Как стать автором
Обновить

3D-игра с эффектами специальной теории относительности

Время прочтения 2 мин
Просмотры 110K
Open source *Разработка игр *


В Массачусетском технологическом институте есть лаборатория компьютерных игр (MIT Game Lab). Казалось бы, зачем она там? Какие игры могут разрабатывать доктора наук в рабочее время? И вот они показали, какие: встречайте сюрреалистичный 3D-экшн A Slower Speed of Light. Игрок перемещается по 3D-пространству на скорости, близкой к скорости света, и собирает сферические объекты, каждый из которых замедляет скорость света на фиксированные значения. При этом в реальном времени обсчитываются визуальные эффекты, в соответствии со специальной теорией относительности.
Читать дальше →
Всего голосов 93: ↑90 и ↓3 +87
Комментарии 81

Что такое пространство-время на самом деле?

Время прочтения 22 мин
Просмотры 111K
Блог компании Wolfram Research Занимательные задачки Математика *Профессиональная литература *
Туториал
Перевод

Перевод поста Стивена Вольфрама "What Is Spacetime, Really?".
Выражаю огромную благодарность Кириллу Гузенко KirillGuzenko за помощь в переводе и подготовке публикации.


Примечание: данный пост Стивена Вольфрама неразрывно связан с теорией клеточных автоматов и других смежных понятий, а также с его книгой A New Kind of Science (Новый вид науки), на которую из этой статьи идёт большое количество ссылок. Пост хорошо иллюстрирует применение программирования в научной сфере, в частности, Стивен показывает (код приводится в книге) множество примеров программирования на языке Wolfram Language в области физики, математики, теории вычислимости, дискретных систем и др.

Содержание


Простая теория всего?
Структура данных Вселенной
Пространство как граф
Может быть, нет ничего, кроме пространства
Что есть время?
Формирование сети
Вывод СТО
Вывод ОТО (Общей теории относительности)
Частицы, квантовая механика и прочее
В поисках вселенной
Ок, покажите мне Вселенную
Заниматься физикой или нет — вот в чем вопрос
Что требуется?
Но пришло ли время?
Сто лет назад Альберт Эйнштейн опубликовал общую теорию относительности — блестящую, элегантную теорию, которая пережила целый век и открыла единственный успешный путь к описанию пространства-времени (пространственно-временного континуума).

Есть много различных моментов в теории, указывающих, что общая теория относительности — не последняя точка в истории о пространстве-времени. И в самом деле, пускай мне нравится ОТО как абстрактная теория, однако я пришел к мысли, что она, возможно, на целый век увела нас от пути познания истинной природы пространства и времени.

Я размышлял об устройстве пространства и времени немногим более сорока лет. В начале, будучи молодым физиком-теоретиком, я просто принимал эйнштейновскую математическую постановку задачи специальной и общей теории относительности, а так же занимался некоторой работой в квантовой теории поля, космологии и других областях, основываясь на ней.

Но около 35 лет назад, отчасти вдохновленный своим опытом в технических областях, я начал более детально исследовать фундаментальные вопросы теоретической науки, с чего и начался мой длинный путь выхода за рамки традиционных математических уравнений и использования вместо них вычислений и программ как основных моделей в науке. Вскоре после этого мне довелось выяснить, что даже очень простые программы могут демонстрировать очень сложное поведение, а затем, спустя годы, я обнаружил, что системы любого вида могут быть представлены в терминах этих программ.

Воодушевившись этим успехом, я стал размышлять, может ли это иметь отношение к важнейшему из научных вопросов — физической теории всего.

Во-первых, такой подход казался не слишком перспективным — хотя бы потому, что модели, которые я изучал (клеточные автоматы), казалось, работали так, что это полностью противоречило всему тому, что я знал из физики. Но где-то в 88-м году — в то время, когда вышла первая версия Mathematica, я начал понимать, что если бы я изменил свои представления о пространстве и времени, возможно, это к чему то бы меня привело.
Подробнее о пространственно-временном континууме...
Всего голосов 43: ↑39 и ↓4 +35
Комментарии 144

Физические теории

Время прочтения 5 мин
Просмотры 34K
Научно-популярное
image

Что такое наука? — Область знаний, которая позволяет выдавать точные предсказания.

