Альберт Эйнштейн, родившийся 14 марта 1879 г., в г. Ульм, Германская империя, открыл свои изыскания по теории относительности в 26 лет. Наибольшую известность Эйнштейну принесла теория относительности, изложенная им впервые в 1905, в статье «К электродинамике движущихся тел» . Уже в юности Эйнштейн пытался понять, что увидел бы наблюдатель, если бы бросился со скоростью света вдогонку за световой волной. Теперь Эйнштейн решительно отверг концепцию эфира, что позволило рассматривать принцип равноправия всех инерциальных систем отсчета как универсальный, а не только ограниченный рамками механики.

Эйнштейн выдвинул удивительный и на первый взгляд парадоксальный постулат, что скорость света для всех наблюдателей, как бы они ни двигались, одинакова. Этот постулат (при выполнении некоторых дополнительных условий) приводит к полученным ранее Х. Лоренцем формулам для преобразований координат и времени при переходе из одной инерциальной системы отсчета в другую, движущуюся относительно первой. Но Лоренц рассматривал эти преобразования как вспомогательные, или фиктивные, не имеющие непосредственного отношения к реальному пространству и времени. Эйнштейн понял реальность этих преобразований, в частности, реальность относительности одновременности.

Таким образом, принцип относительности, установленный для механики еще Галилеем, был распространен на электродинамику и другие области физики.

Меня назвали в честь Эйнштейна тоже Альберт, потому что я родился тоже 14 марта, но в 1988 г., в г. Уфа, СССР. И я открыл свои изыскания по пятому фундаментальному физическому взаимодействию только лишь в 35 лет.

Этим постом я хочу распространить третий закон Ньютона на электродинамику, и сделать вывод о производности физической величины "секунда". Итак, начну.


Теория «Объективная редукция волновых функций».

Можно сделать предположение о наличие 5го фундаментального физического взаимодействия - концентрация внимания. Наблюдатель воздействует силой концентрации внимания на волновую функцию, которая вызывает появление равной силы противодействия (выдвигается гипотеза о применимости третьего закона Ньютона).
Энергия световой волны при этом остается неизменной, а появившийся фотон становится переносчиком энергии
E = h * c / λ , где
E - энергия фотона
λ - длина волны фотона
c - скорость света в вакууме
h - постоянная Планка
По закону сохранения энергии можно сделать предположение, об отрицательной производимой работе (энергии) силы противодействия концентрации внимания наблюдателя, с которой действует волновая функция на фотон, на котором измеряется сила действия концентрации внимания наблюдателя. Отрицательная работа могла бы подтвердиться при отрицательном перемещении фотона, представляющим собой по сути возвращение фотона во времени.

Факт наблюдения в этом случае вырождается в факт появления ненулевой! (вероятно, при изменении значения null на скалярное значение) концентрации внимания в точке, в которой проводятся измерения. Для оперирования предлагается использовать термин коэффициент согласованности (ConformityPercentage), значение должно быть вещественного типа и лежать в интервале [-1 .. 0 .. 1].

Отрицательная работа A = F конц. * (1 - k согл.) * λ = h * c / λ. Отсюда можно вывести показатель концентрации волны фотона, как F конц. * (1 - k согл.) = h * c / λ ^ 2.

Понятие времени в таком случае можно математически рассмотреть не как скалярную величину, а как производную функции, описывающей перемещение объекта в координатах трехмерного пространства. Таким образом производная первого уровня будет являться "ускорением времени" определяющую разную скорость течения времени в инерционных системах специальной теории относительности. Производная второго уровня будет выражаться скалярной величиной, в таком случае появляется возможность отрицательного роста показателя времени.

Физический смысл величины времени в таком случае определяется как отношение количества электронов к силе тока (электрон / Ампер или Кулон / Ампер).
Один электрон имеет заряд 1,602 × 10^-19 кулонов, поэтому вы можете найти количество электронов в 1 кулоне заряда, приняв значение, обратное этому числу. Произведя арифметические расчеты, вы обнаружите:
1 кулон = 6,242 × 10^18 электронов,
1 ампер равен 1 кулону в секунду, что означает:
1 ампер = 6,242 × 10^18 электронов в секунду.
Например, при токе 15 ампер cкорость потока 9,363 × 10^19 электронов в секунду. При токе 7 мА (0,007 ампера) протекает 4,369 × 10^16 электронов в секунду.

Ньютон — производная единица. Исходя из второго закона Ньютона, она определяется как сила, изменяющая за 1 секунду скорость тела массой 1 кг на 1 м/с в направлении действия силы. Отсюда мы можем интерпретировать 1 секунду как время, за которое скорость тела массой 1 кг изменяется на 1 м/с в направлении действия силы 1 Н. Или как квадратный корень величины кг * м / Н.
Предлагается вывести значение физической величины Ньютон = кг * м * Ампер^2 / Кл^2.
В амперах измеряется также магнитодвижущая сила и разность магнитных потенциалов (устаревшее наименование — ампер-виток).

