Пару раз в месяц — иногда больше, иногда меньше — на поверхности Солнца происходит взрыв, выпускающий энергию, эквивалентную взрыву миллиона водородных бомб. Но несмотря на эту невероятную мощь, этот колоссальный выброс энергии не может объяснить, как материал, выброшенный взрывом, разгоняется почти до скорости света. Это как если бы «Феррари» ехал на двигателе от гольф-кара. В новом исследовании ученые впервые заглянули «под капот» солнечных выбросов, конкретно озаботившись физическим процессом, разгоняющим сверхбыстрые частицы.
Немецкие физики произвели запуск экспериментального термоядерного реактора для производства водородной плазмы. Тестовый запуск установки является важным и символичным шагом на пути к созданию и использованию источника дешевой и чистой термоядерной энергии.
В этом месяце в Трудах Национальной академии наук (PNAS) появилось исследование, в котором было представлено новое квантовое явление. Авторы назвали его «принципом квантовых голубей и ящиков». До этого открытия этот принцип был широко известен в традиционной науке как «принцип голубей и ящиков» (в английском языке), или как принцип Дирихле.
Так сложилось в научном мире, что ученые предложили новые теории о времени, у которых есть один общей аспект: все они говорят, что время может течь в противоположную сторону в «зеркальной вселенной» — из будущего в прошлое. Насколько эти теории связаны с реальностью, мы не знаем, и вряд ли сможем коснуться этой зеркальной вселенной. Одну из таких теорий на прошлой неделе объяснил Франк Вилчек.
Стандартная космология — то есть теория Большого Взрыва с ее ранним периодом экспоненциального роста, известного как инфляция — является преобладающей научной моделью нашей Вселенной, в которой совокупность пространства и времени раздулась из очень горячей и плотной точки в гомогенный и постоянно расширяющийся простор. Эта теория объясняет множество физических явлений, которые мы наблюдаем. Но что, если мы не все знаем о ней?
Когда белый свет проходит через призму, радуга на другом конце демонстрирует богатую палитру цветов. Теоретики физического факультета Варшавского университета показали, что в моделях Вселенной, использующих любую квантовую теорию гравитации, должны быть также своего рода «радуги», состоящие из разных версий пространства-времени. Этот механизм предсказывает, что вместо единого и общего пространства-времени частицы различных энергий должны ощущать слегка измененные его версии.
Законы физики работают как вперед, так и назад во времени. Почему тогда кажется, что время движется лишь в одном направлении? Один из возможных ответов может также раскрыть секреты недостающей массы. Некоторые факты нашего опыта столь же очевидны и широко распространены, как различие между прошлым и будущем. Мы помним одно, но ожидаем другого. Если запустить фильм в обратном направлении, он не будет реалистичным. Мы говорим «стрела времени», имея в виду путь из прошлого в будущее.
В 2015 году физика находится на мосту между старым миром и новым. Старая добрая Стандартная модель — набор уравнений, который объясняет многое, но, к счастью для нас, не все — физической работы Вселенной была подтверждена снова и снова, до невообразимого уровня точности.
В течение следующего десятилетия деликатное измерение первичного света может предоставить убедительные доказательства популярной теории космической инфляции, которая предполагает, что случайные микроскопические флуктуации плотности в ткани пространства и времени подарили жизнь Вселенной в процессе горячего и большого взрыва примерно 13,7 миллиарда лет назад.
Даже обжоры не могут есть вечно. Когда черные дыры в сердцах галактик набухают до 50 миллиардов масс нашего Солнца, они могут потерять диски газа, которые используют в качестве космических откормочных площадок. У большинства галактик в центре расположена сверхмассивная черная дыра. Вокруг нее есть регион пространства, в котором газ оседает в орбитальный диск. Этот газ может терять энергию и падать внутрь, вскармливая черную дыру. Но эти диски считаются неустойчивыми и склонны собираться в звезды.
