«Наблюдения показывают, что Вселенная расширяется с увеличивающейся скоростью. Она будет расширяться вечно, и становиться всё более пустой и тёмной».

Стивен Хокинг

Источник: Элементы
Оригинал: "Химия и жизнь" #4, 2015

История пузырькового термоядерного синтеза, он же bubblefusion или sonofusion, полна загадок, нестыковок и трагедий. В околонаучной американской прессе ее даже окрестили «баблгейт».

До развязки дела, начавшегося в конце XX века, еще далеко, а промежуточным итогом можно считать публикацию в «Успехах физических наук» (2014, 184, 9) статьи активного участника событий — академика Р. И. Нигматулина, математика и специалиста по акустике, директора Института океанологии им. П.П. Ширшова РАН, и его американских коллег.

Нет сомнения, что с математической точки зрения у нас нет недостатков во всяческих красивых и элегантных математических аппаратах. Но не все они имеют смысл в физической вселенной. На каждую гениальную идею, описывающую то, что мы можем увидеть и измерить, найдётся ещё одна гениальная, которая попытается описать то же самое, но окажется неправильной. Обсуждая на прошлой неделе вопросы, касающиеся альтернатив струнной теории, я нашёл следующее высказывание:

Во-первых, есть большая разница между квантовой гравитацией, решением теории струн и другими альтернативами.

Начнём с нашей дорогой вселенной. Есть общая теория относительности – наша теория гравитации. Она постулирует, что вся система работает несколько хитрее, нежели простое «дальнодействие», которое придумал Ньютон, у которого все массы во всех местах вселенной испускали силы, действующие друг на друга, обратно пропорциональные квадрату расстояния между ними.

Масса, как объяснил Эйнштейн при помощи принципа эквивалентности E = mc² в 1907, есть лишь одна из форм энергии. Эта энергия заворачивает самую ткань пространства-времени, изменяя путь, по которому движутся тела, и изгибая то, что наблюдатель увидел бы как декартовскую решётку. Объекты не ускоряются невидимой силой, а просто путешествуют по пути, искривлённому различными формами энергии, присутствующими во вселенной.

Это гравитация.

Принцип неопределенности говорит, что мы не можем знать определённые свойства квантовой системы в один и тот же момент времени. Например, мы не можем одновременно узнать положение частицы и ее скорость. Но что это говорит нам о реальном мире? Если бы мы могли заглянуть за кулисы квантовой теории, обнаружили бы мы, что объекты действительно обладают определенным положением и скоростью? Или принцип неопределенности означает, что на фундаментальном уровне объекты просто не имеют четкой координаты и импульса одновременно. Другими словами, неполна ли наша теория или реальность «размыта» на самом деле?

Скачать

Некоторые физики на самом деле считают, что вселенная, в которой мы живем, может быть гигантской голограммой. Такое научное исповедание становится все более популярным. И самое интересное, что эта идея не совсем напоминает моделирование вроде «Матрицы», а скорее приводит к тому, что хотя нам кажется, что мы живем в трехмерной вселенной, у нее может быть всего два измерения. Это называется голографическим принципом.

Наука выделяет четыре основных пути, на которых Вселенная может встретить свою судьбу. Это Большое Замерзание, Большой Хруст, Большое Изменение и Большой Разрыв. Если вам эти названия ничего не говорят, сейчас все поймете. Вас не должен удивить факт того, что наша планета обречена. Пройдет немного времени, всего 6 миллиардов лет, и Земля, скорее всего, испарится, когда Солнце расширится до красного гиганта и поглотит нашу планету.

Считается, что в древности все люди думали, будто Земля — плоский диск. Однако подобного мнения придерживаются только невежды, потому что ученым о шарообразности Земли было известно давно. Так, один из первых достаточно точных экспериментов в этой области провел греческий математик и астроном Эратосфен Киренский. Дело происходило за 200 лет до Рождества Христова.

Источник: ПостНаука

ПостНаука развенчивает научные мифы и борется с общепринятыми заблуждениями. Мы попросили наших экспертов прокомментировать устоявшиеся представления о радиоактивных веществах и их воздействии на человека.

Ночью 15 октября 1991 года небо над штатом Юта прорезала частица, получившая название "Oh-My-God".