Н = Дж / м = Ампер * Вольт * с / м = Ампер * Вольт / Скорость.
Показатель концентрации волны фотона F конц. * (1 - k согл.) = I * U / c.

Вернемся к допущению, что существует отрицательная работа, которая подтверждалась бы отрицательным перемещением фотона, представляющим собой по сути возвращение фотона во времени.
Коэффициент согласованности равный единице определяет безусловную причинно-следственную связь.
Отрицательная работа объективной редукции волновой функции прямо пропорциональна показателю концентрации волны фотона F конц. * (1 - k согл.), который должен быть больше 0, что будет возможно только при k согл. < 1. Фотон возвращается во времени не из одной вариации развития событий, а из бесконечного количества мультиверс вселенных.

Отсюда можно утверждать, что коэффициент согласованности Единица достижим только в инерционных системах, движущихся со скоростью света, и определяет равную безусловность причинно-следственной и следственно-причинной связей, т.е. движение одновременно и в сторону положительного и сторону отрицательного роста времени.

Разработка позволяет без использования электрических проводников создавать электрическое поле в наноструктуре. Ученые смогли не только теоретически описать этот процесс, но и экспериментально продемонстрировать его в наноантенне.

Транзисторы, крошечные полупроводниковые приборы, которые нужны для управления электронным потоком, содержащим в себе информацию, каждый год становятся все меньше и энергоэффективнее. Во многом именно от них зависят мощность и скорость работы любой техники, в том числе компьютеров и смартфонов. Однако ученые и инженеры почти достигли фундаментальных пределов по их улучшению. Увеличить производительность устройств можно с помощью перехода от электронов к частицам света (фотонам). Фотоны — идеальный инструмент для передачи информации: свет может переноситься на десятки и сотни километров практически без затухания и искажений. Поэтому создание оптического компьютера — это уже давно не просто научный интерес, а необходимость.

«Для разработки оптического компьютера нужно заменить каждую часть обычного ПК на оптический аналог. Мы смогли сделать в некотором смысле строительный кирпичик будущего оптического чипа — наноструктуру, которая может использоваться как конденсатор или даже транзистор. С ее помощью можно в том числе управлять потоком фотонов: например, менять интенсивность или направление излучения. Также в нашей наноструктуре удалось сгенерировать постоянное электрическое поле, причем только за счет света, без использования электродов или дополнительных электрических систем»,— рассказывает Яли Сунь, младший научный сотрудник физического факультета ИТМО.

Миниатюризация — это еще одна из задач, которую старались решить ученые: чем меньше структура, тем больше потенциальных транзисторов можно поместить на единице площади, то есть тем мощнее будет готовое устройство. Наличие оптических резонансных свойств и объединение двух материалов в единой наносистеме позволили ученым создать в ней статическое электрическое поле под действием лазерного излучения и таким образом обойтись без электродов. Ранее этот эффект удавалось продемонстрировать только в громоздких системах — например, в объемном кремнии.

«По форме наша наноструктура напоминает шахматную пешку — сферу, погруженную в усеченный конус. Наши исследования на наноструктурах с разной геометрией показали, что именно такая форма лучше всего подходит для генерации электрического поля. Наноструктура включает в себя материалы, которые широко применяются в микроэлектронике,— кремний и золото. Как она работает: мы светим на нее лазером и формируем электрическое поле в полупроводнике, которое изменяет оптический отклик наносистемы. То есть выходным излучением такой наноструктуры можно управлять за счет света. Это важно для фотон-фононного взаимодействия. Результаты помогут в создании оптических компьютеров, где все процессы будут выполняться только за счет фотонов»,— поясняет Артем Ларин, соавтор проекта, инженер физического факультета ИТМО.

По словам Дмитрия Зуева, научного руководителя проекта, старшего научного сотрудника физического факультета ИТМО, самым сложным в исследовании было описать экспериментальные результаты теоретическими расчетами, так как теория объясняет идеальный случай без учета множества факторов. Дальше физики планируют провести эксперименты с другими геометриями, чтобы упростить технологию создания таких наносистем.

Дмитрий Зуев, старший научный сотрудник физического факультета ИТМО, ответил на вопросы «Ъ-Науки».

— Известные на сегодня альтернативные источники питания могут преобразовывать энергию ветра, воды или солнца. Ваша наноструктура устроена по-другому? Расскажите как.

— Нашу наноструктуру не совсем корректно сравнивать именно с источниками питания, так как электрическое поле в нашем случае создается ультракороткими лазерными импульсами на небольшой момент времени. Гипотетически поле с такой напряженностью могло бы быть сформировано при освещении солнечного элемента миллионом солнц (что, конечно, привело бы к разрушению солнечного элемента), но так как в нашей наноструктуре поле живет недолго, то она не разрушается. Поэтому разработанную нами систему логичнее использовать не для хранения энергии, а для быстрой модуляции оптических сигналов в перспективных системах связи и передачи информации.

