shebuk

Идея параллельных вселенных будоражит человеческий ум. Но мало кто знает, что автором одной из самых популярных и распространенных идей о параллельных мирах был скромный и упрямый аспирант из Принстона.

Однажды вечером 1955 года в Принстоне за бокалом-другим хереса датский физик Оге Петерсен обсуждал с двумя своими аспирантами — Чарльзом Мизнером и Хью Эвереттом — тайны, лежащие в самом сердце квантовой механики. Петерсен защищал идеи своего наставника Нильса Бора, бывшего одним из авторов так называемой Копенгагенской интерпретации — стандартного способа понимания квантовой физики. Копенгагенская интерпретация утверждает, что квантовый мир полностью отделен от нашего ежедневного опыта.

Петерсен говорил, что квантовая физика применима только к реальности сверхмалых масштабов, где царят отдельные и очень странные субатомные частицы. Он отмечал, что эту область науки невозможно использовать для описания мира людей, стульев и других объектов, состоящих из триллионов и триллионов таких частиц: этот мир может быть описан только классической физикой Исаака Ньютона. Кроме того, Петерсен утверждал, что математика квантовой физики сама сводится к математике физики Ньютона, как только количество частиц возрастает и становится достаточно большим.

Однако Эверетт не стеснялся атаковать традиционную позицию, которую защищал Петерсен. Эверетт отметил, что квантовая физика, на самом деле, не переходит в классическую при большом количестве частиц. Согласно квантовой физике, даже объекты обычных размеров — вроде стульев — могут быть обнаружены в двух разных местах одновременно — принцип квантовой суперпозиции. Он также подчеркнул, что неверно обращаться к классической физике для спасения ситуации, так как квантовая физика должна быть более фундаментальной теорией, лежащей в основе классической физики.

Хью Эверетт, 1964 год / © Wikipedia

Через какое-то время после этого разговора Эверетт пересмотрел свою позицию и решил повысить ставки. Он расширил аргументы и превратил свой удар по квантовой ортодоксальности в кандидатскую диссертацию.

«Пришло время воспринимать [квантовую физику] как фундаментальную теорию, без какой-либо зависимости от классической физики», — написал он в письме Петерсену.

Для разрешения проблемы суперпозиции Эверетт предложил поистине радикальную концепцию, с первого взгляда больше подходящую научной фантастике: он сказал, что квантовая физика предполагает существование бесконечного числа почти идентичных параллельных вселенных, постоянно отделяющихся друг от друга при каждом проведении квантового эксперимента. Эта странная идея, которую Эверетт обнаружил в математике квантовой физики, со временем стала известна как многомировая интерпретация.

Многомировая интерпретация практически сразу натолкнулась на контрольно-пропускной пункт в лице куратора диссертации Эверетта — физика Джона Уилера. Он был не особо известен вне научных кругов, но знал всех важных людей в своей области. Он был протеже Бора, также был знаком с Альбертом Эйнштейном. За 15 лет до того, как в его дверях появился Эверетт, Уилер курировал кандидатскую диссертацию молодого Ричарда Фейнмана, а позже курировал диссертации десятков других известных физиков, среди которых был и Кип Торн, обладатель Нобелевской премии по физике 2018 года.

Странные идеи Эверетта изначально казались Уилеру увлекательными, так как он считал их полезными для применения квантовой теории при описании Вселенной. Однако Уилер был человеком политичным и знал о негодовании Бора по поводу его отхода от квантовой ортодоксальности, которую проповедовали в Копенгагене. Он сделал все настолько прямо, насколько возможно: Уилер отправился в Копенгаген, чтобы попытаться получить благословение Бора на работу Эверетта в качестве расширения официальной копенгагенского понимания природы квантовой теории.

Нильс Бор / © Firma Jacobsen/Herdis & Herm

Все прошло не очень хорошо. В своем письме Эверетту Уилер заявил, что разрешение критики Бора относительно идей первого «потребует много времени, множества тяжелых споров с таким практичным и упрямым человеком, как Бор, а также много писанины и переписываний». Уилер умолял Эверетта лично приехать в Копенгаген, чтобы «сразиться с величайшим бойцом», имея в виду Бора.

Эверетт не особенно был заинтересован в борьбе с чем-либо или переписывании чего-либо. Он был уверен в своих идеях, а интеллектуальные чары академической карьеры его несильно затрагивали. Он больше был заинтересован в деньгах и том, что с ними можно сделать: хорошая еда и напитки, материальная роскошь и женщины. Он хотел жить с шиком, а не отсиживаться в профессорском кабинете. К моменту получения письма Уилера Эверетт уже присмотрел себе работу, которая могла все это ему предоставить: он устроился исследователем в Пентагоне, где рассматривал последствия гипотетических ядерных ударов в разгар холодной войны.