Это было космическое излучение, содержавшее в себе 320 эксаэлектронвольт (10¹⁸ эВ) энергии – в миллион раз больше, чем могут достичь частицы в Большом Адронном Коллайдере. У частицы была такая скорость, что, соревнуйся она со светом, за год отстала бы от него на 1/1000 толщины волоса. Энергии в ней столько, как если бы вы уронили шар для боулинга на свой палец – только в шаре для боулинга столько атомов, сколько звёзд на небе. «Никто не ожидал, что можно впихнуть столько энергии в одну частицу»,- сказал Дэвид Киеда, астрофизик из Университета Юты.

Милях в пяти от места падения частицы, на верхушке пустынной горы в старом трейлере жили крысы и работал исследователь. Незадолго до события, на закате, Менгжи Луо по прозвищу «Стивен» включил компьютеры детектора «Глаз мухи» (Fly's Eye). Это массив из десятка сферических зеркал, расположенных на голой земле. Каждое зеркало было закреплено внутри «консервной банки», сделанной из канализационной трубы, и смотрело «вниз» в течение дня, чтобы его чувствительные датчики не страдали от солнечного излучения. С наступлением темноты, чистой и безлунной ночью, Луо повернул «банки» лицом к небу.

«Эксперимент был ещё сырой,- говорит Киеда, который работал с „Глазом мухи“ вместе с Луо и другими учёными. – Но главное, что он сработал».


Глаз мухи

Группа ученых из NASA некоторое время работает над новым и потенциально революционным ракетным двигателем, не требующим использования ракетного топлива и в теории способным доставить космический корабль до Марса всего за 10 недель. Работа над этим двигателем ведется в течение нескольких последних месяцев, и сейчас NASA рассказало о результатах новых испытаний, которые, как отмечает NASASpaceflight, делают невозможное фактически возможным.

Может ли реальность быть иллюзией, которую создает наше сознание? Создает ли сознание материальный мир? Прежде чем ответить на этот вопрос, важно отметить, что «реальность» не просто состоит из крошечных физических кусочков. Молекулы состоят из атомов, атомы — из субатомных частиц вроде протона и электрона, которые на 99,99999 % представляют собой пустое место. Они, в свою очередь, состоят из кварков, которые, по всей видимости, являются частью поля суперструн, которые состоят из вибрирующих струн энергии.

Скачать

Ликбез по физике токамаков и по физикам, видимо, тоже. Идее проведения управляемого термоядерного горения с магнитным удержанием стукнуло 60 лет, и многие задаются вопросом “и где возврат потраченного на исследования?”, “где обещанный источник чистой и дешевой энергии?”. Пришло время посмотреть, какие отмазки у физиков есть сегодня. Я не буду в этой статье затрагивать другие установки, кроме токамаков, но мы взглянем на проблемы нагрева, удержания плазмы, ее нестабильности, проблему бридинга трития, перспективы и даже где-то историю вопроса.

Ликбез

Если взять 2 нейтрона и 2 протона и слепить из них атом гелия мы получим очень много энергии. Просто очень много энергии — с каждого килограмма налепленного гелия — эквивалент сжиганию 10 000 000 килограмм бензина. При такой смене масштаба энергосодержания наша интуиция пасует, и об этом надо помнить, когда придумываешь свой вариант термоядерной установки.

Скачать

Физики хотят найти единую теорию, которая описывает всю Вселенную, но для этого им придется решить сложнейшие проблемы в науке. Недавно вышедший фильм «Теория всего» рассказывает историю Стивена Хокинга, который стал всемирно известным физиком вопреки тому, что был прикован к инвалидной коляске с молодости. Фильм в основном про жизнь Хокинга и его отношения с женой, но все же находит немного времени, чтобы объяснить, на чем сделал карьеру Хокинг.

Вы, наверное, слышали о так называемом эффекте Казимира в научно-фантастическом фильме, но было ли вам известно, что энергию пустого пространства можно в теории использовать для исследования Вселенной? Эффект Казимира описывает, что в пустом пространстве есть энергия, которая может воздействовать на физические объекты. Ученые разрабатывают способы применения этой концепции в самых разных областях, от освоения космоса до нанотехнологий. Правильно используемое «пустое пространство» Вселенной может быть использовано для ускорения космических кораблей в регионы, в настоящее время неизведанные человеком.

