Если вы думаете, что некоторые вещи из мира науки вас не касаются, вы глубоко ошибаетесь. Даже то, что кажется очень далеким в некотором роде влияет на вашу жизнь. Это относится и к квантовой механике. Она тоже часть нашего мира.
14 декабря 1900 года в мире физики родилась принципиально новая теория, впоследствии выросшая в невероятную для простого обывателя и не менее странную для физиков квантовую механику.
Уравнения фон Неймана, Гейзенберга и Шредингера известны даже школьникам, а сам Эйнштейн называл некоторые проявления квантмеха «ужасным действием на расстоянии». Туннельный эффект, квантовая телепортация, параллельные вселенные и принцип неопределенности — все это следствия странной и ускальзывающей теории квантовой механики. Странной, но работающей.
Теория струн призвана объединить все наши знания о Вселеной и объяснить ее. Когда она появилась, то буквально очаровывала своей кажущейся простотой и лаконичностью, объединяя то, что раньше казалось невозможным. Однако с течением времени стало понятно, что эта красивая теория только кажется простой и, к великому сожалению многих исследователей, порождает куда больше вопросов, чем ответов. Эта теория описывает одномерные, вибрирующие волокнистые объекты, называемые «струнами», которые распространяются в пространстве-времени и взаимодействуют друг с другом. Несмотря на то, что сегодня популярностью среди физиков пользуются другие теории, ученые постепенно, кусочек за кусочком, продолжают открывать и расшифровывать фундаментальные струны физической Вселенной с помощью математических моделей. Так, согласно результатам нового исследования, математики из университета штата Юта обнаружили новое доказательства теории струн.
Несмотря на научный прогресс и последние достижения человечества, наши знания о Вселенной крайне малы. Причина, отчасти, заключается в том, что мы с трудом можем представить себе такие концепции (или понятия), как, например, бесконечность или Большой взрыв, а также то, что было до него. В поисках ответов на важнейшие вопросы ученые рассматривают даже самые противоречивые и спорные теории. Одной из таких является теория Мультивселенной. Некоторые основоположники теории инфляции, в том числе физик из Стэнфордского университета Андрей Линде, выдвинули идею о том, что квантовые флуктуации во время инфляции породили не только галактики, но и целые вселенные. Из этой статьи вы узнаете, почему теории Мультивселенной стоит уделить внимание.
Ну что ж, любители научной фантастики – пришло время разочарований. Помните рассказ Рэя Брэдбери «И грянул гром»? В нем охотник-любитель по имени Экельс отправляется на дорогостоящую охоту в мезозойскую эру, но на обратном пути случайно сходит с тропы и наступает на бабочку. Вернувшись в свое время, герой понимает, что смерть бабочки повлекла за собой череду никому не подконтрольных изменений. Рассказ Брэбери описывает так называемый «эффект бабочки» – теорию, согласно которой даже самые малейшие изменения способны вызвать хаос в будущем. Считается, что взмах крыльев бабочки в Великобритании может послужить причиной торнадо в США. Безусловно, эффект бабочки» отлично «смотрится» в теориях о путешествиях во времени, однако результаты исследования, опубликованного в журнале Physical Review Letters, показали, что никаких доказательств эффекта бабочки в квантовой механике не существует.
Квантовые технологии для большинства наших современников все еще остаются чем-то фантастическим и запредельным. Вместе с тем, именно развитие квантовых устройств привело человечество к тому, что практически в каждом доме в настоящее время можно найти смартфоны, плоские телевизоры и другую электронику. Как сообщает портал newatlas.com, исследователи MIT придумали новое творческое решение применения технологии будущего в медицине, создав концепт “пластыря”, позволяющего обеспечить максимально эффективную работу вакцин, а также отслеживающего то, кто и когда делал какие-либо прививки. Может ли данная технология стать по-настоящему полезной?
Альтернативные и псевдонаучные факты часто распространяются в обществе с молниеносной скоростью. Теперь, похоже, они смогли заразить и науку — по крайней мере, ее квантовую сферу. Несмотря на то, что наука всегда отождествляла себя со знанием, основанном на наблюдении, измерении и анализе, странные правила квантовой механики показывают, что и наука, и ее альтернативная версия имеют право на наличие своих собственных аргументов, делающих их правыми в любом случае.
Физики из шотландского университета Глазго сообщили об эксперименте, в результате которого ученые смогли получить первую в истории фотографию квантовой запутанности частиц. Явления по меркам физики настолько странного, что даже великий ученый 20-го века Альберт Эйнштейн прозвал его «жутким действием на расстоянии». Достижение шотландских ученых очень важно для разработки новых технологий. Почему? Давайте разбираться.
Крупным финансовым компаниям и спецслужбам крайне важна сохранность конфиденциальной информации, поэтому все каналы передачи данных должны быть надежно защищены. В Китае для этого активно используется технология квантового шифрования — в 2017 году стране удалось провести защищенный сеанс связи между Пекином и Веной, на расстоянии 7,5 тысяч километров. Технология потихоньку проникает и в Россию — компания «Инфотекс» создала IP-телефон, который тоже защищает данные при помощи квантовых технологий.
Квантовые компьютеры все еще остаются мечтой, но эпоха квантовых коммуникаций уже наступила. Новый эксперимент, проведенный в Париже, впервые показал, что квантовое сообщение превосходит классические методы передачи информации. «Мы первыми продемонстрировали квантовый перевес в передаче информации, которая нужна двум сторонам для выполнения задачи», говори Элени Диаманти, инженер-электрик из Университета Сорбонны и соавтор исследования.
Ожидается, что квантовые вычисления позволят нам решать вычислительные задачи, которые не могут быть решены существующими классическими методами вычислений. В настоящее время принято считать, что самая первая дисциплина, которая получит мощнейший толчок от квантовых достижений, это квантовая химия. В 1982 году физик-лауреат Нобелевской премии Ричард Фейнман заметил, что симуляция, а затем и анализ молекул — настолько сложное дело для цифрового компьютера, что он становится практически бесполезен для этих дел.
За последние несколько лет некоторые материалы стали полигонами для физиков. Эти материалы не то чтобы сделаны из чего-то особенного — обычные частицы, протоны, нейтроны и электроны. Но они больше, чем просто сумма их частей. Эти материалы имеют целый набор любопытных свойств и явлений, а иногда даже приводили физиков к новым состояниям материи — помимо твердого, газообразного и жидкого, которые мы знаем с детства.