По возвращении из Европы Уилер заставил Эверетта пересмотреть диссертацию и удалить почти все упоминания «разделяющихся миров». Как только это было сделано, Эверетт покинул Принстон и больше не вернулся в академические круги. В своей дальнейшей карьере, работая в Пентагоне, Эверетт рассмотрел наихудшие последствия ядерной войны и стал соавтором одного из самых ранних и влиятельных докладов на предмет выпадения радиоактивных осадков.

Джон Уилер в Принстонском университете, 1967 год / © The New York Times

Правда, в итоге он все-таки добрался до Копенгагена. В марте 1959 года он отправился в Данию и представил свои идеи Нильсу Бору, пока тот посещал Европу по другим делам. Как впоследствии написал Эверетт, встреча была «обречена с самого начала». Ни Бор, ни Эверетт не поколебались в своих взглядах.

«Взгляд Бора на квантовую механику в целом принимался по всему миру тысячами физиков, занимающихся ею каждый день, — говорил Мизнер, который тоже тогда находился в Копенгагене. — Ожидать, что в результате часовой беседы с парнем он полностью изменит свою точку зрения, было абсолютно нереалистично».

Работа Эверетта пропала с радаров. О ней вспомнили только в 70-х годах, но даже тогда она не стала особенно популярной. Эверетт в итоге один раз вклинился в академический спор по поводу его работы. Уилер и его коллега Брайс Девитт пригласили Эверетта рассказать о своей работе в Техасском университете в 1977 году. Среди молодых физиков из Остина был и Дэвид Дойч, впоследствии ставший верным защитником многомировой интерпретации.

Образование множественных миров, исходя из мысленного эксперимента «кот Шредингера» (слева); формирование многомировой реальности (справа) / © Quantum Bits

«Он был полон нервной энергии, очень напряженный и невероятно умный, — вспоминает Дойч. — Он был полон энтузиазма в отношении множественных вселенных и очень здраво, и тонко ее [многомировую интерпретацию] защищал».

Работа Девитта, Дойча и других сделала многомировую интерпретацию одной из наиболее популярных гипотез за последние несколько десятилетий. Однако Эверетт не смог увидеть, как его гипотеза достигла нынешнего статуса, став одним из наиболее заметных конкурентов Копенгагенской интерпретации. Он умер от обширного инфаркта в 1982 году, ему был 51 год. Его семья кремировала тело, а прах выбросили в мусор, в соответствии с его последней волей. Тем не менее аргументированность и смелость Эверетта продолжает жить в его теории, рожденной во время пьяной беседы более 60 лет назад, и все чаще становится предметом споров между физиками сегодня.

Источник: Naked Science

Читайте также:

– Великий фильтр на страже космической тишины;

– Альберт Эйнштейн и его уникальное наследие;

– Десять красивых опытов, которые вы можете провести дома вместе с детьми.

Порой кажется, что звезды довольно близко и мы сможем отправиться к ним и даже поселиться на некоторых планетах. Но космос огромен, а человек ограничен — прежде всего законами физики. Сможем ли мы долететь хотя бы до соседней звезды? Попробуем разобраться.

Мы живем в век технологического и научного прогресса: космические станции выходят на орбиты астероидов, два зонда вышли в межзвездное пространство (пусть и летели туда не одно десятилетие), миллиардеры строят ракеты и планируют заниматься космическим туризмом, мы создаем умопомрачительных размеров ускорители частиц, на которых надеемся обнаружить более фундаментальные частицы и взаимодействия. Но все это происходит не так далеко от нас — в широком смысле. Все это осуществляется на Земле. Международная космическая станция располагается всего в 408 километрах над поверхностью планеты, а между тем Луна — наш спутник и ближайшее небесное тело — находится в почти одной световой секунде от нас, в 384 400 километрах от Земли.

Сможем ли мы — как биологический вид, как цивилизация — когда-нибудь в буквальном смысле дотянуться до других звезд? Сможем ли мы отправиться хотя бы к проксиме Центавра в четырех световых годах от нас — сами, на высокотехнологичных космических кораблях? Или нам остается лишь отправлять зонды и роботов, не выходя за пределы Солнечной системы?

Как писал фантаст Дуглас Адамс: «Космос огромен». Космос действительно умопомрачительно огромен — мы даже не можем до конца представить себе насколько.

