29

Найдено подтверждение главного принципа Эйнштейна. Но это не точно, надо доказывать.

Физики из Австрии и Австралии описали принцип эквивалентности Эйнштейна в рамках квантовой механики. Это открытие, возможно, позволит разрешить противоречия, возникающие при попытках создать единую теорию, описывающую гравитационное и другие виды фундаментальных взаимодействий. Статья ученых опубликована в журнале Nature Physics.


Согласно принципу эквивалентности, в равномерном гравитационном поле (на поверхности Земли) все тела двигаются точно так же, как если бы они находились в равномерно ускоренной системе координат в отсутствии тяготения (разгоняющийся в пустом пространстве лифт). Иными словами, гравитационная и инертная массы равны. Этот принцип также объясняет, почему все тела, независимо от массы, падают на землю с одинаковой скоростью. Для перемещения тел с большой массой требуется приложить значительную силу, однако они и притягиваются гравитацией сильнее, чем легкие предметы.


Принцип эквивалентности лежит в основе общей теории относительности Эйнштейна, однако он применим лишь к макромиру. Квантовая механика, объясняющая фундаментальные взаимодействия в микромире, и теория гравитации оказались несовместимы, хотя каждая максимально точно описывает физические явления в соответствующих масштабах. Отчасти это связано с тем, что не было известно, как принцип эквивалентности может применяться по отношению к фундаментальным частицам, которые, например, могут находиться в суперпозиции — одновременно в двух взаимоисключающих энергетических состояниях.


В новой работе ученые показали, что принцип эквивалентности может выполняться в квантовом мире. Новая формулировка учитывает суперпозицию энергетических состояний, и, поскольку энергия можно выразить через массу, суперпозицию масс. Таким образом, физики постулировали эквивалентность между массой покоя частицы, инертной массой и гравитационной массой. Однако ученые отмечают, что для доказательства принципа потребуются экспериментальные исследования.

Найдено подтверждение главного принципа Эйнштейна. Но это не точно, надо доказывать. Альберт Эйнштейн, Наука, Квантовая механика, Рамблер, Rambler News Service

Ссылка на источник: https://news.rambler.ru/science/40605809-podtverzhden-glavnyy-printsip-eynshteyna/?utm_source=head&utm_campaign=self_promo&utm_medium=news&utm_content=news&updated

Дубликаты не найдены

+1

— Дебилы одни! Я им один раз объяснил — не поняли, второй раз объяснил — опять не поняли. Третий раз объяснил — сам понял, а они нет!

Иллюстрация к комментарию
0

Все предметы с одинаковой массой падают с одной скоростью? Непонятно

раскрыть ветку 3
+4

С одинаковым ускорением

+1

Независимо от массы. Этому в школе ещё должны учить.

И да, скорость - функция ускорения от времени. Значит, если одновременно два тела отпустить с одной высоты, то из-за одинакового ускорения и скорости их в любой отдельный момент времени будут равны.

0

а чего тут не понятного ?
Берём два кирпича одинаковой массы,выравниваем по плоскости..
Отпускаем.
думаешь притяжение будет воздействовать на один из них сильнее ?
Нет.

Иллюстрация к комментарию
Иллюстрация к комментарию
Похожие посты
498

Новый способ визуализации общей теории относительности

Как правильно понять общую теорию относительности?

Что представляет из себя гравитация?
Что такое искривление пространства-времени?
И как его представить?
Ответы на эти и не только вопросы в данном видео. Приятного просмотра!

115

Физики представили квантовые системы в виде сферы

17 ноября 2020

Ученые предложили количественный способ оценки степени нахождения системы в квантовом состоянии. Результаты исследования опубликованы в журнале AVS Quantum Science.

Известно, что более или менее крупные материальные объекты подчиняются классическим законам механики, сформулированным Ньютоном. Маленькие, такие как атомы и субатомные частицы, регулируются квантовой механикой, где объект может вести себя и как волна и как частица.

Для описания классических и квантовых состояний используется различный математический аппарат. При этом описание квантовой системы с помощью волновой функции возможно не всегда, а только для так называемых чистых состояний, когда состояние системы можно представить в виде линейной суперпозиции некоторых базисных состояний.

Помимо чистых состояний квантовомеханических систем существуют смешанные, которые описывают с помощью матрицы плотности. Кроме того, физики понимают, что должны быть и переходные состояния между классической и квантовой моделями, когда система частично "классическая", а частично "квантовая".

Исследователи во главе с Луисом Санчесом-Сото (Luis Sanchez Soto) из Мадридского университета Комплутенсе изучили экстремальные квантовые состояния, когда система проявляет наибольшую или наименьшую "квантовость", и разработали метод количественной оценки этого параметра.

Вместо численной шкалы квантовости авторы предложили для визуального представления экстремальных квантовых состояний так называемые созвездия Майораны, с помощью которых квантовая система может быть представлена математически точками на сфере.

Физики представили квантовые системы в виде сферы Наука, Научпоп, Математика, Физика, Технологии, Квантовая механика, Квантовые вычисления, Риа Новости

созвездия Майораны

Известно, что наименее квантовые - когерентные - состояния можно описать как квазиклассические. Поэтому их созвездия представляет собой просто одну точку на сфере. Когерентные состояния возникают, например, в лазере, где свет от источников множества фотонов находится в одной фазе, что делает их состояниями с наименьшим квантом.

Для наиболее квантовых состояний созвездия покрывают большую часть сферы.
Исследователи рассмотрели в своей работе несколько способов, которыми другие ученые оценивали степень квантовости и построили созвездия Майораны для каждого из них. Сравнив результаты, авторы сделали вывод, что их метод не только удобен, но и "невероятно красив".

Оценка степени квантовости систем имеет не только чисто теоретическое значение. Она важна в таких перспективных областях, как квантовые вычисления и квантовое зондирование.

https://ria.ru/amp/20201117/kvanty-1585064788.html

Показать полностью
610

Два вандала гуляют по парку Принстонского университета, 1954

Два вандала гуляют по парку Принстонского университета, 1954 Альберт Эйнштейн, Ученые, Черно-белое фото, Историческое фото, История, Физика, Математика, Наука

Заголовок может показаться странным, учитывая что на фото - двое из величайших ученых 20 века: физик Альберт Эйнштейн (справа) и математик Курт Гёдель. А дело в том, что оба знамениты в немалой степени тем, что безжалостно сломали существующие до них понятия об устройстве мира в своих сферах науки.


Теория относительности Эйнштейна опрокинула трехвековую теорию физики и механики Ньютона - такую простую, понятную и элегантную по сравнению с сложной и неинтуитивной, но все-таки более верной, теорией Эйнштейна. А Гёдель знаменит тем, что доказал так называемую "теорему о неполноте", которая, грубо говоря, утверждает, что в математике с любой системой аксиом всегда существуют гипотезы, которые невозможно ни доказать, ни опровергнуть, и таким образом, что бы вы ни делали, у вас всегда могут остаться неразрешенные и в принципе неразрешимые вопросы.


Оба этих ученых сломали устоявшуюся в науке начала 20 века идею о том, что законы Вселенной должны иметь полное, простое и элегантное описание, и что надо лишь суметь его найти. Оба доказали, что Вселенной безразлично, нравятся ли людям ее законы или нет, и она не обязана им делать их простыми или понятными. И оба, изначально, потерпели немало критики от соперников, не желающих мириться с неудобными фактами, жестоко крушащими такое удобное описание мира, которое было выстроено в умах ученых до них.


И все-таки она вертится!

2036

Что будет, если упасть в чёрную дыру?

UPD: в комментариях имеется много критики в адрес поста

---

Наверняка вы полагаете, что если упадете в чёрную дыру, то вас ждет мгновенная смерть. Но в действительности, как полагают физики, ваша судьба будет куда более странной. В будущем такое может произойти с кем угодно. Может, вы пытаетесь найти новую обитаемую планету для человеческой расы или просто уснули в долгом пути. Что будет, если вы упадете в чёрную дыру? Можно было бы ожидать, что вас перемелет или разорвёт. Но всё не так просто.

В момент, когда вы войдёте в чёрную дыру, реальность будет разделена на две части. В одной вы будете немедленно уничтожены, а в другой погрузитесь в чёрную дыру совершенно невредимым.

Что будет, если упасть в чёрную дыру? Черная дыра, Космос, Вселенная, Наука, Длиннопост, Теория относительности, Квантовая механика

Чёрная дыра — это место, в котором известные нам законы физики не работают. Эйнштейн учил нас, что гравитация искривляет само пространство, деформирует его. Поэтому если взять достаточно плотный объект, пространство-время может стать настолько кривым, что завернется само в себя, проделав отверстие в самой ткани реальности.

Массивная звезда, которая исчерпала топливо, может обеспечить чрезвычайную плотность, необходимую для создания этого деформированного участка пространства. Прогибаясь под собственным весом и коллапсируя, массивный объект затягивает с собой и пространство-время. Гравитационное поле становится настолько мощным, что его не может покинуть даже свет, чем обрекает область, в котором находится эта звезда, на мрачную судьбу: чёрная дыра.


Внешней границей чёрной дыры является её горизонт событий, точка, в которой сила гравитации противодействует попыткам света покинуть ее. Подойдите слишком близко и возврата уже не будет.

Горизонт событий пылает энергией. Квантовые эффекты на этой границе создают потоки горячих частиц, утекающих обратно во Вселенную. Это так называемое излучение Хокинга, названное в честь физика Стивена Хокинга, который предсказал его существование. По истечении достаточного времени чёрная дыра испарит свою массу полностью и исчезнет.

Погружаясь в чёрную дыру, вы обнаружите, что пространство становится все более искривлённым, пока в самом центре не станет изогнутым бесконечно. Это сингулярность. Пространство и время перестают иметь хоть какой-нибудь смысл, и законы физики, известные нам, которые нуждаются в пространстве и времени, больше не работают.

Что будет, если упасть в чёрную дыру? Черная дыра, Космос, Вселенная, Наука, Длиннопост, Теория относительности, Квантовая механика

Что происходит в сингулярности? Никто не знает. Другая вселенная? Забвение? Мэтью Макконахи плавает по ту сторону книжных полок? Загадка.

Что же произойдет, если вы случайно упадете в одну из этих космических аберраций? Сначала спросим вашего космического напарника — назовем её Анна — которая с ужасом смотрит, как вы плывёте по направлению к чёрной дыре, в то время как она остаётся на безопасном расстоянии. Она наблюдает странные вещи.


Если вы ускоряетесь по направлению к горизонту событий, Анна видит, как вы растягиваетесь и искажаетесь, словно она смотрит на вас через гигантскую лупу. Кроме того, чем ближе вы подходите к горизонту, тем больше ваши движения замедляются.

Вы не можете крикнуть, поскольку воздуха в космосе нет, но можете попытаться сигнализировать Анне сообщение Морзе светом своего iPhone (даже приложение есть для этого). Однако ваши слова будут достигать ее все медленнее и медленнее, поскольку световые волны растягиваются до все более низких и красных частот: «Хорошо, х о р о ш о, х о р о…».


Когда вы достигнете горизонта, Анна увидит, что вы замёрзли, словно кто-то нажал кнопку паузы. Вы отпечатаетесь там, обездвиженный и вытянутый по всей поверхности горизонта, когда нарастающее тепло начнёт вас поглощать.


