Несколько дней назад, 14 марта, этот мир покинул один из самых выдающихся физиков современности, Стивен Хокинг. Несмотря на свою тяжелую болезнь, Хокинг успел написать множество научных книг, многие из которых стали настоящими бестселлерами, всю свою жизнь сохранял оптимизм, являлся активным популяризатором науки и даже стал своего рода поп-иконой, благодаря своему участию в различных развлекательных шоу. К сожалению, на момент смерти он так и не нашел ответа на один из самых интересных вопросов, решением которого он очень активно занимался последние годы: возможна ли полная потеря информации для Вселенной?
В конце 2017 года на аукционе в Иерусалиме было выставлено предложение из тринадцати слов, написанных от руки немецким языком самим Альбертом Эйнштейном. В этом городе хранятся архивы Эйнштейна, которые он завещал перед смертью в 1955 году Еврейскому университету. Это учреждение он помог основать в 1920-х годах. В архивах Альберта Эйнштейна сегодня хранится порядка 30 000 документов. Они в несколько раз больше архивов Галилео Галилея и Исаака Ньютона и могут посоперничать с архивами Наполеона Бонапарта. Однако происхождение документа, о котором пойдет речь, не имеет ничего общего с архивами, хотя его копия там также хранится. Все куда интереснее.
Термоядерная энергия – голубая мечта ученых и энергетических компаний, скоро может воплотиться в реальность. Физики Массачусетского технологического института (МТИ) и компания Commonwealth Fusion Systems заявили о готовности создать работающий термоядерный реактор в течение ближайших 15 лет.
Большой Взрыв, возможно, был ярким и драматичным, но сразу же после этого Вселенная померкла, и очень надолго. Ученые считают, что первые звезды появились в мутном бульоне материи спустя 200 миллионов лет после жаркого начала. Поскольку современные телескопы недостаточно чувствительны, чтобы наблюдать свет этих звезд напрямую, астрономы ищут косвенные доказательства их существования.
Большой адронный коллайдер (БАК), огромный ускоритель элементарных частиц, продолжает раздвигать грани науки, и в рамках последних экспериментов с его участием ученые обнаружили нечто, что может являться первым потенциальным доказательством существования субатомной квазичастицы, имеющей название оддерон, которая до этого существовала только в теории. Полученные результаты затрагивают адроны, семейство элементарных частиц, в которое входят протоны и нейтроны, которые состоят из кварков, «склеенных» при помощи глюонов.
Людей всегда увлекали две основные теории о происхождении Вселенной. «В одной из них Вселенная возникает в едином моменте творения (как в иудеохристианской и бразильской космогонии)», писали космологи Марио Новелло и Сантьяго Перес-Берглиффа в 2008 году. В другой — «Вселенная вечна и состоит из бесконечной серии циклов (как в космогонии вавилонян и египтян)». Разделение в современной космологии «каким-то образом эхом вторит космогоническим мифам», писали космологи.
Черные дыры — пожалуй, самые загадочные объекты во Вселенной. Они настолько плотные, что сила тяготения не позволяет ничему, даже свету, покинуть пределы черной дыры. Физики обнаружили множество черных дыр, от небольших до сверхмассивных, массой в миллионы или миллиарды солнечных. Важное свойство горизонта событий — что свет не может его преодолеть — создает границу в пространстве: как только вы ее пересечете, вы обречены оказаться в сингулярности. Но что вы увидите, падая в черную дыру? Погаснет ли свет или останется? Физики знают ответ, и он вам понравится.
Китайский квантовый спутник был запущен на орбиту два года назад. С тех пор он помог в проведении целого ряда экспериментов, а прошлым летом даже смог передать информацию трём наземным станциям, расположенным на расстоянии в тысячу километров друг от друга. На днях китайские физики вновь поставили рекорд, передав данные по защищённому каналу между австрийским городом Грац и китайским Синлуном. Расстояние между городами составляет более 7 тысяч километров.
Физикам уже удалось продемонстрировать ускорение световых лучей на плоских поверхностях, когда ускорение приводило к тому, что лучи следовали изогнутым траекториям. Однако новый эксперимент расширил границы того, что можно показать в лаборатории. Впервые физики продемонстрировали ускорение светового луча в искривленном пространстве. Вместо того чтобы двигаться по геодезической траектории (кратчайший путь на изогнутой поверхности), луч отклонялся от траектории из-за ускорения.
Гамма-лучевые всплески, мощные вспышки света, — это самые яркие события в нашей Вселенной, которые длятся не дольше нескольких секунд или минут. Некоторые настолько яркие, что их можно наблюдать невооруженным глазом, вроде всплеска GRB 080319B, обнаруженного миссией NASA Swift GRB Explorer 19 марта 2008 года.
Новый метод ультразвуковой 3D-печати разработали физики Томского государственного университета. Недавно они разработали установку для левитации мелких частиц, которую планируют использовать в качестве основы для нового левитационного 3D-принтера, — сообщает 3ders.org.
