14

Атом. Документальный сериал BBC

В тему к посту https://pikabu.ru/story/yeksperiment_v_sfere_kvantovoy_fizik...


о возможности отсутствия объективной реальности, очень рекомендую посмотреть документальный мини сериал BBC Атом. Сериал очень короткий всего 3 серии, но действительно интересный, в сравнительно доступной форме повествует о фундаментальных открытиях, и поколениях людей, способных по новому взглянуть на привычные вещи, и не боявшихся бросить вызов научному сообществу.



https://www.kinopoisk.ru/film/atom-2007-471988/

Атом. Документальный сериал BBC Наука, Сериалы, BBC, Атом, Квантовая физика, Альберт Эйнштейн, Бор, Шредингер

Дубликаты не найдены

Отредактировано dirOne 1 год назад
+6

Теги собака набирала ваша?

раскрыть ветку 1
+1

пардон когда нажал "добавить пост", включилась заготовка от предыдущего, не до конца отредактировал. Месье @Zhas940 благодарствую!

+3
Теги охуенные!
+3

Дети девушки поцелуй атом

+2

Ну и кто там бросает вызов научному сообществу? Можно в двух словах?

раскрыть ветку 3
0

Можно. Все худо бедно слышали о Эйнштейне, но мало кто знает чем в действительности знаменит к примеру Нильс Бор, кроме того Дирак и Шрёдингер. Просто если начать, тезисно расписывать, то это уже будет спойлер.

раскрыть ветку 2
+1

И какие вызовы они бросали? Они были совершенно в рамках современной им науки, просто активно двигали ее вперед своими новыми идеями.


Обычно фразу "бросает вызов научному сообществу" используют при описании всяких мошенников типа Гаряева, Петрика и прочей швали.

раскрыть ветку 1
+1
Классный фильм, подтверждаю👍
0
Пошла какая-то новая волна выкладывать свои любимые сериалы с мини-обзором. Это никому не интересно- таких обзорщиков просто огромная свалка на Ютубе. Автор, одумайся! Не вступай на эту скользкую дорожку!
раскрыть ветку 2
+2

Оставить! пролистывать гору не смешных, не интересных котов значит норма, а поделиться годнотой это скользкий путь? это Вы одумайтесь любезнейший.

раскрыть ветку 1
+3

Все верно. Может кто то и не видел, но ищет что то подобное. Очень замечательная серия, уже видел, но наверное стоит пересмотреть.

Похожие посты
211

От моста Эйнштейна-Розена до трубы Красникова. Сложности «Кротовых нор»

"Кротовые норы" (английский эквивалент названия – wormholes, или червоточины) – самые интригующие объекты Вселенной, о существовании которых спорят ученые. Это конфигурации пространства-времени в виде своеобразных тоннелей между удаленными областями нашей Вселенной или даже между разными вселенными.

В новом ролике астроном Кирилл Масленников расскажет об этом странном явлении, о том как развивалось представление ученых о «кротовых норах» и какую теорию выдвинул Сергей Красников.

Для тех кто интересовался этой темой: да, в ролике будет классический пример с листком бумаги, но будет и что-то новое, например несколько слов о трубе Красникова.


Содержание ролика:

01:00 Автор названия «Wormhole»

01:50 Сильный и слабый антропный принцип

04:25 Вся Вселенная на бумаге

05:58 Мост Эйнштейна-Розена, 1935 г. Нарушение принципа причинности.

06:25 Проходимые и непроходимые кротовые норы

07:16 Доказательство Сергея Красникова и подтверждение путешествия во времени.

08:15 Как можно наблюдать «кротовую нору».

906

Бор в гифках

Реакция чистого бора с литием при нагревании смеси

Бор в гифках Гифка, Химия, Эксперимент, Огонь, Взрыв, Бор, Длиннопост, Наука

Взрыв смеси декаборана и бертолетовой соли от механического воздействия

Бор в гифках Гифка, Химия, Эксперимент, Огонь, Взрыв, Бор, Длиннопост, Наука

Взрыв от реакции декаборана с азотной кислотой

Бор в гифках Гифка, Химия, Эксперимент, Огонь, Взрыв, Бор, Длиннопост, Наука

Возгорание в кислороде декоборана, растворённого в сероуглероде

Бор в гифках Гифка, Химия, Эксперимент, Огонь, Взрыв, Бор, Длиннопост, Наука

Горение декаборана в жидком кислороде

Бор в гифках Гифка, Химия, Эксперимент, Огонь, Взрыв, Бор, Длиннопост, Наука

Реакция тетрагидридобората натрия с тетрахлоридом олова

Бор в гифках Гифка, Химия, Эксперимент, Огонь, Взрыв, Бор, Длиннопост, Наука

Реакция тетрагидридобората калия с серной кислотой

Бор в гифках Гифка, Химия, Эксперимент, Огонь, Взрыв, Бор, Длиннопост, Наука

Горение борной кислоты в метаноле

Бор в гифках Гифка, Химия, Эксперимент, Огонь, Взрыв, Бор, Длиннопост, Наука

Предыдущие посты серии:

Литий. Углерод. Фтор. Натрий. Магний. Алюминий. Кремний. Фосфор. Сера. Калий. Кальций. Титан. Хром. Марганец. Железо. Кобальт. Никель. Медь. Цинк. Галлий. Рубидий. Стронций. Серебро. Олово. Цезий. Барий. Вольфрам. Золото. Ртуть. Свинец. Висмут.