По мнению Анны, вас медленно стирает растяжение пространства, остановка времени и тепло излучения Хокинга. Перед тем как погрузиться в темноту чёрной дыры, вы превратитесь в пепел.


Но прежде чем начинать планировать похороны, давайте забудем об Анне и посмотрим на эту жуткую сцену с вашей точки зрения. И знаете, что тут происходит? Ничего.

Что будет, если упасть в чёрную дыру? Черная дыра, Космос, Вселенная, Наука, Длиннопост, Теория относительности, Квантовая механика

Вы плывете прямиком в самое зловещее проявление природы и не получаете ни шишки, ни синяка — и уж точно не растягиваетесь, не замедляетесь и не поджариваетесь на излучении. Потому что находитесь в свободном падении и не испытываете гравитации: Эйнштейн назвал это «самой счастливой мыслью».


В конце концов, горизонт событий — это не кирпичная стена, плавающая в пространстве. Это артефакт перспективы. Наблюдатель, который остается вне чёрной дыры, не может видеть сквозь него, но это не ваша проблема. Для вас горизонта не существует.


Если бы чёрная дыра была меньше, у вас были бы проблемы. Сила гравитации была бы гораздо сильнее у ваших ног, чем у вашей головы, и растянула бы вас как спагетти. Но к счастью для вас это большая черная дыра, в миллионы раз массивнее Солнца, так что силы, которые могли бы вас спагеттифицировать, достаточно слабы, чтобы их можно было проигнорировать.


Более того, в достаточно большой чёрной дыре вы могли бы прожить остаток своей жизни, а после умереть в сингулярности.

Что будет, если упасть в чёрную дыру? Черная дыра, Космос, Вселенная, Наука, Длиннопост, Теория относительности, Квантовая механика

Насколько нормальной эта жизнь будет, большой вопрос, учитывая что вас засосало против вашей воли в разрыв в пространственно-временном континууме и обратного пути нет.

Но если задуматься, нам всем знакомо это чувство, по опыту общения не с пространством, но со временем. Время идет только вперед, никогда назад, и засасывает нас против нашей воли, не оставляя шанса на отступление.


Это не просто аналогия. Чёрные дыры искажают пространство и время до такого экстремального состояния, что внутри горизонта событий чёрной дыры пространство и время на самом деле меняются ролями. В действительности, именно время засасывает вас в сингулярность. Вы не можете развернуться и уйти из черной дыры точно так же, как не можете развернуться и уйти обратно в прошлое.

В этот момент вы спросите себя: что не так с Анной? Если вы прохлаждаетесь внутри черной дыры, будучи окруженным пустым пространством, почему ваш напарник видит, как вы сгораете в излучении на горизонте событий? Галлюцинации?

Что будет, если упасть в чёрную дыру? Черная дыра, Космос, Вселенная, Наука, Длиннопост, Теория относительности, Квантовая механика

На самом деле, Анна пребывает в полном здравии. С её точки зрения вы действительно сгорели на горизонте. Это не иллюзия. Она даже могла бы собрать ваш пепел и отправить его домой.

На самом деле, законы природы требуют, чтобы вы оставались за пределами чёрной дыры, как это видно с точки зрения Анны. Это потому что квантовая физика требует, чтобы информация не пропадала, не терялась. Каждый бит информации, который говорит о вашем существовании, должен оставаться за пределами горизонта, чтобы законы физики Анны не нарушались.


С другой стороны, законы физики также требуют, чтобы вы плыли через горизонт, не сталкиваясь с горячими частицами или чем-то из ряда вон выходящего. В противном случае, вы будете нарушать «самую счастливую мысль» Эйнштейна и его общую теорию относительности.

Итак, законы физики требуют, чтобы вы одновременно были снаружи чёрной дыры в виде горстки пепла и внутри чёрной дыры, живы и здоровы. И есть также третий законы физики, который говорит, что информация не может быть клонирована. Вы должны быть в двух местах, но может быть только одна копия вас.

Так или иначе, законы физики приводят нас к выводу, который кажется довольно бессмысленным. Физики называют эту головоломку информационным парадоксом чёрной дыры. К счастью, в 1990-х они нашли способ её разрешить.

Что будет, если упасть в чёрную дыру? Черная дыра, Космос, Вселенная, Наука, Длиннопост, Теория относительности, Квантовая механика

Леонард Сасскинд пришёл к выводу, что парадокса нет, поскольку никто не видит вашу копию. Анна видит только одну копию вас. Вы видите только одну свою копию. Вы и Анна никогда не сможете их сопоставить (и свои наблюдения тоже). И нет третьего наблюдателя, который мог бы одновременно наблюдать чёрную дыру изнутри и снаружи. Так что никакие законы физики не нарушаются.

Но вы наверняка хотели бы узнать, чья же история правдива. Мёртвы вы или живы? На самом деле правды здесь нет. Тот вы, который смотрит на мир от первого лица, жив. Вы, который остался на горизонте чёрной дыры и превратился в пепел, мёртв. Происходит расщепление реальности, где в одной вас уже нет.

Есть такие явления, где нет истины; каждый воспринимает её по-своему.

Например, вы можете полететь в параллельный мир, где проживёте всего пару дней, а потом обратно вернётесь на Землю. Вернувшись, обнаружите, что все ваши близкие и знакомые уже давно ушли из жизни, и привычный вам мир в той или иной степени изменился. Вы отправились в параллельную вселенную, когда на Земле был 2024 год, а вернулись в 2088 году, хотя, казалось бы, прошло всего несколько дней.

Да, для вас действительно прошло всего пару дней, но на Земле этот самый промежуток времени протекал иначе, у вас он протекал значительно медленнее, но от этого суть не меняется: время у всех одно, но протекает везде по разному. В вашей вселенной это время воспринималось как многие года, а вы в параллельной вселенной воспринимали это время как какие-то там три-четыре денька, и в отличии от ваших тогдашних знакомых ваш организм состарился на эти самые три или четыре дня, но не на больше. Вернувшись обратно, вы можете посчитать, что оказались в будущем, и отчасти это действительно так. Вы вернётесь молодым и здоровым, и эти 64 года на Земле для вас были несколькими днями в параллельном мире.

Летом 2012 года физики Ахмед Альмейри, Дональд Марольф, Джо Полчински и Джеймс Салли, коллективно известные как AMPS, задумали мысленный эксперимент, который грозил перевернуть все, что мы насобирали о чёрных дырах. Они предположили, что решение Сасскинда основано на том, что любое несоответствие между вами и Анной опосредовано горизонтом событий. Не имеет значения, увидела ли Анна неудачную версию вас, растерзанных излучением Хокинга, поскольку горизонт не позволяет ей увидеть другую версию вас, плавающую в чёрной дыре.

Но что, если бы у нее был способ узнать, что было по ту сторону горизонта, не пересекая его?

Обычная относительность скажет «ни-ни», но квантовая механика немного размывает правила. Анна могла бы заглянуть за горизонт, используя небольшой трюк, который Эйнштейн называл «жутким действием на расстоянии».

Это происходит, когда два набора частиц, разделенных в пространстве, загадочным образом «запутаны». Они являются частью единого невидимого целого, поэтому информация, которая их описывает, загадочным образом связывается между ними.
Что будет, если упасть в чёрную дыру? Черная дыра, Космос, Вселенная, Наука, Длиннопост, Теория относительности, Квантовая механика

Идея AMPS основана на этом явлении. Скажем, Анна зачерпывает немного информации у горизонта — назовём ее А.

Если её история верна, и вы уже отправились в мир получше, тогда А, зачерпнутая в излучении Хокинга за пределами чёрной дыры, должна быть запутана с другой частицей информации B, которая также является частью горячего облака излучения. С другой стороны, если верна ваша история и вы живы и здоровы по другую сторону горизонта событий, то А должна быть запутана с другой частицей информации C, которая находится где-то внутри чёрной дыры. Но вот момент: каждый бит информации можно запутать лишь единожды. Из этого следует, что А может быть запутана либо с B, либо с C, но не одновременно с обеими.

Итак, Анна берёт свою частицу A и помещает ее в ручную машину декодирования запутанности, которая выдает ей ответ: B или C.

Если ответ C, побеждает ваша история, но законы квантовой механики нарушаются. Если A запутана с C, которая глубоко внутри в чёрной дыре, тогда эта частица информации потеряна для Анны навсегда. Это нарушает квантовый закон невозможности потери информации.


Остается B. Если декодирующая машина Анны обнаруживает, что А запутана с B, Анна побеждает и общая теория относительности проигрывает. Если А запутана с B, история Анны будет единственной верной историей, из чего следует, что вы на самом деле сгорели дотла. Вместо того, чтобы плыть прямо через горизонт, как подсказывает относительность, вы столкнетесь с пылающей стеной огня. Таким образом, мы возвращаемся к тому, с чего начали: что происходит, когда вы падаете в черную дыру? Вы скользите через нее и живете нормальной жизнью, благодаря реальности, которая странным образом зависит от наблюдателя? Или вы подходите к горизонту чёрной дыры только чтобы столкнуться со смертельной стеной огня?

Никто не знает ответ, и поэтому этот вопрос стал одним из самых спорных в области фундаментальной физики.

Более ста лет физики пытаются примирить общую теорию относительности с квантовой механикой, полагая, что одной из них придётся в конечном счёте уступить. Решение парадокса вышеупомянутой стены огня должно указать на победителя, а также привести нас к еще более глубокой теории Вселенной.


Одна из подсказок может лежать в машине декодирования Анны. Выяснить, какой из других битов информации запутан с A, является чрезвычайно сложной задачей. Поэтому физики Даниэль Харлоу из Принстонского университета в Нью-Джерси и Патрик Хейден, работающий в Стэнфордском университете в Калифорнии, решили разобраться, сколько времени потребуется на декодирование. В 2013 году они подсчитали, что даже при самом быстром компьютере, который только может существовать, Анне потребуется невероятно много времени, чтобы расшифровать запутанность. К моменту, когда она найдёт ответ, чёрная дыра уже давно испарится, исчезнет из Вселенной и заберёт с собой загадку смертельной стены огня.

Если это так, то одна только сложность этой проблемы может помешать Анне выяснить, чья же история верна. Обе истории останутся в равной степени верными, законы физики — нетронутыми, реальность — зависящей от наблюдателя, и никто не подвергнется опасности быть поглощенным стеной огня. Это также дает физикам новую пищу для размышлений: дрязнящие связи между сложными вычислениями (вроде тех, которые не может провести Анна) и пространством-временем. Возможно, где-то здесь скрывается нечто большее.

Таковы черные дыры. Они не только являются досадными препятствиями для космических путешественников. Они также являются теоретическими лабораториями, которые доводят законы физики до белого каления, а тонкие нюансы нашей Вселенной выводят на такой уровень, что проигнорировать их уже нельзя.

Что будет, если упасть в чёрную дыру? Черная дыра, Космос, Вселенная, Наука, Длиннопост, Теория относительности, Квантовая механика

Благодарю всех за прочтение данного поста🌌

Основная информация взята отсюда:

https://hi-news.ru/eto-interesno/chto-budet-esli-upast-v-che...