Взять, примеру, ту же проксиму Центавра — ближайшую звезду. Как мы упомянули выше, она находится в четырех световых годах от нас. Дабы понять, что это значит, надо всего лишь уложить в своей голове, что для того, чтобы туда добраться, придется лететь к ней с постоянной скоростью в 300 тысяч километров в секунду на протяжении четырех лет. Самому быстрому космическому аппарату из когда-либо запущенных людьми понадобилось бы затратить на этот путь десятки тысяч лет, а если быть точнее — 80 тысяч лет New Horizons летел бы до проксимы Центавра.

Космический корабль «Леонора Кристина» с бассердовским двигателем на обложке романа Пола Андерсона «Тау ноль» / © Ron Waltosky

Тем не менее научная фантастика продолжает обнадеживать, что однажды мы доберемся до других звезд. Капитан Кирк и Спок перемещаются от мира к миру на своем варп-двигателе, нарушая местные политические законы. Хан Соло и Чуи могут запросто пересечь 12 парсек, несмотря на всю нелогичность. В романе Пола Андерсона «Тау ноль» путешественники летят на корабле с бассердовским двигателем, который собирает вещество из космоса и перерабатывает его в топливо, постоянно ускоряясь и постепенно все больше приближаясь к скорости света. Примеры можно перечислять очень долго.

Научная фантастика порой кажется пророческой. Взять, например, мобильные (а сначала — сотовые) телефоны: в 1966 году в сериале «Звездный путь» появился коммуникатор, очень напоминающий привычную нам «раскладушку», тогда как компания Motorola представила первый в мире сотовый телефон только в 1973 году. Но научная фантастика — это все же выдумка. Авторы произведений, насколько бы они ни делали их приближенными к научным данным, обходят, а порой и скрывают главные препятствия — вроде законов физики.

И речь идет не о каких-то пространных правилах, которые неприменимы к каждому моменту времени. Речь о физических законах Вселенной, которые запросто разрушат все ваши воздушные замки, если вы попытаетесь их игнорировать. От этих законов зависит ваша недолгая жизнь, которой необходимы атмосфера, определенное давление, температура и еще много чего.

Представим, что кто-то на Земле решил отправить космический аппарат к другой звезде, при этом повинуясь законам физики. Чтобы все не было изначально печально, мы даже понизим планку. Пусть это будет не массивный звездолет со множеством пассажиров, которые не дождутся, когда доберутся до какого-нибудь курортного планетоида.

Концепт межзвездного зонда на солнечных парусах Breakthrough Starshot / © Breakthrough Initiatives

И речь не об отряде космического десанта, снаряженного футуристическим оружием, который отправили к соседней звезде для защиты колонистов от каких-нибудь ксеноморфов, гигантских жуков или исполинских червей.

Скажем, речь идет о небольшом роботизированном аппарате, который отправят с Земли до альфы Центавра. Самый быстрый космический аппарат из когда-либо запущенных — New Horizons, он летит со скоростью 58,5 тысячи километров в час. Этому храброму маленькому зонду понадобится около 80 тысяч лет, чтобы добраться до альфы Центавра.

По большей части дело в том, что у нас нет достаточно мощной силовой установки. Самый перспективный вариант на сегодня — ионный двигатель, который NASA использовало на своем аппарате Dawn. По некоторым предположениям, такой двигатель помог бы достичь альфы Центавра примерно за 19 тысяч лет после гравитационного маневра вокруг Солнца.

Это уже позволило бы сэкономить немалые 60 тысяч лет — время, которое мы могли бы потратить на изобретение новых способов ускорения, новых двигателей. Мы могли бы изобрести функциональный двигатель Алькубьерре или тот же бассердовский двигатель, например, а значит, найти способы манипулировать в высокой степени не только веществом, но и самим пространством-временем.

Однако, если отвлечься от чистых спекуляций и взглянуть на то, что нам доступно сегодня, то лучший способ добраться до соседней звезды, пусть хотя бы отправить к ней зонд, — воспользоваться солнечными парусами вроде тех, что были предложены предприятием Breakthrough Starshot. Они могут использовать для ускорения солнечный свет и мощные наземные лазеры.

По сути, идея в том, чтобы отправить малоразмерные, легковесные аппараты на солнечных парусах — их намного проще ускорить. Например, та же инициатива Breakthrough Starshot планирует (или планировала) разгонять целую серию таких зондов при помощи решетки мощных наземных лазеров до 15-20% от скорости света. Таким образом, эти зонды могли бы долететь до альфы Центавра за 20-30 лет (неплохой результат по сравнению с 80 тысячами лет). Если экстраполировать эту идею, то по прибытии можно было бы запрограммировать зонды на создание как минимум коммуникационной сети в пункте назначения.