Что такое время? Августин Блаженный говорил: «Я знаю, что такое время, пока не задумываюсь о нем». Согласно стандартной модели физики, время — четвертое измерение, дополнение к трем пространственным измерениям. Значит, сквозь него можно проходить. Долгие годы научные фантасты смаковали возможности перемещений во времени в самых разных подробностях. С каждым столетием мы осваиваем все больше новых технологий, открываем новые аспекты науки. Что нам осталось узнать о путешествиях во времени, прежде чем мы начнем воплощать их в реальности?

Источник: ПостНаука
Автор: Александр Потехин, доктор физико-математических наук

В 2015 году идее кварковых звезд исполняется 50 лет, однако до сих пор не доказана возможность их существования. О том, что они собой представляют, как могут образовываться и можно ли обнаружить кварковую звезду, мы попросили рассказать доктора физико-математических наук Александра Потехина.

Этот пост является вольным переводом ответа, который Mark Eichenlaub дал на вопрос What's an intuitive way to understand entropy?, заданный на сайте Quora

Энтропия. Пожалуй, это одно из самых сложных для понимания понятий, с которым вы можете встретиться в курсе физики, по крайней мере если говорить о физике классической. Мало кто из выпускников физических факультетов может объяснить, что это такое. Большинство проблем с пониманием энтропии, однако, можно снять, если понять одну вещь. Энтропия качественно отличается от других термодинамических величин: таких как давление, объём или внутренняя энергия, потому что является свойством не системы, а того, как мы эту систему рассматриваем. К сожалению в курсе термодинамики её обычно рассматривают наравне с другими термодинамическими функциями, что усугубляет непонимание.

Источник: Naked Science

Бельгийские и французские физики предложили необычный эксперимент: с помощью ядерного реактора они хотят найти нейтроны, попавшие в нашу Вселенную из других миров.

Ученые руководствуются теорией о том, что наш трехмерный мир (трехмерная брана) вложен в многомерное пространство (гиперпространство). Эту теорию впервые выдвинули немецкие физики Теодор Калуца и Оскар Клейн еще в 1920-х годах. Сегодня она включена в современную теорию струн и расширения Стандартной модели с дополнительными измерениями.

Источник: ПостНаука
Автор: митрий Гольберг, кандидат физико-математических наук

Об открытии нанотрубок объявил японский ученый Сумио Ииджима, который работает в городе Цукуба в Японии: в 1991 году он заявил о том, что существуют очень тонкие специальные цилиндрические образования из углерода. Эти материалы на самом деле были известны давно: еще в 1950-е годы в работах русских ученых было показано, что существуют очень тонкие волокна, сделанные исключительно из углеродных атомов. Они тоньше человеческого волоса в 50 000 раз. Но в то время, в 1950-е годы, еще не было просвечивающего электронного микроскопа, который мог бы идентифицировать эти материалы и показать, что они состоят из геликоидально завернутого листа графита и имеют внутри канал.

Сразу скажу, фильм "Гравитация" 2013 г., режиссера Альфонса Куарона, меня впечатлил. Шикарные виды, графика, Сандра Буллок и Джордж Клуни, сюжет… но несмотря на все это, меня, человека от физики далекого, заинтересовала воззможность возникновения и реализации этого сюжета в реальности. Нашелся оченьинтересный, на мой взгяд, отзыв на фильм. Автор: Афанасьев Александр Николаевич.

Источник: Наука и Жизнь
Оригинал: Engineering at Illinois

Прочтя заголовок, легко представить, что физики придумали некое таинственное заклинание, которое может изменить одну из фундаментальных констант вселенной. Нет, никакой мистики здесь нет, в ходе эксперимента ни один физический закон не был нарушен, а постоянная скорости света в вакууме осталась нетронутой. Однако звуковые волны действительно способны воздействовать на свет, и работа исследователей может оказаться очень полезной для развития технологий оптоволоконной передачи данных. Как это работает?

Источник: "Наука и Жизнь" #3, 2005
Автор: Фёдор Митенков, академик, научный руководитель ФГУП "Опытное конструкторское бюро машиностроения" им. И.И. Африкантова.

Академик Федор Михайлович Митенков был удостоен премии "Глобальная энергия" 2004 года за разработку физико-технических основ и создание энергетических реакторов на быстрых нейтронах. Исследования, проведенные лауреатом, и их практическое воплощение в действующие реакторные установки БН-350, БН-600, строящуюся БН-800 и проектируемую БН-1800, открывают человечеству новое, перспективное направление развития атомной энергетики.