Показать полностью 5
2904

«Сейчас таких не делают». Потрясающая короткометражка с Вициным о теории относительности

А вы знаете, что в СССР снимали крутейшие научно-популярные фильмы? В одном из них сыграл Георгий Вицин. И этот фильм – шедевр.

«Сейчас таких не делают». Потрясающая короткометражка с Вициным о теории относительности Наука, Научпоп, СССР, Сделано в СССР, Короткометражка, YouTube, Альберт Эйнштейн, Классика, Длиннопост

Фильм идет 20 минут и пролетает на одном дыхании.
Завязка.

В купе поезда, идущего в Новосибирск, едет ученая-физик с попутчиками. И нет, они не устраивает битву за нижнюю полку.
Зрителю предстоит познакомиться с теорией относительности Альберта Эйнштейна, изложенной в игровой манере.
Мужчины едут сниматься в кино, им предстоит сыграть ученых и академиков. Вот только они не знают простейших вещей. Именно этим их стыдит ученая-физик.
И они ввязываются в интересную дискуссию.
Не все попутчики поймут, о чем идет речь. Некоторые даже уснут.

Изложение теории относительности простое и доступное. Автор фильма пытается изложить сложную научную концепцию так, чтобы ее понял даже ребенок.
А кто теорию относительности знает? Пять с половиной человек во всем мире?

«Сейчас таких не делают». Потрясающая короткометражка с Вициным о теории относительности Наука, Научпоп, СССР, Сделано в СССР, Короткометражка, YouTube, Альберт Эйнштейн, Классика, Длиннопост

Вицин играет потрясающе. Его персонаж не боится сказать, что он не понимает теорию относительности. И не собирается притворятся.
Повествование разбавлено мультфильмами. С их помощью авторы иллюстрируют основные постулаты СТО (специальной теории относительности).
Именно специальную теорию относительности и будут объяснять в короткометражке.

«Сейчас таких не делают». Потрясающая короткометражка с Вициным о теории относительности Наука, Научпоп, СССР, Сделано в СССР, Короткометражка, YouTube, Альберт Эйнштейн, Классика, Длиннопост

Жалко, что сразу не сняли такой же фильм про ОТО (общую теорию относительности).
Зрители отмечают игру ученой-физика Аллы Демидовой. С точки зрения некоторых, она слишком высокомерна.
Словно насмехается над людьми, которые не так хороши в физике, как она.
Если вы думаете, что старина Эйнштейн считал, что «все в мире относительно», значит вам непременно надо посмотреть этот фильм и повысить свои знания.
Ведь именно этого он никогда не говорил.

https://youtu.be/rt7T6Tu6-Xo
P.S также ссылка буде продублирована в комментариях

Показать полностью 2
623

Три миллиона долларов получили ученые за фото

Три миллиона долларов получили ученые за фото Квантовая физика, Черная дыра, Прорыв, Наука

Коллективу из более чем 300 ученых со всего мира присудили премию "За прорыв в области физики" за создание первого изображения черной дыры. Денежный эквивалент награды, которую называют "научным Оскаром", составляет $3 млн.

Награду присудили "за первое изображение супермассивной черной дыры, сделанной с помощью объединения телескопов размером с Землю". 3 миллиона долларов разделят 347 ученых, входящих в совместный проект Event Horizon Telescope (Телескоп горизонта событий). Снимок ученые показали на пресс-конференции 10 апреля 2019 года. Чтобы описать свою работу, им понадобилось опубликовать на страницах The Astrophysical Journal Letters шесть статей.


Чтобы сфотографировать объект, который находится в центре галактики М87 в созвездии Дева, ученые объединили в одну сеть восемь радиотелескопов на четырех континентах. Правда, это не фотография в привычном смысле: на снимке видна только тень объекта.


Ученые проводили наблюдения в течение нескольких недель весной 2017-го и 2018 годов. Суммарный объем данных, который передавали ученые для того, чтобы создать снимок, исчислялся петабайтами.