Кроме того, в NASA какое-то время испытывали футуристическую технологию, известную как EmDrive. Правда, по сей день это не более чем интересная концепция и спекуляция, однако если его когда-то удастся заставить EmDrive работать как задумано — а значит, в космосе для движения уже не будет нужно какое-либо топливо, — то все равно придется учитывать законы физики. Не стоит забывать, что невозможно двигаться быстрее света. На что у того же NASA есть еще один ответ: варп-двигатель.

Концепт-арт межзвездного космического корабля NASA с варп-двигателем IXS Enterprise / © NASA/Mark Rademaker

Этот двигатель основан на концепции, исследованиях и расчетах Мигеля Алькубьерре, который его и предложил в 1994 году. Если физикам и техникам когда-то удастся претворить эту смелую идею в жизнь, то такой двигатель позволит делать именно то, что часто происходит в научной фантастике: сжимать пространство и перемещаться в нем быстрее света. Но пока что все сводится к концепт-артам гипотетических кораблей с варп-двигателями и очень сложной математике. Для работы такого двигателя необходима так называемая экзотическая материя, обладающая свойствами отрицательной энергии, — что это и откуда это взять, не может сегодня сказать ни один ученый. А это, в свою очередь, немаленькое препятствие на пути к реализации такой технологии.

На каком же этапе по факту мы находимся сегодня, говоря о готовности к путешествию к другой звезде, даже ближайшей? Вкратце: на Марсе все еще нет ни одного человека, а на Луне мы не были с 1972 года. Концепция зондов Breakthrough Starshot с 2017 года так и остается концепцией. Если говорить об ученых, то астробиолог Адам Франк из Рочестерского университета (читайте интервью с ним в грядущем выпуске нашего журнала) считает, что к звездам мы вряд ли полетим, но обязательно колонизируем Солнечную систему, если переживем изменение климата. Нам лишь остается ждать и мечтать.

Источник: Naked Science

Читайте также:

– Многомировая интерпретация квантовой механики: как родилась одна из самых смелых идей;

– Десять красивых опытов, которые вы можете провести дома вместе с детьми;

– Альберт Эйнштейн и его уникальное наследие.

Время было и остается одной из самых больших тайн для философов и физиков. Модель блок-вселенной могла бы объяснить то, что мы наблюдаем во Вселенной, и почему мы воспринимаем время именно так, как воспринимаем.

Вы рождаетесь где-то в пространстве-времени. Умираете, опять же, в пространстве-времени. Каждый момент жизни проходит где-то в пространстве-времени. Если вкратце, это и есть модель блок-вселенной.

Согласно так называемой теории блок-вселенной, Вселенная — это гигантский блок, в котором происходит все, что когда-либо и где-либо могло произойти. То есть прошлое, настоящее и будущее существуют одновременно и абсолютно реальны.

Как такое возможно

У блока четыре измерения: три пространственных — например, длина, высота и ширина — и четвертое, временное измерение, или попросту время. Это легче представить, если изобразить блоковую модель мира в качестве трехмерного прямоугольника, или кубоида.

Блок-вселенная, в которой содержится все, что когда-либо происходило и произойдет в любое время и любом месте / © ABC Science

Два измерения этого кубоида — например, высота и ширина — представляют собой три пространственных измерения Вселенной. Третье пространственное измерение в диаграмме сверху не учтено — длина кубоида, — пусть это будет время. У одного края кубоида происходит Большой взрыв. У другого — самый последний момент нашей Вселенной. Назовем это тепловой смертью.

Кубоид наполнен каждым событием, когда-либо произошедшим. Расположение событий внутри кубоида представляет их расположение в пространстве-времени. Все события, включая ваши рождение и смерть, а также этот самый момент, когда вы читаете нашу статью, существуют где-то в этом блоке.

В блок-вселенной время стоит на месте

Порой кажется, что «сегодня» — это настоящее, «вчера» — прошлое, а «завтра» — будущее. Также иногда бывает впечатление, что настоящий момент изменяется — завтра будет казаться, что «завтра» — настоящее, а «вчера» казалось, что вчера было настоящее!

С нашей точки зрения, время течет или идет. Но в модели блок-вселенной время никуда не идет. Другими словами, в блок-вселенной нет конкретного настоящего момента, а моменты «прошлого» и «будущего» относительны.

Задумайтесь над идеей «здесь». Я здесь. Во время чтения этой статьи вы можете сказать себе: «Я здесь». Несмотря на то что ваше «здесь» отличается от «здесь» другого человека.

В рамках модели блок-вселенной говорить о «настоящем» или «сейчас» — то же, что говорить о «здесь».