Показать полностью 7
720

Часы на крыше японского небоскреба подтвердили гипотезу Эйнштейна

ТОКИО, 8 апреля. /ТАСС/. Японские ученые экспериментально доказали, что на удалении от поверхности земли течение времени ускоряется. Это подтвеждает гипотезу Альберта Эйнштейна о том, что гравитация влияет на течение времени, пишет газета "Майнити".

Часы на крыше японского небоскреба подтвердили гипотезу Эйнштейна Наука, Альберт Эйнштейн, Теория относительности, Япония, Эксперимент

В ходе эксперимента физики под руководством профессора Токийского университета Хидэтоси Катори использовали оптические атомные часы, которые используют для калибровки колебания квантовых частиц. Этот прибор очень точен: чтобы такие часы отстали хотя бы на секунду, должно пройти не менее 30 млрд лет.

Ученые разместили синхронизированные друг с другом часы на первом этаже самого высокого в Японии небоскреба Tokyo Sky Tree и на его смотровой площадке, на высоте 450 метров от поверхности земли.

Сверка показаний выявила, что часы на смотровой площадке, шли примерно на 5 сто триллионных долей секунды быстрее, чем часы на первом этаже. За сутки отставание "нижних часов" составило примерно 4,3 наносекунды (наносекунда – одна миллиардная часть секунды).

Согласно расчетам исследователей, за один год разница между часами составила бы примерно 1,6 микросекунды (микросекунда – одна миллионная часть секунды). Авторы эксперимента не нашли этому иного объяснение кроме того, что ход "нижних часов" замедляла сила гравитации. 

https://nauka.tass.ru/nauka/8193861
213

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».

2908

«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
432

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
79

Почему социализм?

“Основоположник физики ХХ века Альберт Эйнштейн, совершивший переворот в науке, открылся для меня еще и как дальновидный экономист и социолог, когда я прочитал его статью "Почему социализм?" Это небольшое, всего на семь страниц, размышление ученого, опубликованное в 1949 году в американском журнале "Ежемесячное обозрение" (Monthly Review), и в наши дни воспринимается как актуальный исторический прогноз, требующий серьезного прочтения и осмысления.

Почему социализм? Альберт Эйнштейн, Жорес Алферов, Наука, Экономика, Социализм, Длиннопост, Политика

В этой статье Альберт Эйнштейн представил элементарное и очень доказательное объяснение экономического развития человечества в целом. Он дает здесь анализ того, что собой представляет нынешнее капиталистическое общество и почему совершенно естественно должна произойти смена экономической формации и переход к социализму.


У нас имеется очень серьезный развернутый научный анализ той и другой формации, который мы находим в трудах Маркса и Энгельса, глубокое обоснование необходимости смены экономической и политической системы, данное Лениным. Но у Эйнштейна это все сформулировано очень просто и доступно для самых широких слоев населения.


<...>


Есть фундаментальные вещи, которые, в принципе, не зависят от конъюнктуры. Ведь когда Альберт Эйнштейн писал свою статью, это было время массового неприятия Советского Союза и огромной антисоветской пропаганды. Но он писал ее независимо от того, как сильные мира сего к этому отнесутся. Значит, он был выше всяких сиюминутных выгод”.


Ж.И. Алферов, “И все-таки почему социализм?”


(Российская газета, 02.10.18.)


Почему социализм?


Стоит ли высказываться о социализме человеку, который не является специалистом в экономических и социальных вопросах? По ряду причин думаю, что да.


Давайте сначала рассмотрим этот вопрос с точки зрения научного знания. Может показаться, что между астрономией и экономикой нет существенных методологических различий. И в той и в другой учёные стараются открыть общие законы для определённой группы явлений, чтобы как можно яснее понять связь между ними. Но на самом деле методологические различия существуют. Открытие общих законов в области экономики затруднено тем обстоятельством, что наблюдаемые экономические явления подвержены воздействию многих факторов. И оценить каждый из них в отдельности крайне трудно.


К тому же, хорошо известно, что опыт, накопленный с начала так называемого цивилизованного периода человеческой истории, был в значительной мере ограничен и подвержен влиянию причин по своей природе неэкономических. Например, большинство великих государств обязаны своим появлением завоеванию. Народы-завоеватели делали себя юридически и экономически правящим классом завоеванной страны. Они присваивали себе монопольное право на владение землёй и выбирали жрецов только из своих рядов. Эти жрецы, в руках которых был контроль над образованием, сделали классовое разделение общества постоянным и создали систему ценностей, которой люди стали руководствоваться в своём общественном поведении, по большей части бессознательно.


Эта историческая традиция остаётся в силе. Нигде мы не преодолели того, что Торстен Веблен называл «хищнической фазой» человеческого развития. Существующие экономические факты принадлежат к ней, и законы, которые мы можем вывести из этих фактов, неприложимы к другим фазам. А так как цель социализма и состоит именно в том, чтобы преодолеть хищническую фазу человеческого развития ради более высокой, экономическая наука в её настоящем виде не способна прояснить черты социалистического общества будущего.


Во-вторых, социализм обращён к социально-этической цели. Наука же не способна создавать цели. Ещё менее – воспитывать их в человеке. В лучшем случае, наука может предоставить средства к достижению определённых целей. Но сами цели порождаются людьми с высокими этическими идеалами. И, если эти цели не мертворождённые, а обладают жизненной силой, их принимают и осуществляют те массы людей, которые полусознательно определяют медленную эволюцию общества.


Вот почему нам следует проявлять осторожность, чтобы не преувеличить значение науки и научных методов, когда дело касается человеческих проблем. И не следует полагать, что только эксперты имеют право судить о вопросах, влияющих на организацию общества.


Вот уже некоторое время несчётные голоса утверждают, что человеческое общество находится в состоянии кризиса и потеряло стабильность. Для такой ситуации характерно, что люди испытывают безразличие или даже враждебность по отношению к большим или малым группам, к которым они принадлежат. В качестве примера, позвольте привести один случай из моего личного опыта. Недавно я обсуждал опасность новой войны, которая, на мой взгляд, была бы серьёзной угрозой существованию человечества, с одним умным и благожелательным человеком. Я заметил, что только наднациональная организация могла бы стать защитой от такой опасности. На что мой собеседник спокойно и холодно сказал мне: «Почему вы так сильно настроены против исчезновения человеческой расы?»


Я уверен, что ещё столетие назад никто не мог бы так легко сделать заявление подобного рода. Его сделал человек, который безуспешно пытался обрести какой-то баланс внутри себя и потерял надежду на успех. Это выражение мучительного одиночества и изоляции, от которых в наши дни страдают так много людей. В чём причина этого? Есть ли выход?


Легко задать такие вопросы, но трудно ответить на них с какой-либо определённостью. Тем не менее, я должен постараться ответить на них насколько позволяют мои силы, хотя и хорошо сознаю, что наши чувства и стремления часто противоречивы и неясны и что их нельзя объяснить лёгкими и простыми формулами.


Человек одновременно одинокое и социальное существо. Как существо одинокое он старается защитить своё существование и существование наиболее близких ему людей, удовлетворить свои желания и развить свои врождённые способности. Как социальное существо он ищет признания и любви других людей, хочет разделять их удовольствия, утешать их в горе, улучшать условия их жизни.


Именно существование этих разнородных, зачастую противоречащих друг другу стремлений отличает особый характер человека, а их конкретная комбинация определяет как степень внутреннего равновесия, которого человек способен достичь, так и степень его возможного вклада в благополучие всего общества. Не исключено, что соотношение этих двух побуждений, в основном, передаётся по наследству. Но становление личности, в конечном счёте, формируется окружением, в котором развивается человек, структурой общества, в котором он растёт, его традицией и оценкой, которую общество даёт тому или иному типу поведения.


Для отдельного человека абстрактное понятие «общество» означает сумму его прямых и косвенных отношений к своим современникам и ко всем людям прошлых поколений. Человек способен мыслить, чувствовать, желать и работать сам по себе. Но в своём физическом, умственном и эмоциональном существовании он настолько зависит от общества, что вне общества ни думать о человеке, ни понять его невозможно. Именно «общество» обеспечивает человека пищей, одеждой, жильём, инструментами труда, языком, формами мысли и большей частью её содержания. Его жизнь стала возможной благодаря труду и достижениям многих миллионов в прошлом и настоящем, которые прячутся за этим маленьким словом «общество».


Поэтому очевидно, что зависимость человека от общества является природным фактом, который нельзя отменить, как и в случае пчёл и муравьёв. Однако, в то время как жизненные процессы муравьёв и пчёл управляются, вплоть до мельчайших деталей, их жёсткими наследственными инстинктами, типы социального поведения и взаимоотношения человеческих существ сильно варьируются и подвержены изменениям.


Память, способность создавать новые комбинации, дар речевого общения сделали возможными для человечества такие формы жизнедеятельности, которые не диктуются биологической необходимостью. Они выражаются в традициях, общественных институтах и организациях; в литературе; в научных и инженерных достижениях; в произведениях искусства. Это объясняет, каким образом человек способен, в известном смысле, влиять на свою жизнь своим поведением и что в этом процессе участвуют сознательное мышление и желание.


При рождении человек наследует определённую биологическую конституцию, которую мы должны признать фиксированной и неизменной и которая включает природные побуждения, свойственные человеческому роду. К тому же, в течение своей жизни, человек приобретает и определённую культурную конституцию, которую он усваивает от общества через общение и многие другие виды влияния. Именно эта культурная конституция меняется со временем и в большей степени определяет отношения между человеком и обществом.


Современная антропология, с помощью сравнительного изучения так называемых примитивных культур, учит нас, что социальное поведение людей может разниться в огромной степени и зависит от культурной модели и типа организации, которые доминируют в данном обществе. Именно на этом и основаны надежды тех, кто стремится улучшить участь человека. Человеческие существа не осуждены своей биологической конституцией на взаимное уничтожение или на милость жестокой судьбы, причина которой в них самих.


Если мы спросим себя, как должны быть изменены структура общества и культура человека для того, чтобы сделать человеческую жизнь как можно более удовлетворяющей, нам следует постоянно помнить, что существуют определённые условия, которые мы не можем изменить.


Как уже было сказано, биологическая природа человека не может быть подвергнута изменениям. Более того, технологические и демографические процессы последних столетий создали условия, которые останутся с нами надолго. При высокой концентрации населения, чьё существование зависит от производства товаров, исключительная степень разделения труда и высокоцентрализованный аппарат производства являются абсолютно необходимыми. То время, кажущееся нам теперь идиллическим, когда отдельные люди или сравнительно небольшие группы могли быть совершенно самодостаточны, – это время ушло навеки. Не будет большим преувеличением сказать, что уже сейчас человечество представляет собой одно планетарное сообщество в производстве и потреблении.


Теперь я могу коротко изложить своё мнение о сущности современного кризиса. Речь идёт об отношении человека к обществу. Как никогда раньше человек осознаёт свою зависимость от общества. Но эту зависимость он ощущает не как благо, не как органическую связь, не как защищающую его силу, а скорее как угрозу его естественным правам или даже его экономическому существованию.


Более того, его положение в обществе таково, что заложенные в нём эгоистические инстинкты постоянно акцентируются, в то время как социальные, более слабые по своей природе, всё больше деградируют. Все человеческие существа, какое бы место в обществе они ни занимали, страдают от этого процесса деградации.