В научной фантастике червоточины часто используют для путешествий на большие расстояния в космосе. Возможны ли эти магические мосты в реальности? При всем моем энтузиазме, будущее человечества в космосе (и здесь под космосом я имею в виду не Солнечную систему и даже не галактику) выглядит туманным. Мы — мешки с мясом и водой, воды все же больше, а звезды очень и очень далеко. Вооружившись самой оптимистической технологией космического полета, которую только можно вообразить, достичь другой звезды за человеческую жизнь вряд ли удастся.
Спорный эксперимент лаборатории Ферми, проведенный для поиска возможных признаков того, что наша Вселенная может быть голограммой, ничего не нашел. Называется он Holometer («голографический интерферометр»), и это детище физика лаборатории Ферми Крейга Хогана. Он придумал его в 2009 году как способ проверить так называемый голографический принцип.
Следующее поколение экспериментов по столкновению частиц задействует ряд самых продвинутых мыслящих машин в мире, если связи, созданные между физиками частиц и исследователями искусственного интеллекта (ИИ), укрепятся. Такие машины могут совершать открытия с небольшим вовлечением человека — и такая перспектива очень заинтересовала физиков.
Прошло сто лет с тех пор, как Эйнштейн представил свою общую теорию относительности, но она все так же помогает нам раскрывать глубокие тайны Вселенной. Теперь и миссия LISA Pathfinder («Следопыт») подготовит для нас способ изучения жестоких событий, которые мы раньше не видели — вроде создания массивных черных дыр.
В 1969 году Нил Армстронг, от лица всего мира осуществил «гигантский скачок» на Луне. Мало кто из нас наблюдал за его первым шагом по телевизору, но в то время миллионы людей приникли к экранам и с замиранием сердца фиксировали картинку. Смог бы я описать его шаги, случись они вчера или сегодня? Был бы я взбудоражен, восхищен, вдохновлен? Не знаю. Магия этой истории в том, что она разворачивалась постепенно и затягивала все больше людей.
В начале был знак вопроса. А потом и все остальное. Конец. Все мы слышали о теория Большого Взрыва (я сейчас про космологическую модель, а не про сериал), но важно понимать, чем эта теория является, а чем нет. Позвольте разъяснить одну точную, понятную и до смешного простую вещь: теория Большого Взрыва — это не теория создания Вселенной. Зафиксируйте это для протокола. Поправляйте людей, когда они ошибаются.
Когда Пол Глейшер вот-вот должен был получить ученую степень в 2012 году, вокруг только и было разговоров, что о бозоне Хиггса. Сталкивая протоны вместе вот уже два года, Большой адронный коллайдер ЦЕРНа вот-вот должен был выхватить загадочную частицу — которая помогает объяснить, как у вселенной появилась масса — из царства теории. Студентам, которым довелось попасть в исследовательскую группу БАК, выпал шанс осуществить крупнейшее открытие в современной физике.
Когда мы задумываемся о крупных фигурах в истории науки, на ум приходят многие имена. Эйнштейн, Ньютон, Кеплер, Галилей — все великие теоретики и мыслители, оставившие неизгладимый след за свою жизнь. Во многих случаях, их вклады не были в полной мере оценены до смерти. Но сегодня нам повезло иметь рядом крупного ученого, который уже сделал значительный клад и по-прежнему жив и… здоров — Стивен Хокинг.
Есть много способов покончить с этим миром. Ученые могут поработить человеческую расу и высосать из нашей планеты ресурсы. Метеорит может навестить наш голубой шарик. Очередной сиквел компьютерной игрушки может свести с ума добрую половину мира. Но есть ряд сценариев, которые любят обсасывать сценаристы и сторонники теорий заговора, несмотря на сомнительную научную возможность. Мы говорим о…
Горы, звезды, люди — все, что мы видим вокруг, состоит из крошечных атомов. Атомы маленькие. Очень и очень. С детства мы знаем, что все вещество состоит из скоплений этих крошечных штучек. Также мы знаем, что их нельзя увидеть невооруженным глазом. Мы вынуждены слепо верить этим заявлениям, не имея возможности проверить. Атомы взаимодействуют друг с другом и по кирпичикам составляют наш мир. Откуда мы это знаем? Многие не любят принимать утверждения ученых за чистую монету. Давайте вместе с наукой пройдем путь от осознания атомов до непосредственного доказательства их существования.