Предположим, на прошлой неделе вы договорились с другом встретиться в ближайшей кофейне и поболтать за чашечкой отличного капучино, но ваш друг опоздал, а когда он пришел, вы ему сказали: «Наконец-то ты здесь!» В то же время, например, когда-то очень давно Цезарь, возможно, сказал сам себе: «Сейчас я перехожу Рубикон».

Оба этих утверждения верны. Все потому, что разговор о настоящем — или «сейчас» — о месте во времени, в котором вы оказались. Так как мы всегда где-то находимся, все находятся в настоящем, а также в месте, которое называют «здесь».

Согласно точке зрения блок-вселенной, время или временные отношения «раньше, чем» или «позже, чем» существуют. Они справедливы вне зависимости от чьего-либо местонахождения.

Например, динозавр Арт находится раньше, чем пес Бобик. Это отношение между Артом и Бобиком справедливо — вне зависимости от того, находимся мы раньше, чем Арт, или позже, чем Бобик.

Имея в виду все вышесказанное, вполне реально представить, как можно понять идею прошлого и будущего. Так же, как «сейчас» в этой модели определяется время, в котором расположен объект, «прошлое» означает любое время, расположенное раньше этой точки, а «будущее» относится ко всем временам или событиям, расположенным позже местонахождения объекта.

То есть мы можем путешествовать во времени?

Если время — всего лишь еще одно измерение, похожее на пространственные, означает ли это, что мы можем путешествовать во времени?

Если коротко, то да. Но, конечно, все намного сложнее. Путешествовать во времени труднее, чем путешествовать в пространстве. Это может оказаться очень сложно и дорогостояще в плане технологий, так что нельзя сказать, что это нам доступно на практике. Однако это все же возможно — в рамках модели блок-вселенной.

Червоточины, при помощи которых можно перемещаться в пространстве-времени по кратчайшему пути, теоретически возможны в блок-вселенной / © Discerning the Mystery

Нам известно, что движение с очень высокой скоростью приведет к замедлению времени — таким образом мы можем путешествовать в будущее. На скорости, существенно приближенной к скорости света, можно ощутимо переместиться в будущее. Кроме того, теоретически мы знаем, как путешествовать в прошлое. Это можно сделать при помощи червоточин — коротких путей через пространство-время.

Итак, если вы можете путешествовать во времени, можете ли вы изменять прошлое? Нет. Это бы создало противоречия, а противоречий не существует. В модели блок-вселенной прошлое ничем не отличается от будущего или настоящего.

Все относительно: что для вас прошлое, для кого-то другого — будущее. Так что, отправившись в прошлое, вы путешествуете в чье-то будущее. А это значит, что прошлое не будет, по сути, чем-то отличаться от настоящего.

Что произойдет, если вы отправитесь в прошлое в блок-вселенной? Вы выйдете из машины времени и осмотритесь по сторонам, прогуляетесь. Будете общаться с людьми и дышать воздухом. Очевидно, это окажет какое-то влияние на то время, в которое вы прибудете. Вы растопчете нескольких муравьев, будете говорить с людьми из того времени, будете гладить лошадей, кормить ослов и так далее.

Вы будете вести себя в прошлом, по сути, так же, как в настоящем. Однако вы не будете его менять. Точно так же, как съев завтра утром пару бутербродов вместо овсяных хлопьев, вы не измените прошлое, а просто сделаете его таким, какое оно есть: вы не изменяете прошлое, путешествуя в него, а просто делаете его таким, какое оно есть и каким оно было.

Запутались?

Давайте подведем итоги. Что бы вы ни делали завтра, это просто сделает завтра таким, какое оно есть и каким оно было всегда. Что бы вы ни делали в прошлом, вы делаете прошлое таким, какое оно есть и всегда было.

Если вы отправитесь в прошлое, вы являетесь его частью. Но, что важнее, вы всегда были частью прошлого.

События внутри блока находятся там всегда: они не изменяются. Так что, будучи путешественником во времени, вы не просто внезапно появитесь в прошлом. Вы всегда находились в прошлом.

Что бы ни делал путешественник во времени, это не изменит ничего внутри блока. Напротив, что бы ни делал путешественник в любом времени, это делает то время и другие времена такими, какие они есть.

Следовательно, нам известно, что некоторые вещи, которые мы пытались сделать в прошлом, не получились. Мы знаем, что Гитлер пришел к власти в 1930-х, так что нам известно, что если мы из будущего, отправившись в прошлое, попробуем предотвратить это событие, у нас уже ничего не вышло.

