7 166
В январе 2016 года ученые обсерватории LIGO вошли в историю, когда заявили о первом обнаружении гравитационных волн. При поддержке Национального научного фонда и ученых из Калтеха и MIT, LIGO была специально предназначена для поиска и изучения этих волн, предсказанных общей теорией относительности Эйнштейна и вызванных слияниями черных дыр.
Физика
Без физики вы не смогли бы прочитать этот текст, да и пересечь Землю по суше и воде. Без нее не
было бы домов, пластмассы, удобств, коммунальных услуг и прочего, что требует точных расчетов и
знания поведения тел в пространстве. Свет, радио, сеть, электричество — все это достижения
физиков. К счастью, физика выходит далеко за пределы видимого мира: в макромир квантовой
механики и в космос, в чудеса вселенной.
Может ли ткань пространства-времени быть с изъянами?
Самый большой урок общей теории относительности Эйнштейна состоит в том, что пространство само по себе не является плоской, неизменной и абсолютной сущностью. Оно соткано вместе со временем в одну ткань: пространство-время. Эта ткань непрерывная, гладкая и становится изогнутой и деформированной в присутствии вещества и энергии. Все существующее в этом пространстве-времени движется по пути, определяемому кривизной пространства-времени, и его движение ограничено скоростью света. Но что, если в самой ткани будут дефекты? Это не научная фантастика, а действительно существующая идея в теоретической физике. С ней связаны высокоэнергетические реликты вроде доменных стен, космических струн и монополей. Итан Зигель с Medium.com постарался ответить на вопрос, каким может быть их происхождение, свойства и как они будут уживаться с обычной Вселенной.
10 фактов о черных дырах, которые должен знать каждый
Черные дыры — это, пожалуй, самые загадочные объекты Вселенной. Если, конечно, где-то в глубинах не скрываются вещи, о существовании которых мы не знаем и знать не можем, что вряд ли. Черные дыры — это колоссальная масса и плотность, сжатая в одну точку небольшого радиуса. Физические свойства этих объектов настолько странные, что заставляют ломать голову самых искушенных физиков и астрофизиков. Сабина Хоссфендер, физик-теоретик, сделала подборку десяти фактов о черных дырах, которые должен знать каждый.
В России появятся отечественные аэротакси
На выставке МАКС-2017 холдинг «Вертолёты России» заключил договор с компанией «СуперОкс», которая разрабатывает аэротакси с силовыми установками, в основе которых будут лежать технологии высокотемпературной сверхпроводимости. Представители компаний заявили, что займутся совместной разработкой перспективных летательных аппаратов, которые могут стать популярным транспортом в будущем.
Можно ли вытащить что-то из черной дыры?
Как только объект попадает в черную дыру, покинуть ее он уже не может. Неважно, сколько энергии у вас есть, вы никогда не сможете двигаться быстрее скорости света и преодолеть горизонт событий изнутри. Но что, если попытаться обмануть это маленькое правило и окунуть крошечный объект в горизонт событий, привязав его к более массивному, который сможет покинуть горизонт? Можно ли вытащить что-нибудь из черной дыры хоть как-нибудь? Законы физики строгие, но они обязаны отвечать на вопрос, возможно это или нет. Итан Зигель с Medium.com предлагает это выяснить.
Существуют ли параллельные вселенные? Десять фактов за
Еще до появления Эверетта и его идеи множественных вселенных, физики оказались в тупике. Им приходилось использовать один набор правил для субатомного мира, который подвластен квантовой механике, и другой набор правил для крупномасштабного повседневного мира, который мы можем видеть и осязать. Сложности перехода от одного масштаба к другому скручивают мозги ученых в причудливые формы.
10 невозможных вещей, ставших возможными благодаря современной физике
В удивительном мире физики невозможное, хоть и не сразу, но все равно становится возможным. А за последнее время ученым удалось достичь действительно суперневозможных вещей. Наука прогрессирует. Одному лишь макаронному монстру ведомо, что еще нас ожидает в ее самых потаенных недрах. Сегодня разберем десятку нереальных вещей, состояний и объектов, ставших возможными благодаря современной физике.
Воду разделили на две разные жидкости
Мы привыкли думать, что жидкая вода — это беспорядочное скопление молекул, которые быстро передвигаются в рамках некоторой структуры. Но ученые Стокгольмского университета обнаружили две фазы этой жидкости с большими различиями в структуре и плотности. Их результаты основаны на экспериментальных исследованиях с использованием рентгеновских лучей и были опубликованы в Трудах Национальной академии наук (PNAS).
