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.
В популярных комиксах, как в печатных, так и кинематографических, лейтмотивом проходит мысль, что только достойный может владеть Мьёльниром. Конечно, корни этой легенды уходят в незапамятные времена, в скандинавские мифы. Но у нас на носу выход фильма «Тор: Рагнарёк», и нам просто жизненно необходимо обсудить, как устроено главное оружие в фильме. И поможет в этом нам банк «Открытие» со своей Смарт Картой. На ее примере мы расскажем, как мог бы быть устроен молот Тора с научной точки зрения.
Если бы в зданиях не было окон, то внутри было бы гораздо теплее. Но из-за того, что они всё-таки есть, зимой здания теряют до двадцати процентов тепла именно через окна. Не самое приятное известие в не самое приятное время года. Но пока вы мёрзнете и, читая этот пост, кутаетесь в пледик, шведские учёные из университета Гётеборга работают над тем, как превратить обычные стёкла в батареи и сделать наши дома чуточку уютнее и теплее.
13,8 миллиарда лет назад в горячем Большом Взрыве родилась наша Вселенная. С тех пор она расширялась и остывала, вплоть до сегодняшнего дня. С нашей точки зрения мы можем бросить взгляд на 46 миллиардов световых лет во всех направлениях, благодаря скорости света и расширению пространства. И хотя это огромное расстояние, оно не бесконечное. Потому что мы не видим дальше. Что лежит за горизонтом этих 46 миллиардов световых лет и может ли Вселенная быть бесконечной?
«Все наши наблюдения находят полную симметрию между материей и антиматерией, поэтому нашей Вселенной не должно было существовать», говорит Кристиан Сморра из сотрудничества BASE в исследовательском центре ЦЕРН. «Где-то должна быть асимметрия, но мы просто не понимаем, где именно. Что ломает симметрию, каков источник?». Поиск продолжается. До сих пор между протонами и антипротонами не было обнаружено никакой разницы, а она могла бы объяснить существование материи в нашей Вселенной. Однако физики в сотрудничестве BASE в исследовательском центре ЦЕРН смогли измерить магнитную силу антипротонов с беспрецедентной точностью. Тем не менее эти данные не предоставили никакой информации о том, как материя сформировалась в ранней Вселенной, поскольку частицы и античастицы должны были полностью разрушить друг друга.
С самого появления заинтересованного сознания человек начал исследовать мир вокруг себя, постоянно расширяя горизонты. Но так получается, что сколько эти горизонты ни расширяй, за ними обнаруживаются еще более далекие горизонты, к которым приходится долго тянуться. Ну и что? Мы получаем неподдельное удовольствие, узнавая что-то новое. Мы готовы грызть гранит, чтобы докопаться до сути вещей. Но некоторые загадки науки мы никак не можем решить. Возможно, вы поможете?
Если вы думали, что все ограничивается тем, что мы нашли за космическим горизонтом, готовьтесь передумать. «Трудно построить модели инфляции, которые не приводят к мультивселенной. Это не невозможно, поэтому я уверен в необходимости проведения дополнительных исследований. Но большинство моделей инфляции действительно ведут к мультивселенной, а доказательства инфляции будут подталкивать нас в направлении серьезного принятия [множественных вселенных]», — сказал однажды Алан Гут, американский физик и космолог, первым предложивший идею инфляции, или космического расширения.
Райнер Вайс, Барри Бариш и Кип Торн (которого вы хорошо знаете по работе над фильмом «Интерстеллар») получили Нобелевскую премию по физике за открытие гравитационных волн. Само объявление состоялось в Шведской академии наук. Об экспериментальном подтверждении теории Альберта Эйнштейна о гравитационных волнах стало известно в феврале 2016 года (само открытие произошло в сентябре 2015 года) от ученых лаборатории LIGO. В ней при помощи лазера измеряли длину четырехкилометровых тоннелей (рукавов), которые уменьшались и увеличивались под влиянием гравитационных волн.
Когда мы смотрим на далекую Вселенную, мы всюду видим галактики — во всех направлениях, на миллионы и даже миллиарды световых лет. Поскольку есть два триллиона галактик, которые мы могли бы наблюдать, сумма всего, что за ними, больше и круче самых смелых наших представлений. Один из самых интересных фактов состоит в том, что все галактики, которые мы когда-либо наблюдали, подчиняются (в среднем) одним и тем же правилам: чем они дальше от нас, тем быстрее они от нас и удаляются. Это открытие, сделанное Эдвином Хабблом и его коллегами еще в 1920-х годах, привело нас к картине расширяющейся Вселенной. Но что с того, что она расширяется? Наука знает, а теперь и вы узнаете.
Вооружившись данными о первых гравитационных волнах, зарегистрированных в прошлом году, и теоретическим анализом, физики показали, что гравитационные волны могут осциллировать между двумя различными формами, g- и f-типами гравитационных волн. Физики объясняют, что это явление аналогично тому, как нейтрино осциллируют между тремя различными ароматами – электронным, мюонным и тау. Осциллирующие гравитационные волны появляются в модифицированной теории гравитации под названием биметрическая гравитация, или «бигравитация», и физики показывают, что осцилляции можно будет обнаружить в будущих экспериментах.
После некоторого затишья, новости о «невозможном электромагнитном двигателе» возвращаются. Исследователи из китайского космического агентства опубликовали через местные новостные агентства видео, на котором показан предположительно функционирующий электромагнитный двигатель (EM Drive). Действительно ли китайцам удалось сотворить невозможное? Давайте не будем делать поспешных выводов, по крайней мере так скоро, как это сделал Китай.
Мартин Рис однажды сказал: «Становится ясно, что в некотором смысле космос предоставляет единственную лабораторию, в которой успешно создаются экстремальные условия для проверки новых идей из физики частиц. Энергии Большого Взрыва были намного выше, чем мы можем достичь на Земле. Поэтому в поиске доказательств Большого Взрыва и изучая вещи вроде нейтронных звезд, мы фактически изучаем фундаментальную физику».
Действительно ли явление под названием квантовая запутанность необходимо для описания физического мира или же возможна некая пост-квантовая теория без запутанности? В новом исследовании, о котором пишет phys.org, физики математически доказали, что любая теория с классическим пределом – когда она может описывать наши наблюдения классического мира, обращаясь к классической теории при определенных условиях – должна включать запутанность. Поэтому, несмотря на то, что запутанность расходится с классическим пониманием, она должна быть неизбежным и важнейшим свойством не только квантовой теории, но и любой неклассической теории, даже еще не разработанной.
Понимание природы жизни является одной из самых сложных и одновременно интересных загадок для человечества. Со временем эта загадка неизбежно вышла за рамки вопроса о том, существует ли жизнь только на Земле, или же она есть где-то еще во Вселенной. Обязано ли появление жизни случайному и удачному стечению обстоятельств, или же она настолько же естественна для Вселенной, как и универсальные законы физики?
Сотрудничество ALPHA провело самый точный эксперимент из всех по измерению поведения нейтрального антивещества в гравитационном поле. В зависимости от результатов, это может открыть двери для невероятных новых технологий. Многие научно-фантастические технологии надолго (или навсегда) останутся в области художественной литературы, если только физика не изменится. Но ведь многие эксперименты могут проверить и это?
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.