Безусловно, идея о блок-вселенной противоречива сама по себе. Но, несмотря на все споры вокруг нее, ее считают одним из наиболее многообещающих подходов, способных примирить космологическое понимание времени с нашими обычными ежедневными переживаниями. Одно можно сказать наверняка: время представляет собой больше, чем кажется на первый взгляд.

Источник: Naked Science

Читайте также:

– Фундаментально ли время во Вселенной;

– Дотянуться рукой до звезд: долетим ли мы до других светил;

– Многомировая интерпретация квантовой механики: как родилась одна из самых смелых идей.

Автовладельцы по всему миру знают: если на улице очень холодно, тем более если мороз, то двигатель любимого авто нужно сначала прогреть. Однако сегодня это уже не имеет отношения к реальности и стало лишь пережитком, сохранившимся со времен карбюраторных двигателей.

Большинство автовладельцев знает, что в самый разгар зимы, прежде чем отправиться на своем автомобиле в путь — в холод и снег, — нужно сначала завести двигатель и дать ему разогреться. Однако, несмотря на распространенное мнение, это никаким образом не продлевает срок службы вашего двигателя. Более того, такое разогревание сокращает его, снимая с цилиндров и поршней двигателя масло.

Если говорить вкратце, то двигатель внутреннего сгорания использует поршни для сжатия смеси воздуха и испаренного топлива внутри цилиндра. Затем сжатая смесь загорается, создавая событие сгорания — небольшой контролируемый взрыв, приводящий двигатель в действие.

Когда ваш двигатель холодный, бензин испаряется не так интенсивно и может не создать правильного соотношения воздуха и испаренного топлива для сгорания. У двигателей с электронной системой впрыска топлива есть датчики, компенсирующие нехватку температуры добавлением большего количества бензина в смесь. Другими словами, когда температура падает ниже нуля, двигатель уже «в курсе» этого и подстраивается под условия. Он продолжает работать таким образом, пока не достигнет температуры примерно в 4,5 градуса Цельсия.

Анимация работы четырехтактного двигателя внутреннего сгорания / © Educypedia

В интервью изданию Business Insider Стивен Чиатти, инженер-механик из Аргоннской национальной лаборатории, специализирующийся на двигателях внутреннего сгорания, отметил, что прогрев двигателя в морозную погоду может стать серьезной проблемой. Все дело в том, что для достижения нужного баланса при низкой температуре в двигатель подается больше топлива, которое в процессе работы может попасть на стенки цилиндра. Бензин, по сути, мощный растворитель и может запросто снять масло со стенок цилиндра, если двигатель работает на холоде продолжительное время.

Двигатель с электронным впрыском топлива 1986 Citroën BX GTi / © Citroën

Состояние таких критически важных компонентов, как поршневые кольца и втулки цилиндра, может серьезно ухудшиться смыванием бензином смазочного масла, не говоря уже о затратах дополнительного топлива, которое расходуется при прогреве. Самый быстрый способ разогреть двигатель — езда. При нормальной работе он нагреется до оптимальной температуры и восстановит баланс между бензином и воздухом. Даже несмотря на то, что теплый воздух, создаваемый сердечником обогревателя, попадает в салон через несколько минут после начала работы, холостой ход сам двигатель практически не нагревает.

Лучшее, что можно сделать, — завести автомобиль, потратить минуту на смахивание снега и льда с окон, дворников и зеркал, сесть за руль и поехать. Если температура воздуха за бортом ниже нуля, удостоверьтесь, что с вашим дефростером все в порядке и он работает как надо, прежде чем выезжать со двора или парковки. Не стоит довольствоваться амбразурой в обледенелом лобовом стекле. Некоторые автомобили — вроде Land Rover — оснащены специальными электрическими нагревательными элементами в ветровом стекле.

Также не следует, сев за руль, сразу вжимать педаль газа в пол, так как это подвергнет ваш двигатель ненужной нагрузке. Для того чтобы он разогрелся в процессе вождения, необходимо от пяти до 15 минут — в зависимости от модели. Так что хотя бы поначалу следует ехать спокойно, никуда не торопясь. На мощных спортивных автомобилях этот процесс часто навязывается при помощи ограничителя оборотов, то есть двигатель не начнет работать на полную, пока не достигнет нужной температуры.

Карбюраторный двигатель Nissan Bluebird 1.8 / © Wikipedia

Разогревание автомобиля перед ездой — устаревшая практика со времен, когда на дорогах царили карбюраторные двигатели. Карбюраторы смешивают бензин с воздухом для получения испаренного топлива, на котором работает двигатель, но у них нет датчиков, контролирующих объем бензина в холодную погоду: они используют механическую систему для временного ограничения поступления воздуха, чтобы смесь была насыщеннее. Это грубый способ настроить соотношение воздуха и бензина. Каждый, кто хоть раз проделывал такое с карбюраторным двигателем, скажет, что после этого ехать нелегко. К тому же, если немного передержать холостой ход и перенасытить смесь, можно запросто запачкать свечи зажигания. Конечно, в итоге более старые автомобили приходится разогревать перед поездкой, иначе они заглохнут. Но популярность карбюраторных двигателей пошла на убыль еще в конце 1980-х.