Общая теория относительности Эйнштейна: четыре шага, предпринятых гением
Революционный физик использовал свое воображение, а не сложную математику, чтобы придумать свое самое известное и элегантное уравнение. Общая теория относительности Эйнштейна известна тем, что предсказывает странные, но истинные явления, вроде замедления старения астронавтов в космосе по сравнению с людьми на Земле и изменения форм твердых объектов на высоких скоростях.
Почему звезды разных размеров? Ответ не так прост, как кажется
Массивный значит большой, менее массивный значит маленький, так? Все не так просто, когда речь заходит о звездах и их размерах. Если сравнивать планету Землю с Солнцем, выясняется, что можно разместить 109 наших планет одна на другой, просто чтобы проложить дорогу от одного конца светила до другого. Но бывают звезды меньше Земли и намного, намного больше орбиты Земли вокруг Солнца. Как это возможно? Что определяет размер звезды? Почему «солнца» такие разные?
У популярной теории происхождения Вселенной появились проблемы
У Вселенной было начало. Но с чего она началась? Чем стала в начале? Мы знаем, что все началось с довольно быстрого расширения и закончилось появлением большого количества галактик, сделанных из маленьких частиц. Но что было до этого? Какими были законы физики, когда все началось? Известные физики Джеймс Хартл и Стивен Хокинг предложили несколько ответов на эти вопросы несколько десятилетий назад. Новая работа другой группы физиков проанализировала популярную интерпретацию геометрии Большого Взрыва Хокинга и Хартла и столкнулась с некоторыми неприятностями. Эти результаты проливают свет на проблему начала Вселенной. Новое препятствие, которое придется преодолевать всем теориям будущего.
Кота Шредингера можно спасти, даже не заглядывая в ящик
Ученые использовали искусственный атом, чтобы показать возможность сохранения кота Шредингера в живом состоянии в течение неопределенного срока, а также ускорения наступления его кончины. Для того и этого даже не нужно заглядывать в ящик, в котором этот самый кот обычно сидит (или не сидит). Использование классических аналогий вроде этой может показаться упрощением или странностью, но для науки это очень важно. Они показывают, как реальность обретается на фундаментальном уровне, и могут привести к появлению лучших инструментов, которые физики используют в квантовой инженерии.
Ученые впервые получили «жидкий свет» при обычной температуре
Физики впервые в истории получили «жидкий свет» при комнатной температуре, сделав эту необычную форму материи более доступной, чем когда-либо. Она представляет собой одновременно смесь из сверхтекучей жидкости, обладающей нулевым уровнем трения и вязкости, и своего рода конденсата Бозе — Эйнштейна, который нередко называют пятым состоянием материи. Эти свойства позволяют свету фактически обтекать вокруг находящихся перед ним объектов и углов.
Рецепт темной материи может включать сверхкритическую жидкость
За годы исследований стало понятно, что темная материя ведет себя отвратительно. Этот термин был введен около 80 лет назад астрономом Фрицем Цвикки, который осознал, что для того, чтобы не дать отдельным галактикам сбегать в гигантских галактических скоплениях, необходима некая гравитационная сила. Уже позже Вера Рубин и Кент Форд использовали невидимую темную материю для объяснения того, почему галактики не разлетаются.
Физики нашли возможную брешь в Стандартной модели
Физики из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре обнаружили явление, которое нельзя подвести ни под одно основное допущение, которых придерживается Стандартная модель физики. Такой вывод был сделан после того, как ученые рассмотрели три отдельных эксперимента. Ученые усердно и упорно работали, чтобы понять физический мир, открыть теории и принципы, определяющие принципы физического вещества. Так называемая Стандартная модель физики включает все законы и принципы, касающиеся материи во всех ее формах и размерах. Стандартная модель применяется даже к физике частиц. Во всяком случае должна.
Создан первый двухмерный магнит толщиной в один атом
Как сообщает редакция журнала Nature, группе ученых из университета Вашингтона удалось получить соединение на основе хрома и йода. По своей структуре соединение является чем-то вроде аналога графена, имея толщину всего в 1 атом. При этом новое соединение обладает выраженными магнитными свойствами, представляя из себя, по сути, «плоский двухмерный магнит».
На что похож край Вселенной?