С места в карьер! В физике есть три главные константы: скорость света (с = 3 *1010см/с), гравитационная постоянная (G = 6,67 * 10-8 см3/гр сек) и постоянная Планка (h/2pi = 1,05 * 10-27 эрг сек). Теории делятся по тому, как они учитывают эти константы.

Читать дальше →
Всего голосов 67: ↑50 и ↓17 +33
Комментарии 196

Сто лет общей теории относительности. Кто помогал Эйнштейну

Время прочтения 4 мин
Просмотры 19K
Научно-популярное Физика

Сто лет назад, в ноябре 1915 года, Альберт Эйнштейн опубликовал общую теорию относительности (ОТО)


Эйнштейн опубликовал в берлинском журнале Prussian Academy of Sciences всего четыре небольшие статьи: 1, 2, 3, 4. Последняя из них отправлена 25 ноября 1915 года. В статьях указан один автор, и работу часто принимают как труд одного гения. Но это совершенно не так.


Марсель Гроссманн (слева) и Мишель Бессо (справа) были университетскими друзьями Альберта Эйнштейна (в центре)

На самом деле физик получил неоценимую помощь от друзей и коллег, большинство из которых никогда не стали известными и были незаслуженно забыты, пишет журнал Nature со ссылками на несколько литературных источников, авторы которых изучали жизнь Эйнштейна и историю создания ОТО.
Читать дальше →
Всего голосов 12: ↑12 и ↓0 +12
Комментарии 2

На поверхности черной дыры

Время прочтения 10 мин
Просмотры 17K
Научно-популярное
Из песочницы
А разве у них есть поверхность? Ведь все привыкли к представлению о черной дыре как о сингулярности скрытой от нашего взора горизонтом события. Впрочем, исследуя термодинамику черных дыр, физики давно пришли к выводу, что они ведут себя не как трехмерные, а как двухмерные объекты. Например, количество составных частей черной дыры как термодинамической системы, пропорционально квадрату радиуса горизонта события, а не его кубу. Но данный «прозрачный намёк» принято относить скорее к проблемам, таким как: Куда девается информация провалившаяся за горизонт события? Если из двух квантово запутанных частиц одна пересекла горизонт события, то с чем запутана оставшаяся?

Однако показать, что такая поверхность вполне материальна, можно используя известные эффекты теории относительности. Так, с точки зрения неподвижного внешнего наблюдателя, никакой падающий в черную дыру объект никогда не пересечет горизонт события, потому что по мере приближения к нему, время в системе отсчета, связанной с объектом, будет замедляться относительно внешнего наблюдателя из-за того, что в гравитационном поле вблизи массивных тел, время даже для неподвижных тел течет медленнее, чем вне поля. Скорость такого объекта относительно внешнего наблюдателя сначала нарастает, а затем замедляется. При приближении к горизонту события время для такого объекта почти остановится, поэтому для того чтобы преодолеть остаток пути с точки зрения внешнего наблюдателя ему потребуется бесконечно большой промежуток времени.
Читать дальше →
Всего голосов 45: ↑33 и ↓12 +21
Комментарии 29

Как возникают электромагнитные волны

Время прочтения 16 мин
Просмотры 21K
Математика *Научно-популярное Физика
Туториал


Bremsstrahlung ("тормозное излучение") — ударная волна света, которая генерируется, когда заряженные частицы "застревают" в твердом теле (классический процесс генерации излучения в рентгеновских вакуумных трубках).


Для многих вполне естественно ассоциировать электрическое и магнитное поля с векторами и силовыми линиями. Но как этими математическими объектами описать волны? Когда они возникают? Ответы на эти вопросы можно получить с помощью школьных формул с щепоткой специальной теории относительности.