Компания Volvo проводит испытания в Арктике, чтобы понять, нуждаются ли ее модели в каком-либо разогреве. Вывод однозначный: нет. Согласно представителям Volvo, лучше всего просто дать двигателю несколько секунд, чтобы он набрал необходимое давление масла, тогда поездка пройдет без эксцессов. Хорошее качество и состояние масла имеют решающее значение для защиты двигателя при запуске в холодных условиях.

Возвращаясь к вопросу о том, стоит ли все-таки прогревать двигатель в холодную погоду: если вы не ездите на стареньком авто с карбюраторным двигателем и не хотите тратиться на дополнительный ремонт, то нет, не стоит. Главное, покупайте качественное масло и следите за его состоянием, заменяя, когда необходимо. Стартуйте, усаживайтесь поудобнее, пристегивайтесь и отправляйтесь в путь.

Источник: Naked Science

Читайте также:

– Может ли Вселенная обладать сознанием с точки зрения науки;

– Вселенная всех времен: что такое модель блок-вселенной;

– Фундаментально ли время во Вселенной.

За последние 100 лет физики построили точные и действенные теории о Вселенной — от самого маленького до самого большого. Однако есть масштабы, на которых все эти теории не работают и которые хранят самые большие тайны о законах природы.

Мы привыкли жить в мире крупных, макроскопических вещей. Все, с чем сталкивается обычный человек в течение дня — от чашки кофе с утра до огромного огненного шара в небе под названием Солнце, — вещи, которые мы можем либо видеть, либо осязать. Однако еще в Древней Греции философы, в частности Демокрит и его учитель Левкипп, предположили, что все состоит из мельчайших неделимых частиц — атомов (в переводе с греческого буквально означает «неделимый»).

Со временем был открыт атом, а затем и его свойство, что он вовсе не неделимый, а состоит из ядра и вращающегося вокруг него электрона. Затем выяснилось, что и ядро состоит из протонов и нейтронов. Еще позже были открыты кварки, из которых состоят протоны и нейтроны атомных ядер. Эти миниатюрные частицы называют элементарными. Помимо кварков, среди элементарных частиц есть уже упомянутые электроны, бозоны, нейтрино и фотоны. Все они считаются теми самыми древнегреческими «атомами» — неделимыми.

В 1899 году (в некоторых источниках — в 1900-м) немецкий физик и по совместительству основоположник квантовой теории Макс Планк предложил особую меру измерения — планковские единицы. Это единицы, предназначенные для упрощения определенных алгебраических выражений, присутствующих в теоретической физике, в частности в квантовой механике. В число их входят такие фундаментальные единицы, как планковская масса, планковская температура, планковская длина и планковское время. В этом материале мы рассмотрим планковскую длину и планковское время и попробуем сделать это наиболее понятным способом, без сложных математических выкладок (хотя некоторые формулы нам понадобятся).

Как вы уже знаете, физика занимается изучением не только огромных космических структур вроде галактик и туманностей, но и невероятно маленькими явлениями на атомном и субатомном масштабах. Однако существует еще одна реальность в масштабах, которые намного меньше того, что науке удалось изучать. На этом уровне есть величина, настолько сильно выходящая за рамки традиционного понимания «маленького», что ее тяжело представить. Это планковская длина — она в 1020 раз меньше диаметра ядра атома водорода. Предполагается (или, точнее сказать, подозревается), что именно на этом уровне формируется «пена» пространства-времени. Чтобы осознать, о какой величине идет речь, можно заглянуть в анимацию «Масштаб Вселенной» по этой ссылке.

И все же о каких размерах идет речь? Планковская длина составляет всего 1,616 х 10-35 метра. Вычислить ее можно при помощи уравнения, включающего в себя целых три фундаментальные константы — постоянную Планка (6,6261 х 10-34), скорость света в вакууме (2,29979 х 108 м/с) и гравитационную постоянную (6,6738 х 10-11):

lP = √ħG/c3

Впервые Макс Планк пришел к этой примечательной единице после работы над излучением черного тела и квантовой механики. Вероятно, вы слышали, что это самая малая возможная длина.