Есть порог, за который мы не можем выйти, есть вещи, которых мы никогда не узнаем. Но кое-что мы знаем, и у нас есть мощные инструменты: наука, воображение, анализ. 13,8 миллиарда лет назад Вселенная, какой мы ее знаем, родилась в горячем Большом Взрыве. Со временем пространство расширилось, материя прошла через гравитационное притяжение и получилось то, что получилось. Но всему, что мы видим, есть предел. На определенном расстоянии галактики исчезают, звезды меркнут и никакие сигналы далекой Вселенной увидеть нельзя. Что лежит за этим пределом? Если Вселенная ограничена в объеме, есть ли у нее граница? Достижима ли она? На что похож край Вселенной?
Третье обнаружение LIGO показало, как рождаются двойные черные дыры
Три — волшебное число. Коллаборация LIGO произвела третье наблюдение гравитационных волн, исходящих от пары сливающихся черных дыр, и они обеспечили нам наиболее полное представление о том, как эти пары образуются и как их регистрировать. «Первое было новинкой. Второе было подтверждением того, что новизна первого не была случайной. Третье — это уже астрофизика», говорит пресс-секретарь LIGO Дэвид Шумейкер из Массачусетского технологического института (MIT). «Мы переходим к непосредственному обсуждению популяции этих объектов».
10 громких случаев, когда научные лавры достались не тем
В школе мы так много узнаем про всяких ученых, потому что они сделали бесценные открытия и нашли множество важных решений во всем, от ужасных болезней до гениальных технологий. Однако история зачастую бывает не тем, что вы видите в новостях. Наука часто подпитывается конкуренцией и гонкой за первенство. Большие научные достижения требуют командной работы, и каждый хочет, чтобы его имя стояло в начале списка авторов. В истории науки много раз бывало так, что имя первооткрывателя заменялось именем другого. Например…
Что происходит, когда испаряется сингулярность черной дыры?
Не так просто представить, учитывая все разнообразие форм, которые принимает материя во Вселенной, что на протяжении миллионов лет существовали только нейтральные атомы газа водорода и гелия. И точно так же трудно представить, что однажды, через квадриллионы лет, все звезды померкнут. Останутся лишь останки нашей пока еще живой Вселенной и… черные дыры. Но и они не будут жить вечно. В связи с чем рождается интересный вопрос. Что произойдет, когда черная дыра потеряет достаточно энергии вследствие излучения Хокинга, так что ее энергетическая плотность больше не сможет поддерживать сингулярность с горизонтом событий? То есть когда черная дыра перестанет быть черной дырой из-за излучения Хокинга?
10 футуристических версий привычных мест
Архитекторы, техногиганты, дорожные инженеры, строители, технологи, торговцы и многие другие работают сообща, чтобы представить свои футуристические версии таких привычных нам мест, как церкви, пешеходные переходы, дома, приемные врачей, гастрономы, отели, полицейские участки, школы, электростанции и автосалоны. В некоторых случаях эти представления уже реализованы. Вполне возможно, что и другие воплотятся, не останутся лишь мечтами, в ближайшем будущем. Наш мир трансформируется по всем направлениям из-за множества факторов, включая технологии, науку, социальное планирование, политику, и бизнес всеми силами пытается увеличить прибыль. Ждет ли нас райский сад за поворотом? Возможно. Как он будет выглядеть?
Шансы на ваше появление были не так уж и малы
Для того чтобы вы существовали, очень много невероятных событий должны были развернуться определенным образом. Правильная яйцеклетка и сперматозоид должны были встретиться, чтобы создать вас с определенной последовательностью ДНК, и вдохнуть в вас жизнь; у одного сперматозоида шанс 1 к 250 000 000. Это должно было происходить каждый раз в непрерывной последовательности для миллионов поколений ваших предков, уходя далеко в те времена, когда они были даже не людьми и не гоминидами. И другие маловероятные события должны были тоже произойти: жизнь должна была овладеть Землей, Земля должна была сформироваться как обитаемая планета с правильными ингредиентами для жизни из пепла предыдущих мертвых звезд, законы физики должны были обеспечить возможность появления жизни, а сама Вселенная должна была развернуться так, чтобы все это стало возможным.
Может ли сознание человека влиять на физический мир?
Пожалуй, один из самых интригующих и интересных феноменов в квантовой физике был в том, что Эйнштейн называл «жутким действием на расстоянии», также известным как квантовая запутанность. Этот квантовый эффект лежит в основе работы квантовых компьютеров, поскольку квантовые биты (кубиты) полагаются на запутанность для обработки данных и информации. Также это явление лежит в основе теории возможной квантовой телепортации.
