Приятный сюрприз: квантовая физика менее сложна, чем кажется. Международная команда ученых доказала, что две своеобразных особенности квантового мира, которые ранее считались разными, оказались различными проявлениями одного и того же. Результаты работы были опубликованы 19 декабря в Nature Communications.
В последнее время мы часто обращаемся к концепции мультивселенной (мультиверса, множественной вселенной), поэтому стоит освежить в памяти ее основные пункты. Представьте, что вы — это вы, но вместо того, чтобы скушать яблоко или печенье сегодня на завтрак, вы поели пиццы. Или представьте, что вы — это не вы, потому что протоны работают не так, как там, где вы, и атомы не сформировались, и вся Вселенная мертва. Или представьте что угодно, потому что когда мы говорим о множественных вселенных, мы допускаем бесконечное число возможностей. Это хорошая идея, но она часто подвергается критике со стороны физиков-скептиков.
Ни квантовые компьютеры, ни квантовая криптография не смогут получить должное развитие и стать распространенными технологиями без систем памяти, которые смогут управлять квантовой информацией легко и эффективно. Факультет физики Университета Варшавы пытается популяризовать квантовые информационные технологии путем создания атомной памяти с невероятными характеристиками и чрезвычайно простой конструкцией.
Два ученых из Университета Южной Калифорнии (USC) предложили связь между струнной теорией поля и квантовой механикой, которая может открыть дверь для использования струнной теории поля — или более широкого варианта ее, M-теории — как основы всей физики.
Новое исследование физиков из Университета Брауна заключило странность квантовой механики в ореховую скорлупу. Точнее, в гелиевый пузырь. Эксперименты под руководством Хамфри Мариса, профессора физики в Брауне, позволили предположить, что квантовое состояние электрона — волновую функцию электрона — можно разделить на кусочки, а эти кусочки, в свою очередь, поймать в ловушку из пузырьков жидкого гелия. Электроны представляют собой элементарные частицы, неделимые и неразбиваемые. Но то, что имеют в виду исследователи, кажется очень и очень странным.
В параллельной вселенной никогда не падал астероид, уничтоживший динозавров, а Австралию никогда не колонизировали португальцы. Долгое время параллельные миры были одним из основных продуктов научной фантастики. Но реальны ли они?
Все обсуждения квантовой физики так или иначе сводятся к квантовой теории поля. В ее основе лежит общая идея о том, что квантовые частицы представляют собой локализованные возбужденные состояния общего квантового поля — сложная, но математически полезная идея, которая до невозможности сложно взаимодействует с классическим представлением пространства-времени Эйнштейна. Гравитация, как гласит теория, является результатом кривизны невыразимой среды пространства-времени, и современная квантовая физика гласит, что искривленное пространство-время должно влиять на поведение гипотетического квантового поля.
Группа исследователей из Принстонского университета начали проводить весьма интересные эксперименты со светом. Но вместо наблюдения за его невероятной скоростью, ученые решили его остановить, заморозив свет в кристалл. И речь сейчас идет не о том, что ученые поместили свет в кристалл, ученые скорее создали кристалл из света.
Все те, кто хотя бы раз слышал о квантовой механике, наверняка слышали историю о коте Шредингера: мысленный эксперимент австрийского физика-теоретика Эрвина Шрёдингера, где кот, оставленный в коробке с опасным радиоактивным веществом, одновременно может находиться в двух состояниях — мертвом и живом. Так вот, современным ученым из Вены и Нью-Йорка удалось в какой-то степени доказать такую возможность при учете квантовой запутанности.
Квантовая механика накладывает ограничение на то, что мы можем знать о субатомных частицах. Если физики измеряют положение частицы, они не могут измерить ее импульс, так гласит теория. Однако в ходе нового эксперимента, как сообщает ScientificAmerican, удалось это правило обойти — так называемый принцип неопределенности — узнав о положении частицы совсем немного, и тем самым сохранив возможность измерения импульса.