Неосознанные узники своего эгоизма, они испытывают чувство опасности, ощущают себя одинокими, лишёнными наивных, простых радостей жизни. Человек может найти смысл в жизни, какой бы короткой и опасной она ни была, только посвятив себя обществу.


Действительным источником этого зла, по моему мнению, является экономическая анархия капиталистического общества. Мы видим перед собой огромное производительное сообщество, чьи члены всё больше стремятся лишить друг друга плодов своего коллективного труда. И не силой, а по большей части соблюдая законом установленные правила. В связи с этим важно понять, что средства производства, т.е. все производственные мощности, необходимые для производства как потребительских так и капитальных товаров, могут быть и по большей части являются частной собственностью отдельных лиц.


Для простоты изложения я буду называть «рабочими» всех тех, кто не владеет средствами производства, хотя это и не вполне соответствует обычному использованию этого термина. Владелец средств производства имеет возможность купить рабочую силу рабочего. Используя средства производства, этот рабочий производит новую продукцию, которая становится собственностью капиталиста. Самое существенное в этом процессе заключается в соотношении между тем, что рабочий производит и сколько ему платят, если то и другое измерять в их действительной стоимости. Поскольку трудовой договор является «свободным», то, что рабочий получает, определяется не действительной стоимостью произведённой им продукции, а его минимальными нуждами и соотношением между потребностью капиталиста в рабочей силе и числом рабочих конкурирующих друг с другом за рабочие места. Важно понять, что даже в теории заработная плата рабочего не определяется стоимостью им произведённого.


Частному капиталу свойственна тенденция к концентрации в руках немногих. Это связано отчасти с конкуренцией между капиталистами, отчасти потому, что техническое развитие и углубляющееся разделение труда способствует формированию всё более крупных производственных единиц за счёт меньших. В результате этих процессов появляется капиталистическая олигархия, чью чудовищную власть демократически организованное общество не может эффективно ограничивать.


Это происходит потому, что члены законодательных органов отбираются политическими партиями, а на них так или иначе влияют и в основном финансируют частные капиталисты, которые тем самым на практике встают между электоратом и законодательной сферой. В результате, народные представители в действительности недостаточно защищают интересы непривилегированных слоёв населения.


Более того, при существующих условиях частные капиталисты неизбежно контролируют, прямо или косвенно, основные источники информации (прессу, радио, образование). Таким образом, для отдельного гражданина чрезвычайно трудно, а в большинстве случаев практически невозможно, прийти к объективным выводам и разумно использовать свои политические права.


Положение, существующее в экономике, основанной на частнокапиталистической собственности, отличают два основных принципа: вo-первых, средства производства (капитал) являются частной собственностью и их владельцы распоряжаются ими как хотят; во-вторых, трудовой договор заключается свободно.


Конечно, в этом смысле такой вещи, как чистый капитализм, не существует. В особенности необходимо отметить, что в результате длительных и ожесточённых политических сражений рабочим удалось завоевать несколько улучшенный «трудовой договор» для определённых категорий трудящихся. Но в целом, современная экономика немногим отличается от «чистого» капитализма.


Производство осуществляется в целях прибыли, а не потребления. Не существует никакой гарантии, что все, кто может и желает работать, будут всегда способны найти работу. Почти всегда существует «армия безработных». Рабочий живёт в постоянном страхе потерять работу.


Поскольку безработные и низкооплачиваемые рабочие не могут служить прибыльным рынком сбыта, производство потребительских товаров ограничено, что приводит к тяжёлым лишениям.


Технический прогресс часто влечёт за собой рост безработицы, вместо того чтобы облегчать бремя труда для всех. Стремление к прибыли, в сочетании с конкуренцией между отдельными капиталистами, порождает нестабильность в накоплении и использовании капитала, что приводит к тяжёлым депрессиям.


Неограниченная конкуренция ведёт к чудовищным растратам труда и к тому изувечиванию социального сознания отдельной личности, о котором я уже говорил. Это изувечивание личности я считаю самым большим злом капитализма. Вся наша система образования страдает от этого зла. Нашим учащимся прививается стремление к конкуренции; в качестве подготовки к карьере, их учат поклоняться успеху в приобретательстве.


Я убеждён, что есть только один способ избавиться от этих ужасных зол, а именно путём создания социалистической экономики с соответствующей ей системой образования, которая была бы направлена на достижение общественных целей. В такой экономике средства производства принадлежат всему обществу и используются по плану.


Плановая экономика, которая регулирует производство в соответствии с потребностями общества, распределяла бы необходимый труд между всеми его членами способными трудиться и гарантировала бы право на жизнь каждому мужчине, женщине и ребёнку.


Помимо развития его природных способностей, образование человека ставило бы своей целью развитие в нём чувства ответственности за других людей, вместо существующего в нашем обществе прославления власти и успеха.


Необходимо помнить, однако, что плановая экономика это ещё не социализм. Сама по себе, она может сопровождаться полным закрепощением личности. Построение социализма требует решения исключительно сложных социально-политических проблем: учитывая высокую степень политической и экономической централизации, как сделать так, чтобы бюрократия не стала всемогущей? Как обеспечить защиту прав личности, а с ними и демократический противовес власти бюрократии?


Ясность в отношении целей и проблем социализма имеет величайшее значение в наше переходное время. Так как в настоящее время свободное, без помех обсуждение этих проблем находится под мощным табу, я считаю выход в свет этого журнала важным общественным делом.


А. Эйнштейн, май 1949


Пер. Л. Коротеевой

Источник сообщество в ЖЖ

Источник группа в ВК

Показать полностью
1443

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
75

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
847

Так ли "пуст" вакуум как нам кажется?

Мы привыкли понимать слово «вакуум», как область пространства, где полностью отсутствует какая-либо материя, однако по-настоящему пустого пространства в нашей вселенной попросту не существует. А всё из-за одного наблюдения, который в 1927 году сделал немецкий физик Вернер Гейзенберг. Выраженное в математической формуле, данное наблюдение получило название «принцип неопределённости» или даже «принцип неопределённости Гейзенберга».

Так ли "пуст" вакуум как нам кажется? Физика, Вакуум, Квантовая механика, Наука, Неопределенность Гейзенберга, Гифка, Длиннопост

У квантовой механики есть несколько отцов-основателей, однако именно Вернер Гейзенберг получил Нобелевскую премию по физике с формулировкой «за создание квантовой механики...».


Простыми словами, эта формула значит следующее: чем точнее мы будем знать положение квантового объекта в пространстве, тем меньше мы будем знать о моменте этой частицы и наоборот. Сам по себе, данный принцип является краеугольным камнем в фундаменте квантовой механики.


Давайте разбираться


На сегодняшний день, единственной экспериментально-подтверждённой теорией, способной описать и предсказать поведение элементарных частиц при высоких энергиях (то есть при энергиях, существенно превышающих их энергию покоя), является квантовая теория поля (КТП). Согласно этой теории, пространство пронизано различными квантовыми полями, своё поле есть для каждой частицы. Различные энергии полей заставляют их колебаться и вибрировать с разной интенсивностью, и эти пики возбуждения и есть электроны, кварки, нейтрино, фотоны, глюоны и пр.

Так ли "пуст" вакуум как нам кажется? Физика, Вакуум, Квантовая механика, Наука, Неопределенность Гейзенберга, Гифка, Длиннопост

Поскольку поля являются квантовыми, это значит, что возбуждение поля может происходить не с какой угодно энергией, а лишь «порциями» или квантами – целочисленными множителями какого-то базового минимального уровня. Иными словами, уровни энергии можно представить определёнными ступенями, чем выше «ступенька», тем больше частиц находится в данном квантовом состоянии. Вся «математика» квантовой теории поля состоит из путешествий вверх и вниз по этим ступеням при помощи операций создания и аннигиляции, помогают в которых диаграммы, которые придумал американец Ричард Фейнман – по-своему легендарная фигура и не только в физике.

Так ли "пуст" вакуум как нам кажется? Физика, Вакуум, Квантовая механика, Наука, Неопределенность Гейзенберга, Гифка, Длиннопост

Пример – диаграмма аннигиляции электрон-позитронной пары, которая порождает фотон, который, в свою очередь, снова распадается на электрон-позитронную пару. Просто следим за стрелочками и смотрим, как происходит взаимодействие частиц.


Самый низкий энергетический уровень нашей «лесенки» не должен иметь никакой энергии, что означает, что в данном квантовом состоянии отсутствуют какие-либо частицы, это состояние вакуума. В идеальном вакууме, энергия всех полей всё время должна находиться в состоянии вакуума, но тут на сцену выходит принцип неопределённости Гейзенберга. Мы видели, что невозможно одномоментно зафиксировать положение и момент частицы, но у принципа неопределённости есть одно следствие – оотношению неопределённости подвержены не только момент и скорость, но и любые две сопряжённые переменные. В общем случае, и в отличие от случая координаты и импульса, обсуждённого выше, нижняя граница произведения «неопределённостей» двух сопряжённых переменных зависит от состояния системы. Иными словами, соотношение неопределённости можно также применить и к энергии со временем, в той интерпретации, что Δ E – максимальная точность определения энергии квантовой системы, достижимая путём процесса измерения, длящегося время Δ t :

Так ли "пуст" вакуум как нам кажется? Физика, Вакуум, Квантовая механика, Наука, Неопределенность Гейзенберга, Гифка, Длиннопост

Чем точнее мы будем стараться определить временной интервал, тем меньше определённой будет энергия квантового поля в заданном отрезке времени, квантовое поле будет размыто по всем энергетическим состояниям. В вакууме, наиболее вероятный уровень энергии – нулевой, но иногда поле будет содержать достаточно энергии, чтобы создать частицу, будто бы «из ничего». Такие частицы называются «виртуальными частицами». Квантовая теория поля рассматривает подобные виртуальные частицы как основу и связующее звено всех взаимодействий в нашей вселенной. Например, электромагнитное взаимодействие рассматривается как обмен виртуальными фотонами между двумя заряженными частицами.


Однако, законы сохранения должны соблюдаться и здесь, и виртуальные частицы обычно создаются парами частица-античастица. И существовать такие пары могут лишь в тот краткий миг времени, отведённый принципом неопределённости, и чем выше энергия виртуальной частицы, тем меньший период времени она может существовать. Это ограничение и определяет дальность действия каждого из фундаментальных взаимодействий. Например, безмассовый фотон может иметь крайне малые уровни энергии, поэтому может существовать неопределённо долго, достаточно долго, чтобы передавать электромагнитное взаимодействие на любое расстояние. В случае с глюоном же, требуется более высокая энергия на его создание, что означает, существует предел для перемещения виртуального глюона, что делает сильное ядерное взаимодействие (переносчиком которого и являются глюоны) столь ограниченным по расстоянию.


Кто-то может возразить, что виртуальные частицы – лишь математический трюк, костыль, которым подпирают теорию (хотя надо отметить, что КТП делает предкрасные предсказания и описания явлений в своей области), но как же «поймать» виртуальную частицу, которая по определению существует между измерениями, живёт тогда, когда мы не смотрим?


Первые намёки на них мы получили в 1947 году Уиллисом Лэмбом и его аспирантом Робертом Ризерфордом (нет, не тем Резерфордом), которые заметили слабое различие между энергиями стационарных состояний ²S₁⸝₂ и ²P₁⸝₂ атома водорода. Позднее его назовут Лэмбовский сдвиг, а самому Лэмбу дадут Нобелевку, однако на то время по модели Бора, данные уровни должны были иметь идентичные уровни энергии. Данное открытие заставило учёных исследовать глубже данный феномен. Позднее американец немецкого происхождения Ханс Бете объяснил данный сдвиг флуктуациями энергии вакуума.