Однажды осенним утром в 2009 году команда из трех физиков сгрудилась вокруг экрана компьютера в небольшом офисе с видом на Бродвей в Нью-Йорке. Они надели самую красивую одежду — даже аспиранты были с запонками — и приготовили бутылку шампанского. Одним щелчком мышки они надеялись разоблачить фундаментальную частицу, которая ускользала от физиков десятки лет: бозон Хиггса.

Источник: Элементы
Оригинал: "Химия и Жизнь" #8, 2014

Откуда взялся уран?

Скорее всего, он появляется при взрывах сверхновых. Дело в том, что для нуклеосинтеза элементов тяжелее железа должен существовать мощный поток нейтронов, который возникает как раз при взрыве сверхновой. Казалось бы, потом, при конденсации из образованного ею облака новых звездных систем, уран, собравшись в протопланетном облаке и будучи очень тяжелым, должен тонуть в глубинах планет. Но это не так. Уран — радиоактивный элемент, и при распаде он выделяет тепло. Расчет показывает, что если бы уран был равномерно распределен по всей толще планеты хотя бы с той же концентрацией, что и на поверхности, то он выделял бы слишком много тепла. Более того, его поток по мере расходования урана должен ослабевать. Поскольку ничего подобного не наблюдается, геологи считают, что не менее трети урана, а может быть, и весь он сосредоточен в земной коре, где его содержание составляет 2,5?10^–4 %. Почему так получилось, не обсуждается.

Аномалия, обнаруженная на Большом адронном коллайдере, побудила ученых пересмотреть математическое описание связанной с экспериментами физики. Изучая две силы, которые отличаются в повседневной жизни, но объединяются при экстремальных условиях в коллайдере (напоминающих условия после рождения Вселенной), они упростили одно из описаний взаимодействий элементарных частиц. Новый подход позволяет сделать особые предсказания событий будущих экспериментов БАК и других коллайдеров, которые помогут выявить «новую физику» и частицы или процессы, которые еще только предстоит открыть.

Астрономия, как известно, самая древняя наука. Древние цивилизации по всему миру смотрели на небо и звезды, но только в 17 веке астрономы начали задумываться о том, как оно там, наверху, работает. Эти открытия в конечном итоге привели к прекрасной и захватывающей картине вселенной, которая у нас есть сегодня. Перед вами несколько важнейших вех, которые были достигнуты на этом пути.

Весь двадцатый век фантасты много и талантливо писали об освоении космоса. Герои «Хиуса» подарили человечеству богатства Урановой Голконды, пилот Пиркс работал капитаном космических сухогрузов, по Солнечной системе ходили лидер-контейнероносцы и балкер-трампы, и я уж не говорю про всякую мистику путешествий к таинственным монолитам. Однако 21 век не оправдал надежд. Человечество робко стоит в прихожей Космоса, не выбравшись на постоянной основе дальше земной орбиты. Почему так получилось и на что надеяться тем, кто хотел бы читать в новостях про повышение урожайности марсианских яблонь?

Скачать

Физический реализм — это взгляд, согласно которому физический мир, который мы видим, реален и существует сам по себе. Большинство людей думают, что это само собой разумеется, но с некоторых пор физическому реализму серьезно противоречат некоторые факты из мира физики. Парадоксы, которые сбивали с толку физиков прошлого века, до сих пор не разрешены, и многообещающие теории струн и суперсимметрии никуда этот воз пока не привезли.

Источник: ПостНаука
Автор: Алексей Акимов, кандидат физико-математических наук, руководитель группы "Квантовые симуляторы" Российского квантового центра, преподаватель МФТИ, сотрудник ФИАН, исследователь в Harvard University

3 октября 2014 года в журнале Science была опубликована статья с описанием способа создания наноразмерного, несимметрично излучающего оптического элемента. Мы попросили прокомментировать это открытие физика Алексея Акимова.

Сотрудники МВД обыскали квартиру и кабинет ректора МИФИ

Источник: ПостНаука

Обладателями Нобелевской премии стали ученые, которые изобрели синие светодиоды, позволяющие создать белый энергосберегающий свет.

Нобелевскую премию по физике за 2014 года получили Исаму Акасаки (Isamu Akasaki), Хироси Амано (Hiroshi Amano) и Сюдзи Накамура (Shuji Nakamura). Сообщение об этом впервые появилось в официальном аккаунте Twitter Нобелевского комитета, а также сайте премии.