Никто в этом мире не понимает, что такое квантовая механика. Это, пожалуй, самое главное, что нужно знать о ней. Конечно, многие физики научились использовать законы и даже предсказывать явления, основанные на квантовых вычислениях. Но до сих пор неясно, почему наблюдатель эксперимента определяет поведение системы и заставляет ее принять одно из двух состояний.
Читатели этого сайта привыкли по большей части получать информацию из первых рук и узнавать что-нибудь новое о нашей вселенной и ее проявлениях. Но иногда мы чувствуем потребность дать вам больше, чем вы рассчитывали. Это один из таких дней. Перед вами десять вещей, на осмысление которых у вас уйдет некоторое время. Но после их осмысления вы уже никогда не будете прежними.
На протяжении веков человечество вгрызалось в гранит науки, пытаясь выяснить точный состав Вселенной. Древние греки первыми предположили существование атомов, которые, по их мнению, были мельчайшими частицами — «строительными блоками» всего сущего. На протяжении 1500 лет это было всем, что мы знали о материи. В 1897 году открытие электрона разрушило научный мир до руин. Оказалось, что точно так же, как молекулы состояли из атомов, атомы состоят из компонентов.
Команда исследователей Университета Нового Южного Уэльса обнаружила у водорослей, выживающих при крайне низком уровне света, способность включать и выключать странное квантовое явление, которое происходит в процессе фотосинтеза.
Старший научный сотрудник Института теоретической и прикладной электродинамики РАН и представитель кафедры электродинамики сложных систем и нанофотоники МФТИ Александр Рожков предположил возможность существования фермионной материи в новом состоянии — в виде одномерной жидкости. Такое состояние нельзя описать в рамках существующих моделей. Работа ученого появилась в журнале Physical Review Letters и на arXiv.org.
Научные сотрудники Квинслендского университета в Австралии заявляют, что они успешно имитировали поведение отдельно взятого фотона, как если бы он вернулся назад во времени и стал взаимодействовать со своей же копией из прошлого. Полученные при таких обстоятельствах результаты говорят о том, что законы квантовой механики стали бы еще запутаннее, чем они представляются сейчас.
Некоторые физики удивляются тому, что два относительно недавних открытия привлекли столько внимания: космическая инфляция, постоянное расширение Вселенной, и бозон Хиггса, дающий массу другим частицам. Конечно, открытия пьянящие и весьма интересные, но ни для кого не секрет, что они весьма скучны. Физики устали от Стандартной модели, и по мнению многих, для физики в целом было бы лучше, если бы бозон Хиггса не нашли.
Кофе остывает, здания рушатся, яйца бьются, а звезды выдыхаются во Вселенной, которой, кажется, суждено деградировать в состояние равномерной серости, известной как тепловое равновесие. Астроном-философ сэр Артур Эддингтон в 1927 году привел постепенное распространение энергии в качестве доказательства необратимой «стрелы времени».
Благодаря работе небольшой группы неврологов и физиков-теоретиков за последние несколько лет, мы можем, наконец, найти способ анализа таинственного и метафизического царства сознания на научной основе. Последний прорыв в этой новой области озвучил Макс Тегмарк из Массачусетского технологического института. Ученый утверждает, что сознание на самом деле представляет собой состояние материи.
За многие годы были разработаны десятки интерпретаций квантовой механики. Большинство из них пытаются разрешить, что происходит, когда в квантовой системе производится наблюдение или измерение. Математическая формула, известная как волновая функция (или вектор состояния), описывает состояние системы, в которой происходит измерение, и многочисленные возможности «коллапсируют» в один результат. Квантовая «интерпретация» пытается объяснить, почему происходит коллапс и происходит ли он вообще. Некоторые интерпретации начинают с вопроса, является ли волновая функция физически реальной или остается чем-то сугубо математическим.