Виртуальные частицы и анти-частицы образовываются в пространстве между ядром и электронами, после чего ориентируются по силовым линиям электрического поля, что в какой-то степени загораживает электроны от положительного заряда ядра, что и влечёт за собой слегка разную энергию электрнов:

Так ли "пуст" вакуум как нам кажется? Физика, Вакуум, Квантовая механика, Наука, Неопределенность Гейзенберга, Гифка, Длиннопост

Другим способом поохотиться на виртуальные частицы является обнаружение их общего влияния на вакуум. Если квантовые поля находятся в постоянном возмущении из-за непрерывного появления и аннигиляции виртуальных частиц, то «нулевая энергия» (энергия нулевого уровня) данных полей будет ненулевой и абсолютно пустой объём пространства будет иметь какое-то количество реальной энергии – энергии вакуума.


В 1948 году голландский физик Хендрик Казимир придумал замечательный способ обнаружить данную энергию. Он предложил расположить две проводящие пластины, расположенные очень близко друг к другу таким образом, чтобы между ними могли существовать фотоны только определённой частоты (возьмите гитарную струну определённой длины – она будет резонировать только на определённые звуковые частоты). Нерезонирующий фотон не сможет существовать между пластинами, что вызовет пропорциональное уменьшение энергии вакуума между пластинами, однако на внешней поверхности пластин могут существовать фотоны с любой энергией, в результате чего возникнет сила, сдавливающая пластины ближе друг к другу. Эффект Казимира был впервые успешно измерен лишь в 1984 году.

Так ли "пуст" вакуум как нам кажется? Физика, Вакуум, Квантовая механика, Наука, Неопределенность Гейзенберга, Гифка, Длиннопост

Вне зазора, сформированного пластинами, могут существовать частицы с любыми частотами. Между пластинами, возможны частицы лишь с определённым набором частот.


Ни эффект Казимира, ни сдвиг Лэмба не позволяют оценить количество энергии вакуума в абсолютном выражении. Данные эксперименты способны оценить лишь относительную разность уровней энергии между между разными состояниями, поэтому возникает вопрос, а сколько вообще энергии содержится в вакууме? На данный момент наука пока не знает ответа на этот вопрос. Одним из ответов может быть ускорение расширения вселенной – тёмная энергия может быть энергией вакуума.


Австралийским учёным из центра исследования субатомной структуры материи физического отделения университета Аделаиды под руководством Дерека Лайнвебера удалось создать компьютерную модель флуктуаций, происходящих в крохотном объёме пространства 2,4×2,4×3,8 фемтометра (1×10⁻¹⁵ метра). Анимация ниже построена при помощи данной модели. Уровень энергии закодирован в цвете, при этом самый низкий уровень энергии сделан прозрачным, так, чтобы мы могли видеть, что происходит внутри. Анимация смоделирована со скоростью 1×10²⁴ кадров в секунду.

Так ли "пуст" вакуум как нам кажется? Физика, Вакуум, Квантовая механика, Наука, Неопределенность Гейзенберга, Гифка, Длиннопост

Анимация Центра исследований субатомной структуры материи физического отделения университета Аделаиды (Австралия)


Именно так выглядит пустое место или вакуум. В пустоте непрерывно происходят подобные флуктуации, потому что даже в самом разреженном вакууме межзвёздного или даже межгалактического пространства всё равно присутствует энергия. Это может показаться странным, но для создания истинного вакуума с минимально-возможным уровнем энергии, этой энергии придётся затратить гораздо больше. И даже если бы нам удалось создать подобный истинный вакуум, он бы оказался крайне нестабилен, словно гвоздь, сбалансированный вертикально на своём острие – малейшая помеха и энергия снова хлынет в него, возобновляя флуктуации.

P. S. Всех пикабушников с наступающим новым годом! В следующем посте будем разбираться с тем, кто такие кварки.

Показать полностью 6
408

Является ли гравитация квантовой?

Перевод статьи с портала Scientific American.

Ссылки, по возможности, русифицированы.


Продолжающийся поиск гравитона – предполагаемой фундаментальной частицы, несущей гравитационную силу – это ключевой шаг физиков в долгом путешествии к «теории всего».

Является ли гравитация квантовой? Наука, Гравитация, Квантовая физика, Квантовая механика, Гравитационные волны, Гравитон, Длиннопост

Художественное представление гравитационных волн, создаваемых сливающимися нейтронными звездами. Ранняя Вселенная является еще одним источником гравитационных волн, которые, если их обнаружить, смогут помочь физикам разработать квантовую теорию гравитации. Р. Херт, Caltech-JPL.


Все фундаментальные силы Вселенной, как известно, следуют законам квантовой механики, кроме одной: гравитация. Открытие способа, позволяющего соотнести гравитацию с квантовой механикой, позволило бы ученым ближе подобраться к «теории всего», которая могла бы полностью объяснить работу космоса с самых основ. Важным первым шагом в этих поисках является обнаружение давно постулируемой элементарной частицы гравитации, гравитона. В поисках гравитона физики теперь обращаются к экспериментам с участием микроскопических сверхпроводников, свободно падающих кристаллов и послесвечения Большого взрыва – [реликтового излучения, прим. перев.].

Квантовая механика предполагает, что все сделано из квантов или порций энергии, которые могут вести себя и как частица, и как волна — например кванты света, называемые фотонами. Обнаружение гравитонов, гипотетических квантов гравитации, докажет, что гравитация является квантовой. Проблема заключает в том, что гравитация необычайно слаба. Чтобы непосредственно наблюдать мельчайшее воздействие гравитона на материю, здорово подметил физик Фримен Дайсон, детектор гравитона должен быть массивным настолько, что самостоятельно коллапсирует, образовав черную дыру.

«Одна из проблем всех теорий квантовой гравитации заключается в том, что их предсказания, как правило, практически невозможно экспериментально проверить», - говорит квантовый физик Ричард Норте из Делфтского технического университета в Нидерландах. «Это основная причина, по которой существует столько конкурирующих теорий и почему нам пока не удалось понять, как все на самом деле работает».

В 2015 году, однако, физик-теоретик Джеймс Квош на этот раз в Аделаидском университете в Австралии, предложил способ обнаружить гравитоны, воспользовавшись их квантовой природой. Квантовая механика предполагает, что вселенная по своей природе неопределенная, например, никогда нельзя точно знать положение и импульс частицы одновременно. Одним из следствий этой неопределенности является то, что вакуум никогда не бывает полностью пустым, а вместо этого гудит с «квантовой пеной» так называемых виртуальных частиц, которые постоянно появляются и исчезают. Эти призрачные сущности могут быть любыми квантами, включая гравитоны.

Десятилетия назад ученые обнаружили, что виртуальные частицы могут создавать силы, которые можно обнаружить. Например, эффект Казимира — притяжение или отталкивание между двумя зеркалами, расположенными близко друг к другу в вакууме. Эти отражающие поверхности движутся под действием силы, создаваемой виртуальными фотонами, мигающими и выходящими из существования. Предыдущие исследования показали, что сверхпроводники могут отражать гравитоны сильнее, чем нормальная материя, поэтому Квош вычислил, что поиск взаимодействия между двумя тонкими сверхпроводящими листами в вакууме может выявить гравитационный эффект Казимира. Результирующая сила должна быть примерно в 10 раз сильнее, чем ожидается от стандартного эффекта Казимира на основе виртуального фотона.

Недавно Норте и его коллеги разработали микрочип для проведения этого эксперимента. Этот чип содержал две микроскопические пластины с алюминиевым покрытием, которые охлаждались почти до абсолютного нуля, становясь сверхпроводящими. Одна пластина была прикреплена к подвижному зеркалу, после чего зеркало обстреливали лазером. Если бы пластины перемещались из-за гравитационного эффекта Казимира, частота света, отражающегося от зеркала, заметно бы изменялась. Как подробно описано 20 июля в журнале Physical Review Letters, ученые не смогли увидеть никакого гравитационного эффекта Казимира. Этот нулевой результат не обязательно исключает существование гравитонов и, следовательно, квантовую природу гравитации. Это скорее может означать, что гравитоны не взаимодействуют с сверхпроводниками так сильно, как это оценивали в предыдущих работах, говорит квантовый физик и лауреат Нобелевской премии Фрэнк Вильчек из Массачусетского технологического института, который не участвовал в этом исследовании и не удивлен его нулевыми результатами. Несмотря на это, Квач говорит, что «это была смелая попытка обнаружить гравитоны».

Является ли гравитация квантовой? Наука, Гравитация, Квантовая физика, Квантовая механика, Гравитационные волны, Гравитон, Длиннопост

Художественное представление эксперимента (Мориц Форш, Институт Нанонауки Кавли, Делфтский технический университет)

Хотя микрочип Норте не показал, является ли гравитация квантовой, другие ученые используют множество подходов к поиску гравитационных квантовых эффектов. Например, в 2017 году в двух независимых исследованиях было показано, что если гравитация является квантовой, то она может создавать связь, известную как «запутанность» между частицами, так, что одна частица мгновенно воздействует на другую, где бы она ни находилась в космосе. Маленький эксперимент с использованием лазерных лучей и микроскопических алмазов мог бы помочь в поиске такой гравитационной запутанности. Кристаллы содержались бы в вакууме, чтобы избежать столкновений с атомами, поэтому они могли бы взаимодействовать друг с другом только по гравитации. Ученые позволили бы этим алмазам одновременно падать, и, если гравитация является квантовой, то гравитационное притяжение, которое каждый кристалл оказывает на другого, может запутать их вместе.

Исследователи будут искать запутанность, направляя лазеры в сердце каждого алмаза после броска. Если частицы в центрах кристаллов будут вращаться в одну сторону, то они будут флуоресцировать, если же частицы будут вращаться в другую сторону, то флуоресценции не будет. Если вращения в обоих кристаллах синхронны чаще, чем предсказывает вероятность, то это говорит о запутанности. «Экспериментаторам всего мира любопытно принять вызов», - говорит исследователь квантовой гравитации Анупам Мазумдар из Гронингенского университета в Нидерландах, соавтор одного из исследований запутанности.

Другая стратегия поиска доказательств для квантовой гравитации — это взгляд на космическое микроволновое фоновое излучение, слабое послесвечение Большого Взрыва, утверждает космолог Алан Гут из M.I.T. Кванты, такие как гравитоны, флуктуируют подобно волнам, а самые короткие длины волн будут иметь наиболее интенсивные флуктуации. Когда космос колоссально расширился в размерах в течение секунды после Большого взрыва, в соответствии с широко поддерживаемой космологической моделью Гута, известной как инфляционная модель, эти короткие длины волн растянулись бы до более длинных по всей Вселенной. Такое свидетельство квантовой гравитации может быть увидено как завихрения в поляризации или выравнивании фотонов космического микроволнового фонового излучения - [также реликтового излучения, прим. перев].