Кроме премии в области фундаментальной физики стали известны обладатели и других наград семейства Breakthrough Prize. "За прорыв в области математики" наградят американского математика российского происхождения Алекса Эскина, а "За прорыв в области медицины" — американского генетика Джеффри Фридмана, немецкого биохимика Франца-Ульриха Хартля, американского биолога Артура Хорвича, американского физиолога Дэвида Джулиуса и британского нейробиолога Вирджинию Мэн-Йи Ли.


Церемония награждения состоится 3 ноября. Она пройдет в Маунтин-Вью (Калифорния).


Премию The Breakthrough Prize учредил в 2012 году российский предприниматель Юрий Мильнер. Первой появилась премия "За прорыв в фундаментальной физике", в 2013 году к числу учредителей награды присоединился основатель Facebook Марк Цукерберг, его жена Присцилла Чан, один из основателей Google Сергей Брин и Энн Вожицки, основатель компании 23andMe, которая специализируется на персонализированных генетических тестах. Номинировать ученых на каждую из наград может любой желающий через сайт премии. Награда вручается ежегодно.

ИСТОЧНИК

Показать полностью
431

Разгадан величайший парадокс квантовой механики

Разгадан величайший парадокс квантовой механики Физика, Квантовая физика, Парадокс, Наука, Ученые, Китай, Квантовая механика, Открытие

Китайские ученые успешно проверили гипотезу, называемую квантовым дарвинизмом, которая объясняет трудноразрешимые противоречия между квантовой механикой и классической физикой, в том числе парадокс кота Шредингера. Исследователи протестировали одно из основных положений концепции, согласно которому одно из состояний квантовой системы многократно «отпечатывается» в окружающей среде, с которой эта система взаимодействует. Об этом сообщает издание Science Alert.


Для объяснения, как возникает классическая физика, исследователи предположили существование особенно устойчивых к декогеренции состояний, называемых состоянием указателя (pointer states). Конкретное местоположение частицы или ее скорость, значение ее спина или поляризация могут быть зафиксированы как устойчивое положение стрелки на измерительном устройстве. Иными словами, взаимодействие с окружением разрушает одни состояния, а другие оставляет, например, положение частицы. Это называется суперселекцией, индуцированной средой.

Согласно второму условию квантового дарвинизма, способность человека наблюдать какое-либо свойство зависит от того, насколько хорошо оно «отпечатано» в окружающей среде. Ученые подсчитали, что частица пыли в один микрометр за одну микросекунду «отпечатается» в фотонах около ста миллионов раз, что и обуславливает ее классические свойства. Разные наблюдатели видят пылинку в одном и том же месте благодаря «копированию» информации о наиболее устойчивом состоянии (в данном случае местоположении).


Ученые создали квантовую систему (фотон) в искусственной среде, состоящей всего из нескольких частиц (других фотонов). Согласно предсказанию квантового дарвинизма, наблюдая только за средой, можно получить всю информацию о классическом поведении частицы. Результаты проверки этого положения показали совместимость наблюдаемых свойств с теорией. Однако для доказательства последней необходимы дальнейшие исследования.


Декогеренцией называют процесс, когда квантовая система, которая находится в состоянии суперпозиции (ее альтернативные состояния наложены друг на друга), начинает проявлять классические свойства. Именно поэтому кот Шредингера, который, согласно мысленному эксперименту, является одновременно живым и мертвым, при открытии коробки оказывается лишь в одном из двух альтернативных состояний. Квантовая система запутывается с окружающей средой, взаимодействуя с огромным числом атомов, в результате чего ее состояния прекращают быть наложенными друг на друга. Если окружающая среда состоит из миллиарда атомов, то декогеренция происходит почти мгновенно, а кот не может быть одновременно живым и мертвым на отрезке времени, который поддается измерению.

Так себе источник: https://m.lenta.ru/news/2019/07/25/quantum/amp/

Показать полностью
1723

Опубликован первый в истории снимок квантовой запутанности

Ученые из Университета Глазго (Шотландия) сообщили об уникальном эксперименте, во время которого им удалось запечатлеть на снимке квантовую запутанность. Их работа опубликована в журнале Science Advances.

Опубликован первый в истории снимок квантовой запутанности Квантовая физика, Квантовая запутанность, Ученые, Наука
Опубликован первый в истории снимок квантовой запутанности Квантовая физика, Квантовая запутанность, Ученые, Наука

Квантовая запутанность возникает в тот момент, когда две частицы становятся неразрывно связанными, — и то, что происходит с одной, сразу же влияет на другую, несмотря на расстояние между ними. Это явление столь странное, что еще великий физик-теоретик XX века Альберт Эйнштейн называл его «жутким действием на расстоянии».

В ходе эксперимента команда физиков создала систему, которая взорвала поток запутанных фотонов — элементарных частиц света. При создании фото ученые расщепили запутанные фотоны и пропустили один луч через кристалл бета-борат бария, вызывая четыре фазовых перехода.