Мы живем в трехмерной Вселенной с тремя пространственными измерениями и одним дополнительным в виде времени. Однако эксперименты двух групп ученых показали, что наличие четвертого пространственного измерения действительно возможно и оно не ограничивается простыми направлениями вверх и вниз, влево и вправо, а также вперед и назад.
Допустим, какой-нибудь сумасшедший мировой лидер решит нажать на большую красную кнопку. Или террористы перехватят контроль над ядерным реактором. Вы пережили первый взрыв. Мир отравлен радиацией. Каково это? Когда происходят ядерные реакции, они делят частицы с такой энергией, что электроны отрываются от атомов. Измененные связи создают пары ионов, которые чрезвычайно реактивны химически. Это — ионизирующее излучение, и с этого начинаются все проблемы.
Альтернативная вселенная, известная как научная фантастика, дала нашей культуре целый зверинец инопланетных видов. От плюшевых медвежат вроде эвоков до ужасных созданий вроде «Чужих», наше коллективное воображение услужливо подсовывает нам вполне голливудские образы при мысли о инопланетной жизни. Кому верить? Какими будут инопланетяне, когда появятся на наших радарах — чем-то совершенно иным или же странными версиями ужастиков из второсортных фильмов?
При всем нашем понимании законов физики и успехах Стандартной модели и общей теории относительности, во Вселенной есть ряд наблюдаемых явлений, которые не получается объяснить. Вселенная полна загадок, начиная от звездообразования и заканчивая высокоэнергетическими космическими лучами. Хотя мы постепенно открываем для себя космос, мы до сих пор не знаем всего. Например, мы знаем, что темная материя существует, но не знаем, каковы ее свойства. Значит ли это, что мы должны приписывать проявлениям темной материи все неизвестные эффекты?
Мысль о том, что мы могли бы вернуться назад во времени, дабы изменить прошлое, стала одним из любимых приемов в фильмах, литературе и телесериалах. «Гарри Поттер», «Назад в будущее», «День Сурка» и многие другие фильмы обещали нам возможность сделать повторный выбор в своем прошлом. Для большинства людей такая возможность будет оставаться фантастической, потому что все законы физики указывают на то, что движение вперед во времени — это неизбежно и необходимо. В философии даже возник парадокс, подчеркивающий абсурдность такой возможности: если бы путешествия назад во времени были возможны, вы могли бы отправиться назад во времени и убить своего дедушку до того, как ваши родители вообще встретились, тем самым устранив возможность своего собственного существования. Долгое время считалось, что пути обратно нет. Но благодаря прелюбопытнейшим свойствам пространства и времени в общей теории относительности Эйнштейна, путешествие назад во времени может стать возможным, считает физик Итан Зигель.
Как только вы попадете в горизонт событий черной дыры, вы уже никогда его не покинете. Не существует скорости, которую можно было бы набрать, даже скорость света, чтобы она позволила вам выйти. Но в общей теории относительности пространство искривляется в присутствии массы и энергии, и слияние черных дыр — один из самых экстремальных сценариев такого искривления. Существует ли какой-нибудь способ попасть в черную дыру, пересечь горизонт событий и затем покинуть его, когда горизонт событий окажется искривленным под действием массивного слияния?
С середины и до конца двадцатого века квантовые физики разобрали по частям единую теорию физики, предложенную общей теорией относительности Эйнштейна. Физика большого подчиняется гравитации, но только квантовая физика могла описывать наблюдения малого. С тех пор продолжается теоретическое перетягивание каната между гравитацией и тремя другими фундаментальными взаимодействиями, пока физики пытаются расширить гравитацию или квантовую физику, чтобы одна могла поглотить другую. Последние измерения, поступившие с Большого адронного коллайдера, показывают расхождение между прогнозами Стандартной модели, которые могут намекать на совершенно новые сферы Вселенной, лежащие в основе описываемого квантовой физикой. Хотя для подтверждения этих аномалий требуются повторные испытания, подтверждение будет означать поворотный момент в нашем самом фундаментальном описании физики частиц на сегодняшний день.
Общая теория относительности Эйнштейна, в которой гравитация рождается вследствие искривления пространства-времени, замечательна. Она была подтверждена с невероятным уровнем точности, в некоторых случаях до пятнадцати знаков после запятой. Одним из самых интересных ее предсказаний было существование гравитационных волн: ряби в пространстве-времени, которая свободно распространяется. Не так давно эти волны были пойманы детекторами LIGO и VIRGO.
Когда вас учат научному методу, вы привыкаете следовать аккуратной процедуре, чтобы получить представление о каком-то естественном явлении нашей Вселенной. Начните с идеи, проведите эксперимент, проверьте идею или опровергните ее, в зависимости от результата. Но в реальной жизни все оказывается гораздо сложнее. Иногда вы проводите эксперимент, и его результаты расходятся с тем, что вы ожидали. Иногда подходящее объяснение требует проявления воображения, которое выходит далеко за рамки логических суждений любого разумного человека. Сегодняшняя физическая Вселенная довольно хорошо понята, но история о том, как мы к этому пришли, полна сюрпризов. Перед вами пять великих открытий, совершенных совершенно непредсказуемым образом.