Однако, интенсивность узоров этих завихрений, известных как B-моды, во многом зависит от энергии и времени инфляции. «Некоторые версии инфляции предсказывают, что эти B-моды должны быть найдены в ближайшее время, в то время как другие версии предсказывают, что B-моды настолько слабы, что никогда не будет никакой надежды обнаружить их», - говорит Гут. «Но, если они будут найдены, и свойства будут соответствовать ожиданиям от инфляции, это будет очень убедительным доказательством того, что гравитация квантована».

Еще один способ выяснить, является ли гравитация квантовой — смотреть прямо на квантовые флуктуации в гравитационных волнах, которые, как полагают, состоят из гравитонов, появившихся вскоре после Большого взрыва. Лазерно-интерферометрическая гравитационно-волновая обсерватория (LIGO) впервые обнаружила гравитационные волны в 2016 году, но она недостаточно чувствительна для обнаружения флуктуирующих гравитационных волн в ранней вселенной, инфляция которой растянулась до космических масштабов, утверждает Гут. Гравитационно-волновая обсерватория в космосе, такая как Лазерно-интерферометрическая космическая антенна (LISA), потенциально может обнаружить эти волны, добавляет Вильчек.

Является ли гравитация квантовой? Наука, Гравитация, Квантовая физика, Квантовая механика, Гравитационные волны, Гравитон, Длиннопост

Художественное представление одного из спутников LISA

Однако в статье, недавно принятой журналом «Classical and Quantum Gravity», астрофизик Ричард Лиу из Университета Алабамы в Хантсвилле утверждает, что LIGO уже должна была обнаружить гравитоны, если они несут столько энергии, сколько предполагают некоторые современные модели физики частиц. Может быть, гравитон просто содержит меньше энергии, чем ожидалось, но Лиу предполагает, что это также может означать, что гравитона не существует. «Если гравитона вообще не существует, это будет хорошей новостью для большинства физиков, поскольку у нас при разработке теории квантовой гравитации было ужасное время», - говорит Лиу.

Тем не менее, разработка теорий, которые исключают гравитон, может быть не проще, чем разрабатывать теории, которые его учитывают. «С теоретической точки зрения, очень трудно представить себе, как гравитацию можно было бы квантовать», - говорит Гут. «Я не знаю никакой разумной теории о том, как классическая гравитация может взаимодействовать с квантовой материей, и я не могу себе представить, как такая теория может работать».

Показать полностью 2
500

Квантовый эксперимент в космосе доказал: реальность - это вопрос личного выбора

Команда физиков провела необычный эксперимент с космическим спутником и выяснила, что благодаря квантовой механике прошлое может определяться настоящим, а принцип причинно-следственных связей ставится под сомнение.


Необычный космический эксперимент подтвердил, что, как и утверждает квантовая механика, реальность — это то, что выбрал сам человек. Физикам давно было известно, что квант света (фотон) будет вести себя как волна и как частица в зависимости от того, как именно ученые измеряют ее. Теперь же, успешно отразив фотон от орбитального спутника, команда исследователей подтвердила, что наблюдатель может решить этот вопрос даже тогда, когда световой квант уже прошел через «точку принятия решений». По словам ученых, подобные эксперименты с отложенным выбором в будущем позволят исследовать границы между квантовой теорией и теорией относительности.


Подобный эксперимент уже проводился в лабораторных условиях, однако на этот раз исследователи доказали, что природа фотона остается неопределенной даже если частице приходится преодолевать тысячи километров. Филипп Гранджи, физик из Института оптики в Палесо, Франция, который в прошлом как раз принимал участие в лабораторном эксперименте, утверждает, что подобные опыты отлично подходят для «осуществления квантовой физики в космосе».


Квантовый дуализм: может ли настоящее определять прошлое?


Так в чем же суть опыта? Напомним, что фотон может проявлять свойства или частицы, или волны, в зависимости от того, какой метод измерения предпочитают ученые. В конце 1970-х годов знаменитый теоретик Джон Арчибальд Уилер понял, что экспериментаторы могут отложить свой выбор до тех пор, пока фотон почти полностью не пройдет сквозь устройство, настроенное на то, чтобы подчеркнуть то или иное свойство частицы. Это показывает, что поведение фотона в данном случае не предопределено. Чтобы проверить свою гипотезу, Уилер предложил по одиночке пропускать фотоны через так называемый интерферометр Маха-Цендера, подчеркивающий волновую природу света. Благодаря зеркальному «расщепителю лучей», устройство разделяет квантовую волну входящего светового потока на две части и направляет их по двум разным путям. После этого второй расщепитель рекомбинирует волны, что вызывает состояние интерференции и активирует два детектора. То, какой детектор поймает сигнал первым, зависит от разницы длин двух световых потоков — ожидаемое поведение для интерферирующих волн.

Квантовый эксперимент в космосе доказал: реальность - это вопрос личного выбора Наука, Квантовая механика, Эксперимент, Квантовая запутанность, Физика, Фотон, Длиннопост

Но что, если второй разделитель попросту удалить из системы? В таком случае свет перестает проявлять свойства волны: первый разделитель просто отправит фотон по тому или иному направлению, как обычную частицу. А поскольку эти пути пересекаются там, где раньше был второй разделитель, детекторы сработают с одинаковой вероятностью, вне зависимости от длины пройденного фотоном пути. Уилер же предлагает удалить вторую часть устройства уже после того, как первая расщепит световой поток. Это звучит странно, поскольку создает парадокс: решение, принятое в настоящем времени (убрать или не убрать второй разделитель) определяет событие прошлого (расщепляется ли фотон как волна или же проходит по одной траектории как частица). Современная квантовая теория избегает комментариев по этому поводу, предполагая, что до самого факта измерения фотон остается как частицей, так и волной.


Новый эксперимент: путешествие в космос и обратно


Новая команда исследователей во главе с Франческо Ведовато и Паоло Виллорези из Университета Падуи в Италии провела свою версию эксперимента с использованием 1,5-метрового телескопа в Лазерной обсерватории «Матера» на юге Италии. Идея была в том, чтобы отправить фотоны в космос, после чего те отразятся от спутника. Дело в том, что, как отмечает Виллорези, на таких огромных расстояниях физики не могут провести свет двумя идеально параллельными путями — расширяющиеся в пространстве лучи будут неизбежно сливаться и перекрывать друг друга. Вместо этого они пропускают фотон через интерферометр Маха-Цендера на Земле, настроенный на траектории выхода разной длины. Разница между импульсами составляет 3,5 наносекунды, а сами вылетающие частицы телескоп выпускает в небо.


Как только импульсы отразятся от спутника и вернутся на нашу планету, физики снова пропускают его через интерферометр. Устройство при этом может отметить или временной сдвиг (что означает, что импульсы перекрыли друг друга и фотон повел себя как волна), или его отсутствие (то есть фотоны ведут себя как частицы). Когда импульсы в первый раз покидают устройство, они обладают различной поляризацией. Чтобы отметить сдвиг во времени, физики сначала должны провести очень быструю электронную реполяризацию, а чтобы доказать его отсутствие, достаточно просто не проводить никаких манипуляций.


В результате все прошло так же, как и в лабораторных условиях. Когда на фотоны воздействовали ученые, кванты света вели себя как волны; когда их оставляли в покое — как частицы. Таким образом, физики сами решали природу света уже после (!) того, как тот отразится от спутника и будет на полпути обратно, о чем и рассказали на страницах журнала Science Advances.


Значение и критика эксперимента


Сам по себе эксперимент пусть и не является идеально точным и строгим отображением идеи Уилера, все же заслуживает внимания. Это отличный пример работы принципов «квантовой оптики» и в будущем подобные открытия могут оказать огромное влияние на технологии связи. За примером далеко ходить не надо: уже в мае 2017 года китайские физики использовали спутник для создания квантовой связи (т. н. «квантовой запутанности») между двумя фотонами, отправленными в разные города, значительно отстоящие друг от друга.


Строго говоря, эксперимент все же не нарушает причинно-следственные связи. Следует выразиться точнее: он проливает определенный свет на границу, разделяющую квантовую теорию и теорию относительности. Фактически, физикам удалось доказать, что измерения в настоящем может значительно повлиять на прошлое — вернее, на то, как человек воспринимает это самое прошлое. По словам Жан-Франсуа Роха, физика в Высшей школе стандартизации в Париже, который в 2007 году провел аналогичный, но более точный тест, в данном случае речь идет о малоизученной области физики, в которой две фундаментальные теории вступают во взаимодействие и порождают нечто совершенно новое.



https://www.popmech.ru/science/394092-kvantovyy-eksperiment-...

Показать полностью 1
412

«Роскосмос» заказал разработку орбитальной АЭС

«Роскосмос» заказал разработку орбитальной АЭС Общество, Космос, Наука, АЭС, Россия, Орбитальная станция, Rambler News Service

Российское конструкторское бюро «Арсенал» займется разработкой орбитальной атомной электростанции (АЭС) по заданию государственной корпорации «Роскосмос». Полученную энергию можно будет передавать при помощи направленного лазерного луча. Наземный эксперимент в этой сфере уже успешно провела ракетно‐космическая корпорация «Энергия», сообщила газета «Известия».


Генерировать энергию на атомной орбитальной электростанции будет источник, разработка которого уже ведется с 2010 года. Основные характеристики спутника, орбиты для размещения, параметры средств доставки и безопасности должны быть рассчитаны к ноябрю 2018 года, пишет издание.


Подобные орбитальные аппараты пытались разрабатывать в Советском Союзе. Было построено более 30 спутников с ядерными энергоустановками. Конструкторское бюро «Арсенал» сохранило опыт их создания и эксплуатации. В то время энергетическое оборудование делали на предприятии «Красная звезда», которое сейчас входит в структуру «Росатома» и разрабатывает ядерную энергоустановку нового поколения для электрических ракетных двигателей и бортовых систем.


Практическое применение орбитальных АЭС может быть различным. Однако пока своих планов «Роскосмос» не раскрывает.


В прошлом году министерство обороны США заявило, что опасается атаки на американские спутники в космосе со стороны России и Китая. Такая атака способна вывести из строя инфраструктуру национальной безопасности Соединенных Штатов.



Источник:


https://news.rambler.ru/tech/38281932-roskosmos-zakazal-razr...

Показать полностью
48

Соседние звезды могут направить к Земле кометы, представляющие угрозу

Соседние звезды могут направить к Земле кометы, представляющие угрозу Наука, Земля, Космос, Комета, Астрономия, Угроза, Рамблер

Намедни произошло важное астрономическое событие — с нашей планетой сблизился потенциально опасный астероид (3122) «Флоренс», диаметр которого превышает 4 км. Упади такой объект на Землю, климат на нашей планете, вероятно, изменился бы навсегда. Поэтому прогнозирование столкновения с Землей небесных тел — один из самых важных аспектов современной науки. И сейчас немецкий ученый Корин Бэйлер-Джонс (Coryn Bailer-Jones) опубликовал в Astronomy & Astrophysics статью, посвященную данному вопросу.

Исследователь установил, что близкие пролеты соседних светил могут сбить с пути многочисленные кометы, которые находятся в облаке Оорта. Это гипотетическая область Солнечной системы, которую считают источником долгопериодических комет. По расчетам ученых, облако Оорта может скрывать триллионы ядер комет, размер которых превышает 1,3 км. Существование области не доказано, но в пользу этого говорят некоторые косвенные свидетельства. Среднее предполагаемое расстояние до внешних границ облака Оорта — один световой год.