Тут, как и в случае с древнегреческой концепцией атома, можно сказать: «Конечно, если у меня есть некая длина и я разделяю ее пополам, а затем повторяю это снова и снова, я буду получать все меньшие и меньшие значения». Однако мы говорим о масштабах, на которых физика уже не способна делать то же, что и математика. Один из самых ярких примеров таких невозможностей — движение со сверхсветовой скоростью. То есть на бумаге вы можете применить к массе силу и ускорить ее до скорости света и выше, но нам известно, что в природе это попросту физически невозможно, поскольку масса объекта (а значит, и энергия, необходимая для его ускорения) возрастает бесконечно. Получается, мы не способны осуществить в реальности все, что можем сделать на бумаге.

Теория струн предсказывает существование струн, составляющих все элементарные частицы, именно в масштабах планковской длины / © Universe Review

Итак, каким образом такая малая величина вписывается в физику? Если две частицы разделены планковской длиной или еще меньшим расстоянием, то невозможно определить позиции каждой из них. Более того, любые эффекты квантовой гравитации на этом масштабе (если они вообще есть) неизвестны науке, так как там само пространство не определено должным образом. В некотором смысле можно сказать: даже если бы мы разработали методы измерений, способные «заглянуть» в эти масштабы, мы никогда не смогли бы измерить что-либо меньшее, вне зависимости от дальнейшего совершенствования наших методов и оборудования.

Согласно стандартной космологической модели Вселенная родилась в результате Большого взрыва, начавшегося в бесконечно плотной точке. Особенно интересно то, что физики и космологи не имеют ни малейшего понятия, какие законы физики господствовали во Вселенной, прежде чем она превысила по своим размерам планковскую длину, так как еще нет подтвержденной теории квантовой гравитации. Тем не менее эта единица оказалась полезной во множестве разных уравнений, которые помогли вычислить и исследовать некоторые из самых главных тайн Вселенной.

Например, планковская длина — ключевой компонент в уравнении Бекенштейна и Хокинга для расчета энтропии черной дыры. Струнные теоретики считают, что именно на этом масштабе существуют «вибрирующие» струны, из которых состоят элементарные частицы Стандартной модели. Вне зависимости от того, верна теория струн или нет, с уверенностью можно сказать одно: в поиске объединенной теории всего понимание планковской длины и связанной с ней физики сыграет ключевую роль.

Самые первые моменты существования Вселенной в космологии называют планковской эпохой / © University of Illinois

А что насчет планковского времени? Если в двух словах, то планковское время — это время, за которое свет в вакууме проходит планковскую длину. Следовательно, эти две величины связаны между собой. Любопытно, что для вычисления планковского времени необходимы постоянная Планка, гравитационная постоянная и скорость света в вакууме. Точное значение планковского времени — 5,391 х 10-44 секунд, а вычисляется оно по формуле:

tP = √ħG/c5

Планковское время также называют квантом времени — самым малым значением времени, имеющим какое-то фактическое значение. Меньшие значения времени не имеют никакого смысла. Возвращаясь к теоретическим гипотезам, струнные теоретики предполагают, что струны размером в планковскую длину вибрируют с периодичностью, соответствующей планковскому времени. В 2003 году при анализе снимков Deep Field с телескопа «Хаббл» некоторые ученые высказали предположения, что если бы на планковском масштабе присутствовали флуктуации пространства-времени, то изображения очень далеких объектов были бы размытыми. Снимки «Хаббла», как они утверждали, были слишком точными, что, по мнению специалистов, ставило под сомнение концепцию планковских масштабов. Другие представители научного сообщества не согласились с этим предположением, отметив, что такие флуктуации были бы слишком малы, чтобы их можно было наблюдать. Кроме того, было высказано предположение, что ожидаемая размытость была устранена большими размерами объектов на снимках.

Снимок Hubble Ultra-Deep Field / © NASA/ESA/R. THOMPSON

Итак, планковская длина и связанное с ней планковское время определяют масштабы, на которых современные физические теории перестают работать. Вся геометрия пространства-времени, предсказанная Общей теорией относительности, перестает иметь всякий смысл. Эти масштабы хранят еще неоткрытую теорию, объединяющую Общую теорию относительности и квантовую механику, которая сможет наиболее полно описать законы физики. В сущности говоря, именно по этой причине современные описания развития Вселенной начинаются только спустя 5,391 х 10-44 секунд после Большого взрыва, когда Вселенная была размером 1,616 х 10-35 метров.

Источник: Naked Science

Читайте также:

– Стоит ли прогревать двигатель в холодную погоду;

– Россия зарегистрировала вакцину против коронавируса «Спутник-лайт»;

– 10 поразительных космических событий, запечатленных на камеру.