Читать дальше →
Всего голосов 39: ↑39 и ↓0 +39
Комментарии 27

Как Эйнштейн «опроверг» Ньютона

Время прочтения 7 мин
Просмотры 22K
Математика *Научно-популярное Физика
Перевод
Перевод статьи физика и популяризатора науки Мэтта Страсслера

К тому времени, как Эйнштейн в 1905 году вывел свою специальную теорию относительности (СТО), прошло уже больше 200 лет с тех пор, как Ньютон записал свои законы движения. Его последователи развивали его идеи, усложняли их и уточняли. Два столетия научных экспериментов, инженерных изделий и технологий, основанных на этих законах, подтверждали их правильность прямо и косвенно с большой точностью. В жизни людей XVIII и XIX веков уравнения Ньютона работали. Вряд ли бы они перестали работать в XX веке, и так и случилось – часы, двигатели, суда, мельницы, холодильники, гироскопы и пушки продолжали прекрасно работать и после того, как СТО Эйнштейна появилась в 1905 году. Так как же мог Эйнштейн «опровергнуть» Ньютона? Как Ньютон мог оказаться «неправым»?

Легко просто написать набор уравнений и заявить: «Я думаю, что общепринятые уравнения неверны, а мои новые – верны». Это каждый может сделать. Ежегодно я получаю десятки работ, выполненных начинающими физиками (или слышу о таких работах), содержащих ровно такие заявления. У большинства из них ошибку можно найти на первой странице, поскольку существует эксперимент или технология, которые не смогли бы работать, если бы новые уравнения были верны. Чрезвычайно сложно изобрести уравнения, соответствующие всем проделанным экспериментам и изобретённым технологиям. Таков высокий стандарт науки и природы.
Читать дальше →
Всего голосов 24: ↑20 и ↓4 +16
Комментарии 89

Переложение концепции интервала СТО на пространство кватернионов

Время прочтения 15 мин
Просмотры 3.3K
Математика *Физика
В статье приведена попытка представить возможный механизм реализации инвариантности формы интервала пространства Минковского в пространстве кватернионов.

Аннотация


Настоящая статья является продолжением предыдущей, в которой даны определения и показаны инструменты кватернионной алгебры, используемые далее, с помощью которых здесь показано, что инвариантность интервала в псевдоевклидовом пространстве может быть просто следствием реализации несколько более сложного механизма в пространстве евклидовом.
Читать дальше →
Всего голосов 20: ↑15 и ↓5 +10
Комментарии 26

Как связаны аутентификация и теория относительности? Учёные ищут способы защиты ATM за гранью физики

Время прочтения 8 мин
Просмотры 5.8K
Блог компании DataLine Информационная безопасность *Криптография *Занимательные задачки Научно-популярное

В ноябре Nature опубликовал работу учёных Женевского университета (UNIGE) и канадского Университета Макгилла, которые решили заменить привычную систему PIN-кодов на более безопасную. В поисках сверхнадежной аутентификации исследователи предложили пересмотреть фактор владения и опираться на метод математического доказательства с нулевым разглашением в связке со специальной теорией относительности. 

Нам стало любопытно, как это могло бы работать, и мы полезли внутрь научной работы – в надежде разглядеть там аутентификацию будущего.

Читать далее
Всего голосов 17: ↑17 и ↓0 +17
Комментарии 15

Безопасная раскраска: специальная теория относительности, доказательство с нулевым разглашением и цветные графы

Время прочтения 10 мин
Просмотры 7.1K
Блог компании ua-hosting.company Информационная безопасность *Математика *Научно-популярное


Когда-то письма были самым распространенным методом передачи данных. Но на смену аналоговому миру пришел цифровой. Практически у каждого в кармане имеется устройство, позволяющее передавать и короткое сообщение, и снимок, и видео/аудио, и даже полное собрание произведений Дарьи Донцовой (а это немало). Даже оформление онлайн-покупки является своего рода обменом информации (платежные данные, ФИО и т.д.). Однако с эволюцией передачи данных эволюционировали и методы ее перехвата. Каждый раз, когда появляется новая система безопасности, направленная на борьбу с уже существующей системой взлома, на свет появляется новая система взлома, способная перехитрить эту систему безопасности. Такой вот каламбурный нескончаемый цикл. И вот ученые из Женевского университета опубликовали труд, в котором утверждают, что нашли идеальный способ обезопасить процесс передачи данных, применив при этом доказательство с нулевым разглашением. В чем суть данной концепции, как работает новый метод шифрования, и насколько он эффективен? Ответы на эти вопросы мы найдем в докладе ученых. Поехали.
Читать дальше →
Всего голосов 25: ↑25 и ↓0 +25
Комментарии 6