Источник: ПостНаука

Общая теория относительности хорошо описывает искривление пространства-времени на больших расстояниях: на расстояниях планетарного масштаба и больше, вплоть до крупномасштабной структуры Вселенной, состоящей из скоплений галактик. Дело в том, что гравитация является самой слабой из фундаментальных сил. Однако, в отличие от всех остальных сил, ее нельзя заэкранировать, как, например, экранируется электрически заряженное тело зарядами противоположного знака. Поэтому, наращивая гравитационный заряд (массу), можно добиться того, что гравитационная сила будет доминировать над любой другой. Именно это и происходит на крупных масштабах.

Итак, на масштабах порядка размера наблюдаемых современной наукой элементарных частиц гравитация является самой слабой силой. Однако если увеличивать энергию элементарной частицы, что отвечает переходу к все более мелким масштабам (пока не достижимым нынешними техническими средствами), то гравитация должна опять начать снова доминировать. Правда, на этих масштабах должна уже работать так называемая квантовая гравитация. Что же это за теория? Основной проблемой общей теории относительности является как раз то, что непонятно, как именно устроена та теория, которая заменяет ее на очень маленьких расстояниях. За неимением технических средств, позволяющих провести независимую экспериментальную проверку, мы можем только строить предположения о верной теории на основе математической строгости, красоты и самосогласованности. Именно это и позволяет делать теория струн.

Скачать

Скачать

Облака на крыльях самолета, дождь из расплющенных капель и креветки-убийцы. Все то, что не видят наши глупые глаза, но фиксируют фотокамеры с примочками!

Облака на крыльях

Профессия пилота сверхзвукового самолета опасна не только тем, что каждый разложенный за штурвалом пасьянс может стать последним. В определенный момент полета опасность представляет даже сам воздух.

Во все времена люди часто придумывали вещества, которые, по их мнению, существуют с целью объяснения процессов, которые непонятны. Хотя многие из них были дискредитированы, в некоторые из них верят и по сей день. Перед вами десять субстанций, веществ, материалов, в существование которые когда-то верили.

"Турбина Тесла" — безлопастная центростремительная турбина, запатентованная Николой Тесла в 1913 году.

Её часто называют безлопастной турбиной, поскольку в ней используется эффект пограничного слоя, а не давление жидкости или пара на лопатки, как в традиционной турбине. Турбина Тесла так же известна, как турбина пограничного слоя и турбина слоя Прандтля (в честь Людвига Прандтля ).

Учёные — биоинженеры называют её многодисковым центробежным насосом. Одним из желаемых применений данной турбины, — Тесла видел в геотермальной энергетике, описанной в книге « Our Future Motive Power »"

^{Действующая модель турбины Тесла.}

В последующие века, после того как древние греки первыми их вывели, парадоксы процветали во всех слоях общества, радуя и приводя в бешенство миллионы людей. Некоторые из них представляют проблемы с нелогичными ответами, остальные — неразрешимые проблемы. Мы выбрали десятку самых любопытных и малоизвестных.

Солнце. Источник жизни на Земле, центр и основа нашего мироздания, вечно пылающий в небе огненный шар божества. Как могли бы мы пройти мимо него и не написать каких-нибудь гадостей?

Текст: Гай Серегин

Что это вообще такое?

При всей нашей патриотичности, приходится признать, что звезда по имени Солнце — объект достаточно скромных масштабов по вселенским понятиям. Существуют звезды в 150 раз больше Солнца, которое весит всего-то 2x1027 тонн (хотя это ровно 99,8% веса всей нашей Солнечной системы, включая планеты, их спутники, астероиды и нас с тобой). С другой стороны, если бы у нас было крутое, самое тяжелое в мире солнце, то нам было бы негде жить, так как рядом с такими гигантами просто не образуются планеты: мешает чудовищная гравитация.

Как ты знаешь, мы непрестанно вертимся вокруг Солнца, но оно тоже не стоит на месте, а несется по кольцевой вокруг центра Млечного Пути, и как раз на данный момент оно решительно направляется из Рукава Ориона в Рукав Стрельца. В следующий раз, когда гаишник начнет спрашивать тебя, с какой скоростью ты двигался, сообщи ему, что вся наша планета вместе с Солнцем летит к чертям собачьим со скоростью 217 км в секунду, при этом вращаясь вокруг Солнца со скоростью 30 км в секунду, да еще и крутясь вокруг себя со скоростью 1000 км в час. Так что пусть он сам все это высчитывает.