Камера запечатлела момент, когда обе частицы сместились одинаково, хотя были разделены, тем самым наглядно подтвердив существование квантовой запутанности и нарушив неравенство Бэлла. Строго говоря, снимок составлен из нескольких изображений фотонов, переживающих серию фазовых переходов.


«Наш результат открывает путь к новым методам квантовой визуализации», — написали ученые.

Источник: https://advances.sciencemag.org/content/5/7/eaaw2563

Показать полностью
742

Физика

Физика Физика, Аристотель, Галилео, Ньютон, Квантовая физика, Теория относительности, Учебник, Альберт Эйнштейн

Аристотель сказал кучу неправильных вещей. Галилей и Ньютон все починили. Потом Эйнштейн снова все сломал. Теперь мы почти все поняли, кроме маленьких вещей, больших вещей, горячих вещей, холодных вещей, быстрых вещей, тяжелых вещей, темных вещей, турбулентности, и понятия времени.

1272

Как выглядит атом?

Неизвестно, кто впервые задумался над тем, что если пилить материю на мелкие части неограниченно долго, то рано или поздно дойдёшь до мельчайшей неделимой частицы. Знаем мы лишь то, что был один Древний грек по имени Демокрит, который в свою защиту на судебном процессе по поводу растраты наследства читал отрывки из своего произведения «Мирострой», за что был почему-то оправдан. Суд посчитал, что деньги были потрачены не зря. Во всяком случае, именно ему мы обязаны тем, что та самая мельчайшая частица теперь называется «атом» (ἄτομος по-гречески «неделимый»).


Вопрос оставался чисто философским ещё 22 столетия, пока в 1803 году англичанин Джон Дальтон, не заметил, что расход вещества в химических реакциях всегда кратен целым числам («Кислород может соединяться с определённым количеством азота, или уже с удвоенным таким же, но не может быть какого-либо промежуточного значения количества вещества»), что свидетельствовало о том, что всё состоит из мельчайших неделимых кусочков – атомов, причём, он же первый показал, что атомы разных элементов имеют разный вес.


В 19 веке не было телевизора, поэтому люди старательно пытались его изобрести, для этого они занимались странными вещами – они откачивали воздух из стеклянной трубки с запаянными внутрь металлическими пластинами, затем пропускали по ним электричество. Разреженный газ в трубке начинал светиться. Долго думали, что бы это значило. Кто-то говорил, что это «лучистая материя», кто-то – «эфирные волны»…

Как выглядит атом? Наука, Квантовая физика, Атом, История науки, Научпоп, Длиннопост

Так бы и спорили, пока в 1897 году ещё один англичанин Джозеф Томсон не догадался поставить рядом магнит, и не увидел, что луч отклоняется. Он прикинул, какой массой должна обладать частица, отклоняющаяся на заданное расстояние при известной силе магнита. Оказалось, что она весит в ~1800 раз меньше, чем масса легчайшего известного атома – водорода. Так был открыт электрон – первая субатомная частица. Разумеется, слово атом (неделимый, ха!) менять уже не стали.


Томсон предложил идею сливового пудинга – есть положительно заряженное что-то, а в него понатыканы открытые им электроны:

Как выглядит атом? Наука, Квантовая физика, Атом, История науки, Научпоп, Длиннопост

Тем временем в Германии…


Картинка в первой лучевой трубке (ага, телевизоре) была «не ахти», но это всё равно было лучше, чем ничего, рассудил немец Вильгельм Конрад Рентген, и подставил под катодные лучи руку своего знакомого, получив первый в мире рентгеновский снимок:

Как выглядит атом? Наука, Квантовая физика, Атом, История науки, Научпоп, Длиннопост

Рентген позанимался новой игрушкой год, да и забросил. Интересующимся он отвечал: «Я уже всё написал (про Х-лучи), не тратьте зря время».


Но француз Антуан Анри Беккерель не унимался. Ему пришла в голову мысль: не сопровождается ли всякая люминесценция рентгеновскими лучами? Для проверки своей догадки он взял несколько соединений, в том числе одну из солей урана, фосфоресцирующую жёлто-зелёным светом. Осветив её солнечным светом, он завернул соль в чёрную бумагу и положил в тёмном шкафу на фотопластинку, тоже завёрнутую в чёрную бумагу. Через некоторое время, проявив пластинку, Беккерель действительно увидел изображение куска соли. Но люминесцентное излучение не могло пройти через чёрную бумагу, и только рентгеновские лучи могли в этих условиях засветить пластинку. Беккерель повторил опыт несколько раз и с одинаковым успехом.


2 марта 1896 Беккерель доложил об этом открытии на заседании Парижской Академии наук, озаглавив свою работу «О невидимой радиации, производимой фосфоресцирующими телами».