Физики изучают странную силу, обладающую притяжением и отталкиванием
Если вы следите за новостями о физике Вселенной, то наверняка хоть раз, но сталкивались с термином «сила абсолютного черного тела». В 2013 году группа ученых объявила об обнаружении существования необычной силы, которая потенциально может быть мощнее гравитации. А сейчас исследователи из Сеарского государственного университета Бразилии и Федерального университета Бразилии поделились новыми деталями об этом странном феномене.
Может ли Вселенная однажды схлопнуться?
Одним из важнейших достижений 20 века стало точное определение того, насколько большой, обширной и массивной является наша Вселенная. Имея примерно два триллиона галактик, заключенных в объеме радиусом в 46 миллиардов световых лет, наша наблюдаемая Вселенная позволяет нам реконструировать полную историю нашего космоса, аж до Большого Взрыва и может быть даже немного раньше. Но как насчет будущего? Какой будет Вселенная? Будет ли?
Воздух Пекина предложили очистить с помощью велосипедов
Изобретатель и дизайнер Даан Русегаард, известный разработкой воздухоочистительной башни, продолжает беспокоиться за чистоту воздуха в Пекине. В Нидерландах, на родине Даана, проблема с загрязнением окружающей среды стоит не так остро, поэтому дизайнер решил прилагать усилия там, где это необходимо, а в Пекине-то как раз воздух очень грязный. Но очистительные башни нужно где-то размещать, отводя под них внушительные участки земли, поэтому художник предложил новый способ сделать воздух чище и пригоднее для дыхания, решив сделать фильтры для воздуха более компактными, а затем разместить их, к примеру, на велосипедах.
Пять причин, почему 21 век станет расцветом астрофизики
На протяжении многих веков мы высокомерно считали, что нашли почти все ответы на самые глубокие вопросы. Ученые думали, что механика Ньютона описывает все, пока не обнаружили волновую природу света. Физики думали, что когда Максвелл объединил электромагнетизм, это финиш, но затем появились теория относительности и квантовая механика. Многие думали, что природа вещества полностью ясна, когда мы нашли протон, нейтрон и электрон, но затем наткнулись на высокоэнергетические частицы. Всего за 25 последних лет пять невероятных открытий изменили наше понимание Вселенной, и каждое из них обещает грандиозную революцию. Мы живем в удивительное время: у нас есть возможность заглянуть в самые глубины загадок всего сущего.
Возможны ли путешествия во времени с точки зрения науки?
Никогда не мечтали отправиться куда-нибудь в другое время? Нет, не с обычной скоростью, с которой мы «скучно» идем вперед — секунда за секундой. Либо:
- быстрее, чтобы можно было забраться далеко в будущее, оставшись в прежнем возрасте;
- медленнее, чтобы можно было сделать гораздо больше, чем другие, за тот же промежуток времени;
- в обратном направлении, чтобы можно было вернуться в эпоху прошлого и изменить ее, возможно, изменив будущее или даже настоящее?
Это может показаться совершенно научно-фантастическим, но не все в этом списке будет сугубо «фантастическим»: путешествие сквозь время — это научно возможный процесс, который всегда с вами. Вопрос лишь в том, как можно манипулировать им в своих целях и контролировать движение во времени.
Робот-страус умеет бегать без помощи датчиков и камер с компьютером
Разработчики миниатюрного робота-страуса решили, что думать о беге их детищу вовсе не обязательно, поэтому не стали начинять его сложными компьютерами и разрабатывать под него искусственный интеллект. Нет у него и навороченных сенсоров для балансировки, но робот умеет быстро бегать, развивая скорость до десяти километров в час. При этом он твёрдо стоит на ногах — всё благодаря встроенной системе динамической стабильности.
Насколько старой может быть звезда?
Если в чистую безлунную ночь отправиться подальше за город и посмотреть на небо, можно увидеть около трех тысяч мерцающих точек. С детства нас учат, что если она не мерцает, то это планета. Если движется — то это спутник или метеорит. За этой крошечной россыпью прячутся гигантские звезды за много миллиардов километров от нас, некоторые из которых в десятки и сотни раз больше нашего Солнца. Наш родной газовый шар класса G2V тоже представляет вселенское сообщество светил. Ученые оценивают его возраст в 4,5 миллиарда лет. Но Солнечная система считается относительно молодой. Где же прячутся самые древние звезды?