По оценкам Корина Бэйлера-Джонса, в течение последующих миллионов лет от 19 до 24 светил пройдут на удалении 3,26 световых лет от Солнца. Этого расстояния хватит, чтобы кометы облака Оорта сбились с привычного пути. Совсем не обязательно, что эти объекты направляются прямо к Земле. Вероятность столкновения с нашей планетой будет зависеть от множества факторов, в частности ее положения на орбите вокруг Солнца.

Предполагаемое расстояние до облака Оорта по сравнению с остальной частью Солнечной системы / ©wikipedia

Кометы, как правило, являются небольшими небесными телами, которые не представляют угрозы для Земли. Но столкновение с планетой крупной кометы может привести к непредсказуемым последствиям в атмосфере и магнитосфере Земли.

Немецкий ученый рассчитал и другие похожие опасности. Кроме уже названных «соседних» звезд, в последующие миллионы лет еще до 600 светил пройдут от нас на расстоянии 16 световых лет. Это, конечно, очень далеко, но массивные звезды даже на таком удалении способны повлиять на объекты в облаке Оорта.

Все эти данные были получены на основе сведений, присланных космической обсерваторией Gaia, запущенной в 2013 году и работающей в оптическом диапазоне. Она имеет крупнейший цифровой сенсор из всех когда-либо созданных для космических миссий. Ученые надеются, что с помощью Gaia можно будет выяснить координаты, направление движения, а также спектральный класс  миллиарда звезд. Телескоп Gaia / ©ЕКА

https://news.rambler.ru/science/37801023-zemle-mogut-ugrozha...

https://naked-science.ru/article/sci/sosednie-zvezdy-mogut-n...

71

Загадка наблюдателя: 5 знаменитых квантовых экспериментов

Дифракция электронов

По опросу крупнейших физиков, проведенному газетой The New York Times, опыт с дифракцией электронов, поставленный в 1961 году Клаусом Йенсоном, стал одним из красивейших в истории науки. В чем его суть?

Есть источник, излучающий поток электронов в сторону экрана-фотопластинки. И есть преграда на пути этих электронов — медная пластинка с двумя щелями. Какой картины на экране можно ожидать, если представлять электроны просто маленькими заряженными шариками? Двух засвеченных полос напротив щелей.

В действительности на экране появляется гораздо более сложный узор из чередующихся черных и белых полос. Дело в том, что при прохождении через щели электроны начинают вести себя не как частицы, а как волны (подобно тому, как и фотоны, частицы света, одновременно могут быть и волнами). Потом эти волны взаимодействуют в пространстве, где-то ослабляя, а где-то усиливая друг друга, и в результате на экране появляется сложная картина из чередующихся светлых и темных полос.

При этом результат эксперимента не меняется, и если пускать электроны через щель не сплошным потоком, а поодиночке, даже одна частица может быть одновременно и волной. Даже один электрон может одновременно пройти через две щели (и это еще одно из важных положений копенгагенской интерпретации квантовой механики — объекты могут одновременно проявлять и свои «привычные» материальные свойства, и экзотические волновые).

Но при чем здесь наблюдатель? При том, что с ним и без того запутанная история стала еще сложнее. Когда в подобных экспериментах физики попытались зафиксировать с помощью приборов, через какую щель в действительности проходит электрон, картинка на экране резко поменялась и стала «классической»: два засвеченных участка напротив щелей и никаких чередующихся полос.

Электроны будто не захотели проявлять свою волновую природу под пристальным взором наблюдателя. Подстроились под его инстинктивное желание увидеть простую и понятную картинку. Мистика? Есть и куда более простое объяснение: никакое наблюдение за системой нельзя провести без физического воздействия на нее. Но к этому вернемся еще чуть позже.

(С) https://theoryandpractice.ru/posts/8507-quantum-experiment

Если было интересно, то продолжу, ибо ещё 4 эксперимента :)

3703

Реальность, квантовая механика и противостояние двух идей

Квантовая жуть


Когда-то давным-давно (а точнее в начале 20 века) учёные внезапно обнаружили, что поведение элементарных частиц лучше всего описывается словом "случайно". Собрав все имеющиеся на тот момент выкладки они построили сущую чертовщину то, что сейчас называют квантовой механикой. Посмотрите внимательно на эти лица:

Реальность, квантовая механика и противостояние двух идей Наука, Физика, Альберт Эйнштейн, Квантовое запутывание, Квантовая механика, Неравенства Белла, Спина, Длиннопост

Благодаря им студенты сейчас изучают вместо E=mgh и V=V0+(at^2)/2 всякую математическую жуть типа такой:

Реальность, квантовая механика и противостояние двух идей Наука, Физика, Альберт Эйнштейн, Квантовое запутывание, Квантовая механика, Неравенства Белла, Спина, Длиннопост

(фото для привлечения внимания)


Впрочем, несмотря на кажущуюся сложность, вся квантовая механика строится на нескольких простых базовых принципах. Краеугольный камень квантовой механики — принцип неопределенности Гейзенберга, утверждающий, что невозможно одновременно измерить сразу два свойства какой–либо частицы. Например взаимоисключающими оказались координаты положения частицы и ее скорость. Или энергия частицы и длительность её измерения. Или, скажем, спин частицы по разным координатным осям (запомните этот момент, дальше он пригодится).

Реальность, квантовая механика и противостояние двух идей Наука, Физика, Альберт Эйнштейн, Квантовое запутывание, Квантовая механика, Неравенства Белла, Спина, Длиннопост

(на фото Гейзенберг и его принципы)


Из принципа неопределенности Гейзенберга прямо вытекает та самая идея, в которой любое событие в квантовом мире истинно случайно. То есть нет абсолютно никакой возможности предсказать результат любого конкретного эксперимента с элементарными частицами. Конечно, если мы проведём очень много одинаковых экспериментов, то сможем сказать - смотрите, действительно частица вероятнее всего оказывается в такой-то области. То есть вероятность вычисчить/предсказать мы можем. А конкретный исход конкретного опыта - нет.


Мы привыкли считать, что электрон в атоме вращается вокруг ядра подобно Луне на орбите Земли. Это интуитивная картина. На самом деле электрон находится в каждой точке пространства с определённой вероятностью, примерно как на картинке внизу:

Реальность, квантовая механика и противостояние двух идей Наука, Физика, Альберт Эйнштейн, Квантовое запутывание, Квантовая механика, Неравенства Белла, Спина, Длиннопост

Тут нет никакого подобия вращения. Нельзя сказать что у электрона есть траектория, ведь скорость и положение не получится измерить одновременно. Есть только облако вероятности, есть измерение и его результат в виде точки с координатами.


Как к такой картине можно привыкнуть и как перестать воспринимать элементарные частицы как шарики, летящие в пространстве по красивым кривым, могут сказать только учёные, которые на опытах с элементарными частицами кота собаку съели. Мы просто смиримся и продолжим.


Очень старый спор


Надо заметить, что вся эта квантовая жуть была не всем по нраву. Один учёный сказал: давайте представим, что элементарная частица распадается на две (обычное явление для элементарных частиц), а перед распадом мы измеряем скорость исходной частицы и координаты одной из двух полученных частиц (одновременно их измерить нельзя - неопределённость же), и вуаля - путём нехитрых расчётов узнаем скорость и координаты второй полученной частицы, а значит жуткий принцип неопределённости повержен.


Этого учёного звали Альберт Эйнштейн (без шуток).

Реальность, квантовая механика и противостояние двух идей Наука, Физика, Альберт Эйнштейн, Квантовое запутывание, Квантовая механика, Неравенства Белла, Спина, Длиннопост

На что другой учёный по имени Нильс Бор ответил, что разделившись, частицы всё равно остались одной квантовой системой, или проще говоря, квантово запутались. Поэтому, когда мы измеряем координаты одной частицы, вторая в соответствии с математическими выкладками должна об этом сразу узнать и сделать вид что её координаты тоже измерили! Причём мгновенно, независимо от расстояния между запутанными частицами.

Реальность, квантовая механика и противостояние двух идей Наука, Физика, Альберт Эйнштейн, Квантовое запутывание, Квантовая механика, Неравенства Белла, Спина, Длиннопост

(на фото Бор и Эйнштейн что-то курят)


По хорошему после этого должен был приехать конный экипаж скорой психиатрической помощи и увести Бора под белы рученьки в палату к Сократу и Наполеону, однако многочисленные опыты показали, что идея о квантовой запутанности абсолютно верна.


Но Эйнштейн не унимался. На этот раз он взял пример с измерением спина как более наглядный, ведь измеряя спин у одной из запутанных частиц, мы по идее  заставляем тут же вторую запутанную частицу приобрести противоположный спин.


А наглядность этого примера ещё и в том, что частицы мы можем заменить на два сапога, правый и левый:

Реальность, квантовая механика и противостояние двух идей Наука, Физика, Альберт Эйнштейн, Квантовое запутывание, Квантовая механика, Неравенства Белла, Спина, Длиннопост

Теперь вместо исходной частицы мы имеем коробку с двумя сапогами, летящую, например, в космосе (почему бы и нет?). Коробка в какой-то момент раскрывается и сапоги летят в разные стороны. Летят долго. И вот, в далёкой-далёкой галактике, мы ловим один сапог и видим, что он правый. И в тот же момент мы узнаём, что второй сапог - левый! Параметры частиц получаются так же связанными, но при этом предопределёнными, а не как у Бора, случайными. Эта концепция получила название теории скрытых переменных - в ней мы так же ограничены в измерениях, однако измеренные параметры хоть и имеют случайное распределение, но предопределены заранее (т.е. когда мы поймали сапог, он был правым, а не стал правым).


Почувствуйте различие - в первой концепции спин одной частицы в момент измерения принимает своё значение случайным образом с вероятностью 50 на 50 ("отрицательный" или "положительный"), а спин второй частицы каким-то образом об этом узнаёт (в тот же момент, независимо от расстояния между частицами), и становится противоположным. А во второй концепции спины частиц предопределены и наблюдатель, проводя измерение, всего лишь узнаёт скрытую истину, а не запускает невидимый генератор случайных чисел.


Чисто с человеческой интуитивной позиции вторая концепция более правдоподобна. Если мы найдём в своём ящике правый кроссовок, значит второй точно будет левым, никакое квантовое состояние, теория вероятностей или прочая "жуть" здесь не нужна. А вот кроссовок, который не левый, и не правый, который в момент измерения становится левым, и заставляет тем самым второй кроссовок стать правым, как-то сбивает с толку.

Реальность, квантовая механика и противостояние двух идей Наука, Физика, Альберт Эйнштейн, Квантовое запутывание, Квантовая механика, Неравенства Белла, Спина, Длиннопост

Самое интересное, что обе концепции подразумевают один и тот же исход, а значит опытным путём узнать правду не получится. Сколько бы ни спорили Бор с Эйнштейном, решение вопроса о существовании "скрытых параметров" частиц не было получено - ведь как ни крути, несмотря на принципиальное различие концепций, исход опытов должен быть одинаковым: один сапог левый, другой правый. Сапоги-частицы либо изначально имеют определённые свойства (и это исключительно наша человечеческая проблема, что узнать их в полной мере не получается), либо они принимают их только в момент измерения. Какой вариант реален - поди угадай.