— Что такое оптический компьютер? Зачем надо его создавать? Чем он будет лучше обычного «электрического»?

— Элементная база обычного компьютера представляет собой набор пассивных и активных компонент — проводов, по которым бегут электроны, и транзисторов, которые выполняют логические операции. Теперь давайте заменим такую элементарную частицу, как электрон, на фотон и для него реализуем элементную базу ранее указанных компонент. В таком случае обычный ПК превращается в ультрасовременный оптический компьютер прямиком из научной фантастики. Таким образом, оптический компьютер — вычислительное устройство, где информация передается и обрабатывается с помощью операций над потоком фотонов.

Переход от «электрического» компьютера к оптическому вызван прежде всего необходимостью увеличения скорости и объема обработки-передачи информации. В настоящее время для электрических компьютеров эта задача решается миниатюризацией электронных компонентов. Такой подход рано или поздно столкнется с фундаментальными физическими ограничениями, прежде всего связанными с нагревом. Компьютеры на основе оптических чипов позволят избежать не только этой проблемы, но и сопутствующих расходов, связанных с охлаждением вычислительных систем. При этом оптические компьютеры будут проводить расчеты на порядок быстрее, поэтому они найдут свое применение для решения сложных параметрических задач и обработки больших объемов данных за короткое время.

— Сможет ли подобный прибор работать совсем без электричества?

— Если говорить о замене электронов на фотоны при использовании существующей архитектуры компьютера, то нужно учитывать, что источники оптического излучения все равно питаются от электричества. Конечно, если пофантазировать, то можно предположить, что для работы оптического компьютера можно использовать солнечное излучение, которое при этом все равно надо будет предварительно подготовить (сделать когерентным, а также выделить определенную длину волны излучения). Однако в этом случае устройство потеряет свою автономность, ведь, когда зайдет солнце, устройство отключится. Но если серьезно, чтобы оптическое вычислительное устройство работало, нужен источник излучения, который работает без перебоев целый день. Поэтому в настоящее время реалистичной кажется концепция гибридной системы, когда источники излучения питаются от розетки, а все логические операции, работа с оптическими аналогами элементов памяти будут реализованы при помощи оптических сигналов.

— Для чего еще в будущем можно будет использовать технологии, основанные на фотонах?

— Технологии связи, основанные на фотонах, знакомы каждому из нас — оптоволоконный интернет доступен практически в каждом доме. При этом будущие области применения фотонных и особенно нанофотонных технологий гораздо шире. В ведущих мировых лабораториях ведутся исследования по устранению раковых опухолей с помощью специально подготовленных наночастиц, которые при облучении светом позволяют селективно уничтожать злокачественные клетки. Также наночастицы, взаимодействующие с фотонами, применяются для создания высокочувствительных оптических биосенсоров, управления химическими реакциями, создания сверхзащищенных меток для борьбы с подделкой товаров и т. д. Несмотря на то, что такие технологии только начинают выходить из лабораторий, у них действительно большое будущее, и в перспективе они смогут сильно изменить нашу жизнь.

— Как, на ваш взгляд, будет развиваться эта технология в дальнейшем?

— Если возвращаться к вопросу оптических компьютеров, то очевидное развитие этого направления — замена существующих электрических компонент вычислительных устройств на фотонные, а также их последующее объединение на едином оптическом чипе — аналоге существующих процессоров. Сейчас можно предположить, что в дальнейшем для решения задач, где большой объем обрабатываемой информации и скорость критичны, будут использоваться оптические компьютеры, в то время как традиционные электронные компьютеры будут применяться для персонального использования. Однако история показывает, как прогнозы о бесперспективности телефонов и компьютеров для домашнего использования, которые дал ряд экспертов на заре этих технологий, потерпели неудачу. Поэтому реальность, к которой приведет дальнейшая эволюция фотонных технологий, может превзойти даже очень смелые предположения.

Источник: https://www.kommersant.ru/doc/6296566

Действительно, у фотона нет массы, и, казалось бы, гравитация на него не должна действовать.

Тогда почему говорят, что свет не может покинуть черную дыру?

Дело в том, что массивные тела искривляют пространство-время.

А в искривленном пространстве свет может двигаться уже не по прямой, а по искривленной траектории, даже по замкнутой.

Этот эффект подтвержден экспериментально: например, свет от далеких звезд искривляется, когда проходит вблизи Солнца.

А вот около черной дыры пространство искривлено настолько сильно, что свет просто не может, грубо говоря, взобраться на слишком крутую стену искривленного пространства. Вот истинная причина черноты черных дыр.