«Хм, а это занятно», подумал английский новозеландец (или новозеландский англичанин) Эрнест Резерфорд (по прозвищу «Крокодил», нет, правда, так его называл советский физик Пётр Капица, который у него работал), подумал, да и пропустил радиоактивный поток через магнитное поле:

Как выглядит атом? Наука, Квантовая физика, Атом, История науки, Научпоп, Длиннопост

1 — радиоактивный препарат, 2 — свинцовый цилиндр, 3 — фотопластинка.


На фотографии он увидел, что пучок распадался на три части. Две составляющие первичного излучения отклонялись в противоположные стороны, что указывало на наличие у них зарядов противоположных знаков. Третья составляющая сохраняла прямолинейность распространения. Излучение, обладающее положительным зарядом, получило название альфа-лучи, отрицательным — бета-лучи, нейтральным — гамма-лучи. Но это сейчас не важно. Важно то, что, помимо всего прочего, он дал позабавиться своим лаборантам Эрнсту Марсдену и Хансу Гейгеру (тому самому, которым ещё счётчик назвали) с золотой фольгой, и вот что получилось:

Как выглядит атом? Наука, Квантовая физика, Атом, История науки, Научпоп, Длиннопост

Ждали, что альфа-частицы будут беспрепятственно проходить сквозь фольгу, однако они то и дело отскакивали. Необъяснимое, количество альфа-частиц рассеивалось на большие углы, что свидетельствовало о том, что центр рассеяния имеет небольшие размеры, в нём сосредоточен значительный электрический заряд и масса атома. Это неспроста, подумал Резерфорд, и начал считать. Получилось, что внутри атома электроны, стало быть, не плавают в положительно заряженном тумане, а болтаются вокруг крохотного ядра. Это было в 1913 году.


Резерфорд продолжал опыты и к 1919 году, стреляя альфа-частицами в воздух, смог доказать, что так или иначе, ядро атома водорода присутствует во всех других атомах. Это была первый задокументированный случай в истории ядерной реакции, проведённой человеком. Поскольку в воздухе полно азота, альфа-частица попадала в атом азота, превращая его в атом кислорода 17. Замечательным было то, что от удара из атома вылетало ещё и ядро атома водорода, который назвали протон (греч. πρῶτος — первый, основной).


¹⁴N + α → ¹⁷O + p


Ну, и именно благодаря Резерфорду мы теперь имеем вот это:

Как выглядит атом? Наука, Квантовая физика, Атом, История науки, Научпоп, Длиннопост

Иначе говоря «Планетарная модель атома», которая устарела, не успев появиться на свет. Но и теперь, спустя 100 с лишним лет, когда кому-то надо нарисовать атом, рисуют вот эти вот три овальчика. В этой модели вокруг центрального и относительно маленького положительно-заряженного ядра подобно планетам вращались отрицательно-заряженные электроны.


Но что-то по-прежнему не сходилось. Атомы имели нейтральный электрический заряд, а если просто сложить массы протонов так, чтобы их заряд уравновешивал заряд электронов, то атомы должны были быть гораздо легче. Это не соотносилось с атомными весами элементов, которые были известны уже под сотню лет, со времён Дальтона.


Интрига тянулась до 1932 года, когда англичанин Джеймс Чедвик подтвердил существование последней составляющей атома – нейтрона, но это уже совсем другая история.


Вообще сам Резерфорд понимал, что не всё так гладко с его моделью. Если б всё было так, то непонятно, почему электрон не падает на ядро, ведь, двигаясь по «орбите» (а это движение с ускорением), электрон должен был терять кинетическую энергию и испускать фотоны…


Тут нужно сказать, что незадолго до этого момента Макс Планк наделал много шума со своими квантами. Он предположил, что свет (электромагнитное излучение) может передаваться не как угодно, а лишь определёнными порциями «квантами». Так он придумал константу имени себя h, которая связывала энергию световой частицы (фотона) с его частотой. Заметили? У частицы появилась частота, как у волны. Ну, и как бы намекнул, что фотон – это и частица и волна одновременно.


На сцене появляется ещё один человек – Нильс Бор, сын банкира, брат серебряного финалиста сборной Дании по футболу на Олимпиаде 1908 г., да и сам футболист. Его рассуждения были просты – надо не отрицать очевидное, а смириться с ним. Раз атом стабилен, значит, электроны, находясь на определённых «орбитах», стабильны и не излучают.

Как выглядит атом? Наука, Квантовая физика, Атом, История науки, Научпоп, Длиннопост

Слева свет беспрепятственно попал на призму и разделился на непрерывный спектр. Справа сверху свет проходит сквозь облако газа, и спектр получился с тёмными полосками (часть световых волн была поглощена). Снизу газ уже не подсвечивается, по мере того, как газ остывает, мы увидим отдельные цветные полоски – это фотоны, которые излучает остывающий газ. Думаю, все видели, как светится нагретый кусок металла, здесь природа такая же.