В итоге проблему наличия "скрытых параметров" стали считать исключительно философской. А Бор и Эйнштейн ушли из жизни так и не узнав, кто из них прав, и какова на самом деле суть реальности.


Спин, спин, спин


Спин. Мы привыкли считать, что это что-то связанное с вращением частицы. Даже картинки по запросу "спин" обязательно будут с вращающимися стрелочками:

Реальность, квантовая механика и противостояние двух идей Наука, Физика, Альберт Эйнштейн, Квантовое запутывание, Квантовая механика, Неравенства Белла, Спина, Длиннопост

Но спин это просто очередная квантовая характеристика частицы, рассуждать о спине как о реальном вращении лишь помогает проводить параллели с привычным нам миром, но не более.


Впрочем, есть некоторые общие моменты - например, спин, как и вращение, можно измерить по осям икс и игрек (на самом деле ещё и зед, но пока не будем усложнять):

Реальность, квантовая механика и противостояние двух идей Наука, Физика, Альберт Эйнштейн, Квантовое запутывание, Квантовая механика, Неравенства Белла, Спина, Длиннопост

Допустим мяч вращается со скоростью 8.12 оборотов в секунду, на приведенном рисунке это получается гипотенуза, а Y- и X- спины вычисляются через синус (косинус) угла, ну, или по теореме Пифагора.


Теперь сравним с квантовым миром: там тоже можно измерять спин по произвольным осям, однако за каждое измерение только по одной из осей (вспоминаем первую главу, где говорится про принцип неопределённостей - нельзя одновременно измерить спин по разным осям).


Причём спин, в отличие от меры вращения материальных тел, всегда равен одному и тому же условному числу, у электрона это +1/2 или -1/2. То есть как правый или левый сапог, в общем противоположности.

Реальность, квантовая механика и противостояние двух идей Наука, Физика, Альберт Эйнштейн, Квантовое запутывание, Квантовая механика, Неравенства Белла, Спина, Длиннопост

О спине, квантовой механике, принципе неопределённостей Гейзенберга, Альберте Эйнштейне, Нильсе Боре вы конечно слышали раньше. Ну а теперь вспомните, говорили ли вам что-нибудь в школе или институте о неравенствах Белла. Скорее всего нет, а ведь именно они открыли путь к определению сути реальности, и разрешили давний спор противников и сторонников идеи скрытых переменных.

Неравенства Белла (или величайшее открытие фундаментальной физики, о котором вы не знали)


Джон Стюарт Белл, ирландский физик, в 1964 году предложил математическую основу для разрешения проблемы существования скрытых параметров.

Реальность, квантовая механика и противостояние двух идей Наука, Физика, Альберт Эйнштейн, Квантовое запутывание, Квантовая механика, Неравенства Белла, Спина, Длиннопост

Причём в любой форме, для любых явлений, которые либо предопределены скрытым образом, либо случайны. Иииии сейчас будет материал, который чуть сложнее предыдущего (возможно, его даже придётся прочитать несколько раз), поэтому предлагаю немного собраться, посмотреть на котика, и продолжить.

Реальность, квантовая механика и противостояние двух идей Наука, Физика, Альберт Эйнштейн, Квантовое запутывание, Квантовая механика, Неравенства Белла, Спина, Длиннопост

Помните суть спора Эйнштейна с Бором насчет запутанных частиц? У запутанных частиц спин всегда занимает противоположные значения. Если у одной он "вниз", то у другой обязательно "вверх". Или же один сапог правый, а второй левый, помните? И невозможно узнать, какой был какой, покуда не было произведено измерения. Но вся фишка в том, что в отличие от правых–левых сапогов, спин у электронов может быть так сказать "вдоль любых осей".

Реальность, квантовая механика и противостояние двух идей Наука, Физика, Альберт Эйнштейн, Квантовое запутывание, Квантовая механика, Неравенства Белла, Спина, Длиннопост

А вот теперь хитрый финт ушами, который провернул Белл. Для начала продолжим оставаться лишь в трех перпендикулярных осях X, Y и Z, чтобы не морочиться с дробными вероятностями. Напомню, что если мы знаем спин электрона относительно оси X (скажем "вверх"), то мы понятия не имеем, каким он будет относительно оси Y, может быть "вверх", а может быть "вниз" с одинаковой вероятностью 50% на 50%. Вдоль же оси, расположенной под углом 45 градусов к X, вероятность "вверх–вниз" будет другая, но нам это не важно.


Далее представим себе, что мы меряем спин у первой частицы по произвольной оси, а потом у второй частицы, опять таки по случайно выбранной произвольной оси. Какова вероятность, что и там и там мы обнаружим, что спины совпадают (окажутся оба вверх или оба вниз)?


Напомню, если мы меряем спины у этих частиц по одинаковым осям, они всегда будут противоположны, частицы же запутаны. Если у одной из них спин "вверх" у второй запутанной частицы по этой оси спин будет "вниз", а значит вероятность обнаружения одинакового спина — 0%.


Несложно догадаться, что в варианте истинно случайного квантового мира, в котором каждый раз спин (и любая другая характеристика) появляется у частицы лишь в непосредственный момент измерения, если мы случайным образом выбираем ось измерения у первой частицы, и случайным образом выбираем ось измерения второй частицы вероятность обнаружить два одинаковых спина у этих двух частиц по разным осям равна 50%. Все это в истинно случайном квантовом мире Бора.


В мире скрытых переменных Эйнштейна оказывается совсем другая песня. Эксперимент протекает точно так же — мы случайным образом выбираем направления осей, что будем мерить, и мы заранее наперед не знаем, что за параметры были у частицы, которую мы будем измерять. Но главное, мы верим, что они у нее заранее были.


Предположим, к нам в руки попала частица, у которой заранее были предопределены спины по осям X, Y и Z. Пусть это были спины "вниз", "вниз" "вверх" (- - +) вдоль этих осей соответственно (левый, левый и правый сапоги в первой коробке). В то же время вторая запутанная частица имеет спины наоборот "вверх", "вверх" и "вниз" (+ + -) вдоль этих осей (правый, правый и левый сапог во второй коробке). Мы всего этого пока не знаем (и никогда полностью не узнаем), но принимаем что эти свойства у частиц уже есть, хоть они и скрытые и навсегда останутся скрытыми.


Посмотрим, какие варианты опытов у нас могут получиться с этими (конкретно этими) частицами. Всего мы можем выбрать 9 вариантов проведения эксперимента. По аналогии с реальным миром можно взять две реальные коробки, положить в них указанные правые и левые сапоги и начать случайным образом доставать по одному из каждой коробки, пытаясь не наткнуться на пару.


Измерять спин у первой (условно зелёной) частицы вдоль одной оси, а у второй (условно красной) вдоль другой, дозволено в комбинациях осей:

Реальность, квантовая механика и противостояние двух идей Наука, Физика, Альберт Эйнштейн, Квантовое запутывание, Квантовая механика, Неравенства Белла, Спина, Длиннопост

А так как мы знаем заранее, какие у наших конкретных запутанных частиц спины по разным осям ("- - +" и "+ + -"), таблица будет выглядеть так:

Реальность, квантовая механика и противостояние двух идей Наука, Физика, Альберт Эйнштейн, Квантовое запутывание, Квантовая механика, Неравенства Белла, Спина, Длиннопост

Все девять, других вариантов нет.


Теперь из таблицы сверху рассчитаем вероятность совпадения спинов, то есть долю вариантов ++ или --: очевидно она равна 4 из 9, то есть около 44%.


Если пары частиц будут выглядеть как "- + -" и "+ - +" или "+ - -" и "- - +" найденная вероятность, как ни крути, остаётся в силе - 44%. Добавим в общую кучу варианты, когда все спины в частице одинаковы по осям ("+ + +" и "- - -") - здесь вероятность совпадения спинов равна нулю:

Реальность, квантовая механика и противостояние двух идей Наука, Физика, Альберт Эйнштейн, Квантовое запутывание, Квантовая механика, Неравенства Белла, Спина, Длиннопост

В итоге, если рассмотреть все возможные конфигурации спинов в частице и варианты совпадений для запутанных частиц, получим общую вероятность в районе 33% - и эта цифра отличается от тех 50%, которые следуют из концепции истинно случайного мира.


Основная идея всей затеи такова - если мы проведем тысячи и тысячи опытов и в итоге получим одну вероятность какого-то искомого результата, значит, мы имеем дело с квантовым миром Бора. Если же получим другую вероятность (а еще точнее убедимся, что эта вероятность никогда не превышает или наоборот всегда превышает какое–то определенное значение, всегда чего–то больше или всегда меньше, отсюда и "неравенства Белла"), следовательно, мы живем в детерминистическом мире Эйнштейна, где истинных случайностей не случается (каламбур), все заранее предопределено, хоть мы этого никогда и не узнаем.

Подведём итоги


Джон Белл предоставил учёным математический аппарат, которым смогли воспользоваться только через 20 лет после его открытия. Были проведены тысячи опытов, спины электронов были измерены сотни тысяч раз... и вы наверно догадываетесь, каков результат.

Реальность, квантовая механика и противостояние двух идей Наука, Физика, Альберт Эйнштейн, Квантовое запутывание, Квантовая механика, Неравенства Белла, Спина, Длиннопост

(фото установки, на которой в 2015 году с недостижимой ранее точностью проверялись неравенства Белла)


Да, природа нашего мира абсолютно случайна на квантовом уровне, нет никакой возможности предсказать результат следующего эксперимента, любое событие во Вселенной может произойти лишь с некой долей вероятности, чисто статистически, а может не произойти вовсе. Характер физических законов природы оказался истинно случаен.


Таким образом, в битве концепций жуткая и нелогичная версия Нильса Бора одержала победу над интуитивно более понятной и менее странной версией Эйнштейна.

Реальность, квантовая механика и противостояние двух идей Наука, Физика, Альберт Эйнштейн, Квантовое запутывание, Квантовая механика, Неравенства Белла, Спина, Длиннопост

К сожалению, великие учёные не дожили до разрешения спора: Белл открыл свои неравенства через 2 года после кончины Бора и через 9 лет после кончины Эйнштейна. Однако самому Джону Беллу повезло при жизни застать результаты экспериментов по проверке неравенств, которые носят его имя. В 1990 году Белл был выдвинут на Нобелевскую премию, и наверняка выиграл бы её, если бы не скоропостижная смерть от инсульта в возрасте 62 лет.


Сегодня учёные продолжают копать квантовую физику, запутывают частицы и даже телепортируют их (если в новостях вы слышите о телепортации - речь о запутывании двух частиц, передаче одной из них на расстояние по каналу данных и запутывание с третьей частицей, таким образом передаётся квантовое состояние), однако фундаментальная природа запутывания, одним из аспектов которого является существование "ужасного" мгновенного дальнодействия, до сих пор остаётся неразгаданной.

PS На самом деле чукча не писатель, и данный текст является всего лишь вольной адаптацией серии постов товарища sly2m под названием "Характер физических законов на пальцах™", так что если хочется больше подробностей, настоятельно советую сходить по ссылкам - http://sly2m.livejournal.com/592394.html, http://sly2m.livejournal.com/592687.html, http://sly2m.livejournal.com/592929.html.

Показать полностью 17
Похожие посты закончились. Возможно, вас заинтересуют другие посты по тегам: