто не умаляет. Если бы не они, описание этой парадигмы потребовало бы не одного десятилетия.

Принято считать, что законы точных наук, таких как физика, непоколебимы. И это конечно же верно, однако есть явления, которые начинают вызывать сомнения в стойкости этих законов или, по крайней мере, в том, что мы знаем их все. Ученые из Центра им. Гельмгольца Дрезден-Россендорф (Германия) обнаружили, что размещение зеленого кристалла атакамита, который можно найти в чилийской пустыне Атакама, в магнитное поле вызывает резкое и внушительное падение его температуры. Что именно происходит во время такого нестандартного охлаждения, какую роль в этом играет структура кристалла, и как полученные знания могут быть применены на практике? Ответы на эти вопросы мы найдем в докладе ученых.

Орбитальные системы обычно рассматриваются в виде системы двух тел. Одно тело большой массы центральное. Тело малой массы находится на орбите. Такие системы хорошо описываются законами Кеплера.

Практически любой аспект жизни человека в той или иной степени связан с измерением чего-либо: масса, расстояние, длина, температура и т. д. Часто от точности проведенных измерений зависит точность и успешность выполнения того или иного процесса. Когда речь идет об измерении крайне малых объектов, таких как молекулы используются оптические биосенсоры. Они чрезвычайно точны, но нуждаются в громоздком и дорогом оборудовании для генерации и обнаружения света. Ученые из Федеральной политехнической школы Лозанны (Швейцария) разработали систему, которая использует квантовую физику для обнаружения присутствия биомолекул без необходимости использования внешнего источника света. Как именно работает эта система, какие аспекты квантовой физики позволили ее реализовать, и что именно она может измерять? Ответы на эти вопросы мы найдем в докладе ученых.

В квантовой механике система описывается на языке состояний. То или иное состояние, в котором пребывает система, – это не число, вещественное или комплексное, не какая-либо математическая функция, это некая абстракция. Эта абстракция обозначается вот такими вот скобочками . Внутри пишут, что угодно: буквы , цифры , даже можно так |моё любимое состояние>. К сожалению, человеку не дано в своём воображении представлять, как именно выглядит какое-либо квантовое состояние заданной системы. И даже, что электрон, как планета летает, вокруг ядра – это глубоко ошибочное представление, идущее вразрез с реальностью. Речь идет именно о некотором состоянии, в котором электрон пребывает в данных условиях, как некое размытое облако, как некий сгусток энергии.

Однако систему нужно как-то описывать. Системы в физике описывают на языке математики. Так вот, оказывается, что тому или иному состоянию, назовём его |1>, можно приписать вектор:

Многие интеллектуалы склонны называть математику «царицей наук» и преподносить её теоремы как абсолютную истину, полученную чисто логическим дедуктивным выводом безотносительно физической реальности, не опираясь на эмпирические данные. Якобы математические объекты существуют вне пространства-времени, в разуме Бога или в платоновском мире идей, а мы лишь открываем вечные истины: числа и арифметические операции, геометрические фигуры, аксиомы и теоремы, а также правила вывода и доказательства истинности или ложности любых математических утверждений. Говорят, наше сознание имеет прямой доступ к этому миру математических абстракций посредством интуиции – не иначе, как божественного откровения или снисхождения самой истины, открывающейся только тем, кто её достоин.

Но в данной статье я собираюсь обосновать прямо противоположную и достаточно крамольную идею, что всё наше математическое знание производно от физического знания, а не наоборот. Знание не имеет гарантий, его невозможно получить одной логикой или интуицией. Знание экспериментально, подвержено ошибкам и не является абсолютной истиной, так как мы изучаем математику на опыте, взаимодействуя с физическими объектами. Поэтому математика ничем не лучше и не «точнее» естественных наук. За такую ересь инквизиторы уже могут приговорить меня к сожжению на костре, но пока этого не произошло, позвольте объяснить и обосновать свою позицию.