Ещё покрутив туда-сюда формулы, Бор так же обнаружил, что электроны могут иметь только такую энергию, при которой их момент импульса равен только целому числу констант Планка. То есть, рассудил Бор, электрон может иметь только определённые, «разрешённые» уровни энергий. Если электрон встречается с фотоном нужной энергии (с нужной длиной волны), он сможет его поглотить и перескочить «вверх» на следующий уровень, а если энергии будет чуть больше или чуть меньше, то ничего не произойдёт. И наоборот, поскольку электрон может перескочить только на «разрешённый» уровень, значит, и отдать он должен фотон лишь определённой энергии (частоты):

Как выглядит атом? Наука, Квантовая физика, Атом, История науки, Научпоп, Длиннопост

Если посмотреть на спектры эмиссии и поглощения водорода, можно будет рассчитать уровни энергии для всех возможных переходов с уровня на уровень для любого атома. Внизу на картинке – пример с водородом:

Как выглядит атом? Наука, Квантовая физика, Атом, История науки, Научпоп, Длиннопост

Модель Бора отличалась от модели Резерфорда лишь «закреплением» определённых «разрешённых уровней возбуждения, однако объяснить природу подобных запретов она не смогла. Не была эта модель и универсальной: для атомов, похожих на водород, она ещё могла предсказать их строение, которое соотносилась с экспериментальными данными, однако для других атомов, предсказания по модели Бора серьёзно отличались от данных, полученных на спектрометре. А разгадка одна – Бор пользовался классической теорией Максвелла, и не догадался применить квантование на массивные частицы (так как это сделал Планк для фотонов – частиц, не имеющих массы)…


А вот француз Луи Де Бройль смог!


И вот, что он придумал – он сказал, «пусть электрон тоже будет волной»! Тогда получается всё просто, никто электронам ничего не разрешает и не запрещает, просто на «орбите» должно вместиться целое число волн:

Как выглядит атом? Наука, Квантовая физика, Атом, История науки, Научпоп, Длиннопост

От Де Бройля действительно потребовались чудеса нестандартного мышления, чтобы в то время приписать волновые свойства электрону – явно частице, имеющей массу и заряд. Но и его модель атома страдала той же проблемой – почему отрицательный электрон просто не «падает» на положительное ядро? В рамках классического механики, подобное движение по «орбите» непременно должно было заставить электроны отдать всю свою энергию и упасть.


Ответ стал очевидным в 1926 году для австрийца Эрвина Шрёдингера – наверное, этого не происходит потому, что никаких «орбит» не существует, а электроны не вращаются! Если электроны – это волны, причём такие, которые могут «квантоваться», то есть существовать лишь определёнными «порциями», то почему бы нам не воспринимать вообще ВСЕ известные частицы как волны?


Раз так, нам понадобится какое-то новое уравнение вместо уравнений Ньютона, которое смогло бы помочь предсказать их поведение. Что-то вроде уравнений Максвелла, только для всех частиц!

Мы назовём нашу волновую функцию ψ Мы возьмём полную энергию частицы H, которую назовём Гамильтониан (Hamiltonian) и посмотрим, как она изменяется за время t:

Как выглядит атом? Наука, Квантовая физика, Атом, История науки, Научпоп, Длиннопост

Это уравнение будет содержать все волновые формы частицы. Собственно, это и есть знаменитое уравнение Шрёдингера в его наиболее общей форме.


Внимание, ОБМАН! Картинка с волнистыми траекториями не отражает действительное положение вещей и всё сильно упрощает. Никаких волнистых траекторий электрон на самом деле не описывает. А что же тогда «волнуется», что это за волны такие?


На что немец Макс Борн в том же 1926 году со всей ответственностью заявил: это волны вероятности! Вероятность нахождения электрона в том или ином месте. Здесь необходимо вспомнить отца квантовой механики Вернера Гейзенберга и его принцип неопределённости (ссылка на пост про него) – если вы знаете импульс частицы (куда она летит), вы не знаете, где она находится, если же вы знаете её месторасположение, вы не знаете её импульса. Все промежуточные состояния можно оценить только с определённой ВЕРОЯТНОСТЬЮ.


В конечном счёте мы приходим к неутешительному выводу, атом может выглядеть практически как угодно. На рисунке ниже показаны все возможные конфигурации нахождения электрона в простейшем атоме водорода. Более ярким цветом выделены области, где вы с наибольшей вероятностью сможете найти электрон, однако это не значит, что он там есть.

Как выглядит атом? Наука, Квантовая физика, Атом, История науки, Научпоп, Длиннопост
Показать полностью 12
1441

Какой формы Вселенная?

Тысячи лет назад люди были убеждены, что плоская Земля — это центр Вселенной, а небесный свод — это твёрдая полусфера. Сегодня очевидно, что это не так, но учёные до сих пор не определили форму нашей Вселенной! Есть лишь предположения: она может быть как бесконечной, так и иметь замысловатую форму и даже… быть конечной!

Какой формы Вселенная? Наука, Космос, Вселенная, Математика, Геометрия, Альберт Эйнштейн, Человек наук, Видео, Длиннопост

Подробно о геометрии мы поговорим когда-нибудь потом. А пока, порассуждаем о конечности Вселенной и о том, как мы могли бы это доказать


Разумеется, конечность не предполагает наличия у космоса края, в который можно сделать тык. Например, поверхность нашей планеты — конечна, но края, если по ней ходить нет: выйти за пределы сферы, перемещаясь по ней не получится. Ага, так можно предположить первый способ доказательства конечности Вселенной!

Обойти космос вокруг

Можно отправить космонавта лететь в одном направлении точно по прямой. Если после долгого полёта ракета вернётся в ту же точку при том, что она никуда не отклонялась, станет ясно: наша Вселенная конечна!

Думать о таком немного больно для мозга. Поэтому давайте понизим размерность наших рассуждений и будем говорить не о привычном нам 3-мерном мире, а о 2-мерном измерении. Например, таком, в котором живёт Пакман!

Какой формы Вселенная? Наука, Космос, Вселенная, Математика, Геометрия, Альберт Эйнштейн, Человек наук, Видео, Длиннопост

Вселенная Пакмана действительно конечна: если он перейдёт за левый край, он выйдет справа. Для взгляда из трёхмерного мира перемещения Пакмана просты, как waka-waka, но для самого существа осознать конечность его мира было бы непросто! Во-первых, потому что за ним бегает толпа призраков, а во-вторых, представьте взгляд на игровую поверхность с его стороны. Он не видит свою телепортацию на другую сторону доски, для него это выглядит, как постоянное движение вперёд. Для самого Пакмана это бесконечный мир с кучей стен и множеством комнат с призраками!

Какой формы Вселенная? Наука, Космос, Вселенная, Математика, Геометрия, Альберт Эйнштейн, Человек наук, Видео, Длиннопост

Опять же, мысля в 3D, легко понять, какую форму на самом деле имеет мир Пакмана — это цилиндр. Чуть посложнее форма мира в игре «Змейка». Возьмите лист бумаги, соедините его верх и низ, а затем боковые стороны. Тогда легко понять, что змейка старается не укусить свой хвост на поверхности бублика — тора

Какой формы Вселенная? Наука, Космос, Вселенная, Математика, Геометрия, Альберт Эйнштейн, Человек наук, Видео, Длиннопост

Так почему бы и нашей Вселенной не быть какой-нибудь конечной формы? Например, четырёхмерного тора? Вот так выглядят его проекции на трёхмерное пространство

Ладно, мы договорились не делать мозгу больно :) Как же ещё можно было бы доказать конечность Вселенной, не обходя её целиком?


Увидеть непривычную геометрию

Сумма углов в треугольнике равна 180 градусам, а отношение длины окружности к её диаметру — есть число Пи. Это кажется нам верным и очевидным, но даже в нашем мире это не всегда так

Представьте себя стоящим на полюсе нашей планеты. Пройдя по прямой до экватора и повернув на 90 градусов, вы начали бы шагать вдоль него. Прогуляйтесь вдоль экватора, вновь поверните на 90 градусов к полюсу, с которого начинали и двигайтесь к нему. Вы вернётесь в точку старта. Движение происходило по треугольнику, верно? Три прямые линии движения. Но cумма углов в треугольнике будет больше 180 градусов!

Какой формы Вселенная? Наука, Космос, Вселенная, Математика, Геометрия, Альберт Эйнштейн, Человек наук, Видео, Длиннопост

Вывести привычное нам со школы правило не смогли бы в своих мирах и Пакман со змейкой. А если поверхность изогнута в другую сторону (не выпукла, а словно бы вогнута, как последняя фигура на 1 картинке), то сумма углов треугольника будет меньше 180 градусов. Так точно измерив углы между тремя далёкими точками в нашей Вселенной, мы смогли бы сказать кое-что о её форме! А для достаточно больших окружностей может нарушиться и правило получения числа Пи

Надуть пузырь из жвачки

Если ваш мозг ещё держится ножками на месте (ручек у него, кстати, нет), давайте добьём его способом доказательства конечности Вселенной, предложенным Эйнштейном

Представьте, что вы находитесь внутри пузыря, который начинаете раздувать во все стороны вокруг себя. Сначала площадь образованной сферы становится всё больше и больше. Но если с определённого момента при раздувании она начинает уменьшаться, а затем постепенно стянется в точку, наша Вселенная конечна!

Какой формы Вселенная? Наука, Космос, Вселенная, Математика, Геометрия, Альберт Эйнштейн, Человек наук, Видео, Длиннопост

Можно поставить эксперимент и по другому. Если взять бильярдный шар и начать закрашивать его краской слой за слоем, то его поверхность будет всё сильнее увеличиваться и уплощаться. Если же в один момент, она начнёт становиться вогнутой, а затем станет сжиматься со всех сторон вокруг незадачливого маляра-экспериментатора, это докажет конечность Вселенной. Здорово Эйнштейн придумал, правда?

Какой формы Вселенная? Наука, Космос, Вселенная, Математика, Геометрия, Альберт Эйнштейн, Человек наук, Видео, Длиннопост

Чтобы было проще это понять, давайте снова представим мир змейки. Если она вдруг решит не съесть яблоко, а покрасить его со всех сторон, то его площадь увеличится. Слой за слоем, площадь яблока будет всё возрастать. Однажды яблоко достигнет «края» Вселенной и выйдет с другой стороны. Змейка окажется не снаружи яблока, а словно бы внутри, окружаемая его стенками!

Как говорил Лев Ландау (у которого сегодня, кстати, был бы день рождения):

Величайшее достижение человеческого гения заключается в том, что человек может понять то, что он уже не в состоянии представить себе

Моя группа ВК и канал телеграм :)

Показать полностью 6 1
74

Волче-заячий дуализм

Привет! В прошлом посте завязалась дискуссия, много кто интересовался светом. Анахорет решил сделать пару комиксов на эту тему, вдруг понятнее станет что-нибудь)) https://pikabu.ru/story/pyatno_aragopuassona_6406475

Волче-заячий дуализм Наука, Физика, Альберт Эйнштейн, Квантовая физика, Анахорет, Длиннопост
Волче-заячий дуализм Наука, Физика, Альберт Эйнштейн, Квантовая физика, Анахорет, Длиннопост
Показать полностью 1
2097

В Саратове грядёт научная революция...

В Саратове грядёт научная революция... Наука, Атом, Саратов, Чудеса природы

Потому что вот.
Случайно обнаружил, что дофига столбов поблизости от университета обклеено такими объявлениями.
Теряюсь в догадках.

Учёные СГУ, готовы ли прокомментировать своё фиаско?)

756

Физики записали на камеру образование нового атомного слоя

Французские ученые засняли, как отдельные атомы встраиваются в кристаллическую решетку нанокристалла арсенида галлия, растущего на боку капли расплавленного золота. Для этого физики использовали метод просвечивающей электронной микроскопии.

http://short.nplus1.ru/4p7P5AYYFvY

Физики записали на камеру образование нового атомного слоя Наука, Новости, Физика, Атом, Гифка
124

Элементарные частицы

Поиск элементарных частиц, то есть мельчайших и неделимых частиц бытия, из которых состоит вся материя, начался очень давно. Отец атома Демокрит не просто придумал идею неделимой частицы, а дал ей точное оп­ре­де­ле­ние и ха­рак­те­рис­ти­ку, основанную на стройной ло­ги­чес­кой ар­гу­мен­та­ции. Атом с греческого переводится, как неделимый. Идея его поисков и зак­лю­ча­лась в том, чтобы най­ти фундаментальную частицу, из которой состоит вся материя. Настоящую же первую элементарную частицу открыли в 1897 году. На­зы­ва­ет­ся она электроном, а её открытие при­над­ле­жит Иоганну Эмилю Вихерту и Джозефу Джону Томсону.

Элементарные частицы Pop-Science, Наука, Физика, Атом, Кварк, Длиннопост

Элементарные частицы делятся на: кварки, лептоны и бозоны. Кварки и лептоны являются веществом, а бозоны пе­ре­нос­чи­ком вза­и­мо­дейст­вия.

Свойственны элементарным частицам 4 типа вза­и­мо­дейст­вия: гра­ви­та­ци­он­ное, элек­тро­маг­нит­ное, сла­бое и сильное. Хотя стоит заметить, что гравитон так и не был найден. И, если верна сов­ре­мен­ная теория элементарных частиц, никогда не будет найден в условиях Земли. Гра­ви­та­ци­он­ное вза­и­мо­дейст­вие на квантовом уровне очень слабое и поэтому для его ре­гис­тра­ции нужно очень много энергии

Элементарные частицы Pop-Science, Наука, Физика, Атом, Кварк, Длиннопост
Показать полностью 2
Похожие посты закончились. Возможно, вас заинтересуют другие посты по тегам: