Эйнштейн не родился гением, но стал им
Гением можно только родиться, а его гениальность проявляется во всем. Как ни странно, это приятно слышать тем, кто к гениям себя не относит, то есть к большинству людей. Гораздо проще свалить вину на природу и родителей за собственную несостоятельность, неудачи, лень, физические данные и приятные вредные привычки. Просто не повезло родиться гениальным и этого не изменить. Готовое самооправдание, которое так любят транслировать не только блогеры, но и даже ученые с научными степенями. Зачем что-то исследовать, когда можно просто рассказать понятную всем байку и тебя будут считать умным. А ведь даже на биографии любимого всеми Альберта Эйнштейна должны возникнуть сомнения в этих утверждениях. Но кто же читает биографии?
1 Альберт Эйнштейн во время лекции в Вене в 1921 году
Но если все же прочитать, то бросается в глаза несоответствие распространенному мнению. В 16 лет Эйнштейн провалил экзамены по истории, ботанике и французскому языку при поступлении в Высшее техническое училище в Цюрихе. И он по совету директора политехникума идет учиться для получения аттестата зрелости в кантональную школу на севере Швейцарии в городе Аарау. И уже после ее окончания он поступает в политехникум... чтобы стать в будущем не гениальным ученым, а учителем. Окончил, кстати, техническое училище со средними оценками, но теперь у него был диплом, позволяющий работать учителем физики и математики. Но устроиться на работу не получалось.
Эйнштейну уже 22 года, но гениальности, которая по утверждению популяризаторов науки ему присуща с момента рождения, никак себя не проявила до сих пор. По рекомендации своего друга в 1902 году он устраивается экспертом в федеральном бюро патентов. Спокойная работа и обеспеченная жизнь позволила ему в свободное время заняться исследованием физических проблем. И Эйнштейн смог реализовать эту возможность.
В 1905 году в журнале «Анналы физики» выходит статьи Альберта Эйнштейна. Первая была посвящена статической механике и молекулярной теории теплоты. Французский физик Жан Перрон экспериментально подтверждает гипотезы Эйнштейна и в 1926 году получает Нобелевскую премию за эту и другие свои работы. Во второй статье Альберт выдвинул гипотезу об испускание электронов некоторыми металлами под воздействием электромагнитного излучения. Это объяснило фотоэффект, который наблюдал в своих экспериментах немецкий физик Филипп Ленард, получивший Нобелевскую премию в 1905 году. А так же помогла в числе прочих добиться признания квантовой теории Макса Планка, ставший лауреатом Нобелевской премии в 1918 году. И наконец, третья статья Эйнштейна привела его самого к Нобелевской премии в 1921 году за создание теории относительности, которая пришла на смену теории Ньютона по классической механики и тяготению.
2 Портрет Эйнштейна, сделанный в 1935 году в Принстоне.jpg)
Но даже получив всемирную известность и признания, гений Эйнштейна не распространялся на другие области. Например, в 1930 году он пытался предложить решение конфликта между евреями и арабами. Вы можете сами оценить реализуемость этих рекомендаций:
«Следует создать Тайный совет, в который и евреи, и арабы выдвинут по четыре представителя, не зависимых от каких бы то ни было политических партий.
Состав каждой группы должен быть следующим:
Врач, избранный Медицинским обществом;
Юрист, избранный юристами;
Представитель рабочих, избранный профсоюзами;
Священнослужитель, избранный священнослужителями.
Эти восемь человек должны встречаться раз в неделю. Их задача — не отстаивать узкие интересы своей профессии либо народа, а сознательно прилагать все усилия к достижению благополучия всего населения страны».
3 Einstein in 1947
Альберт Эйнштейн сделал великие открытия в физике. Но он не стал универсальным гением, имеющий такие же достижения в других областях науки. Он не родился сразу гениальным, о чем говорят факты его биографии, как и не реализовал свою мечту — стать учителем физики. И большинство имеет стабильную работу, которая позволяет вечерами заниматься исследованиями, как это сделал Эйнштейн... Но почему-то гениев не становится больше.
Но вместо изучения обстоятельств его жизни и действий самого Эйнштейна, которые привели его к гениальным открытиям, некоторые ученые под видом популяризации науки рассказывают нам старые байки и заблуждения, советуют покопаться в своем детстве, чтобы реализовать свои мечты... Печально, но факт — эти ученые сами ничего не создали в науке, но Вы их слушаете. А через обман и пустую болтовню они лишают Вас этой возможности.
Интересно? Еще можно почитать
1) «Чтение научно-популярных книжек привело меня вскоре к убеждению, что в библейских рассказах многое не может быть верным. Следствием этого было прямо-таки фанатическое свободомыслие, соединённое с выводами, что молодёжь умышленно обманывается государством; это был потрясающий вывод. Такие переживания породили недоверие ко всякого рода авторитетам и скептическое отношение к верованиям и убеждениям, жившим в окружавшей меня тогда социальной среде. Этот скептицизм никогда меня уже не оставлял, хотя и потерял свою остроту впоследствии, когда я лучше разобрался в причинной связи явлений.
Для меня ясно, что утраченный таким образом религиозный рай молодости представлял первую попытку освободиться от пут „только личного“, от существования, в котором господствовали желания, надежды и примитивные чувства».
2) Видео: ИЗУЧЕНИЕ / НАПИСАНИЕ БИОГРАФИЙ ВЫДАЮЩИХСЯ ЛИЧНОСТЕЙ
3) Видео: Риски & Законы развития Личности
Это принципиально бесплатный формат. Задать вопросы Вы свободно можете здесь: https://vikent.ru/w0/
Источники
Альберт Эйнштейн на портале VIKENT.RU https://vikent.ru/author/117/
Самин Д. К., 100 великих ученых. — М.: Вече, 2004. — 592 с. (100 великих) с.461-467
Альберт Эйнштейн, Письмо одному арабу / Мир, каким я его вижу, М., «Аст», 2013 г., с. 213-215.
Благодарю И.Л. Викентьева за присланный фрагмент
Фото:
Портрет Эйнштейна, сделанный в 1935 году в Принстоне.jpg#/media/File:Einstein-formalportrait-35(cropped).jpg)
Как же давно мы пытаемся решить, что лучше для нашего образования
Сегодня, 14 марта, в мире отмечается один из самых необычных праздников — Международный день числа «Пи». "π" - наверное, один из наиболее популярных математических терминов, который знают даже гуманитарии (вроде меня). Как все, я точно помню, что эта математическая константа выражает отношение длины окружности к длине её диаметра, имеет бесконечную математическую продолжительность, а в упрощённом варианте записывается как π = 3,14. Кстати, считается, что День числа "пи" стали отмечать именно в этот мартовский день потому, что его запись совпадает с тем, как дата 14 марта записывается в американской системе: 3/14 (сначала месяц, потом число). А ещё, так уж вышло, сегодня день рождения одного из наиболее выдающихся физиков современности Альберта Эйнштейна (1879-1955).
Позволю себе мысль о том, что все эти даты понятны лишь тогда, когда люди хорошо образованы, когда в них сформирована привычка учиться и расширять кругозор. И потому предлагаю вашему вниманию фрагмент из выходившей на советском телевидении передачи "Под знаком "Пи"". В нём академик Российской академии образования Эдуард Днепров (в 1988-1989 годах участвовал в разработке концепции современной реформы образования; в 1990-1992 гг. - первый избранный министр образования России), поднимает вопросы образования, о структуре школьного образования, проблеме обязательного образования, о тестировании абитуриентов, об элитарном образовании, об «Учительской газете».
Гл. ред. науч.-поп. и обр. пр., 1989 г. Источник: канал на YouTube «Советское телевидение. Гостелерадиофонд России», www.youtube.com/c/gtrftv
Один Эйнштейн и множество Нобелевских премий
В 1904 году Альберт Эйнштейн закончил работу над статьями статистической механики и молекулярной теории теплоты и послал в журнал «Анналы физики». В 1905 году эти статьи были напечатаны, и по выражению знаменитого физика Луи де Бройля, они как сверкающие ракеты осветили мрак ночи и открыли неизвестные просторы Вселенной.
1 Эйнштейн в своем кабинете, Берлинский университет, 1920 год
Эйнштейн в первой статье объяснял броуновское движение молекул и предположил способ вычисления массы и число молекул. Через несколько лет это сделал французский физик Жан Перрон и получил Нобелевскую премию.
Во второй статье речь шла про фотоэффект, в которой Эйнштейн предположил возможность некоторых металлов выделять электроны под воздействием электромагнитного излучения. В этом направлении стали работать француз Филипп Делинар и немец Макс Планк. Каждый из них за своё открытие получил Нобелевскую премию.
Третья статья Эйнштейна положила начало созданию специальной теории относительности. Он высказал предположение о невозможности движения материального объекта быстрее скорости света. И сделал вывод, что масса тела зависит от скорости его движения и представляет собой «замороженную энергию». Сейчас эта формула известна со школьного курса физики — масса умноженная на квадрат скорости света.
Некоторые факты биографии
Альберт Эйнштейн родился 14 марта 1879 года в маленьком австрийском городке Ульме, но через год семья перебралась в Мюнхен. В пять лет Альберт увидел магнитный компас, который поразил его, возбудил любопытство и жажду познания, не угасавших всю жизнь. Позднее, в двенадцать лет, он испытал такие же чувство, когда начал изучать геометрию.
2 Эйнштейн в 14 лет
В первый год обучения в политехникуме Эйнштейн усердно работал в физической лаборатории, «увлеченный непосредственным соприкосновением с опытом». Кроме интереса к теоретической физике, в студенческие годы Эйнштейн интересуется геологией, историей культуры, экономикой, литературоведением. И продолжает заниматься и заниматься самообразованием... На его столе появляются труды Гельмгольца, Герца и даже Дарвина.
После провала по ботанике и французского языка на экзаменах политехникуме в Цюрихе, Альберт по совету директора училища поступает в последний класс кантональной школы в Аарау, чтобы получить аттестат зрелости. По ее окончанию, он решает стать учителем физики, и в 1896 году поступает на учительских факультет.
Материальное положение Эйнштейна было очень сложным — семья могла присылать лишь 100 франков ежемесячно, но большую часть приходилось откладывать для взноса на гражданство, отказывая себе во всем. Альберт надеялся на то, что, будучи гражданином Швейцарии, он сможет получить работу школьного учителя. Закончив в 1900 году политехникум со средними оценками, Альберт получает диплом учителя физики и математики, а через год швейцарское гражданство. Но работу смог найти только весной 1902, но только временно..
Благодаря рекомендации своего друга Марселя Гроссмана Альберт Эйнштейн был зачислен на должность эксперта третьего класса с годовым жалованием 3500 франков в федеральное бюро патентов в Берне, где проработал проработал более семи лет. Несложная и постоянная позволили Эйнштейну провести исследования, сделавшие его одним из самых известных учёных мира.
3 Эйнштейн в 1921 году
Работать отдыхая
Летом 1913 года Эйнштейн с сыном Гансом-Альбертом и Мари Кюри с ее дочерьми Ирен и Евой провели короткий отпуск на леднике Энгадин в Швейцарии. По воспоминаниям Мари Кюри, Эйнштейн даже здесь с рюкзаком на плечах не переставал думать о задаче, над которой он работал в это время:
«Однажды, когда мы поднимались на кручу и надо было внимательно следить за каждым шагом, Эйнштейн вдруг остановился и сказал: «Да, да, Мари, задача, которая сейчас стоит передо мной, — это выяснить подлинный смысл закона падения тел в пустоте». Он потянулся было даже за листком бумаги и пером, торчавшими у него, как всегда, в боковом кармане. «Мари сказала, что... как бы им не пришлось проверять сейчас этот закон на своем собственном примере! Альберт громко расхохотался, и мы продолжали наш путь».
4 Официальный портрет Эйнштейна после получения Нобелевской премии по физике 1921 года
В 1915 году в Берлине Эйнштейн закончил работу над общей теорией относительности. В ней так же излагалась и новая теория тяготения, к которой Энштейн предположил, что все тела не притягивают друг друга, как считалось со времен Исаака Ньютона, а искривляют окружающее пространство и время. Это было настолько революционное представление, что многие ученые сочли это шарлатанством. Но Эйнштейн сделал теоретические расчеты в том числе отклонение световых лучей в гравитационном поле. Когда это было подтверждено астрономами из Англии в 1919 году во время солнечного затмения, было официально объявлено о подтверждении теории Эйнштейн. Это сделало его знаменитым на весь мир, но не принесло ему радости. В рождественской открытке своему другу Генриху Зангеру в Цюрих, Эйнштейн писал:
«Слава делает меня все глупее и глупее, что, впрочем, вполне обычно. Существует громадный разрыв между тем, что человек собою представляет, и тем, что другие думают о нем или, по крайней мере, говорят вслух. Но все это нужно принимать беззлобно».
Интересно? Еще можно почитать
1) «Для меня не подлежит сомнению, что наше мышление протекает в основном, минуя символы (слова), и к тому же бессознательно. Если бы это было иначе, то почему нам случается иногда „удивляться“, притом совершенно спонтанно, тому или иному восприятию? Этот „акт удивления“, по-видимому, наступает тогда, когда восприятие вступает в конфликт с достаточно установившимся в нас миром понятий. В тех случаях, когда такой конфликт переживается остро и интенсивно, он в свою очередь оказывает сильное влияние на наш умственный мир. Развитие этого умственного мира представляет собой в известном смысле преодоление чувства удивления — непрерывное бегство от „удивительного“, от „чуда“.
Чудо такого рода я испытал ребёнком 4 или 5 лет, когда мой отец показал мне компас. То, что эта стрелка вела себя так определённо, никак не подходило к тому роду явлений, которые могли найти себе место в моем неосознанном мире понятий (действие через прикосновение). Я помню ещё и сейчас — или мне кажется, что я помню, — что этот случай произвёл на меня глубокое и длительное впечатление. За вещами должно быть что-то ещё, глубоко скрытое».
2) Видео: # Г.С. АЛЬТШУЛЛЕР: ФОРМИРОВАНИЕ ТВОРЧЕСКОГО МИРОВОЗЗРЕНИЯ
3) Видео: Онлайн-консультация VIKENT.RU № 304 «КРЕАТИВНЫЕ / ТВОРЧЕСКИЕ КОЛЛЕКТИВЫ» 19 февраля 2023 в 19:59 (мск).
Идёт приём Ваших новых вопросов по более чем 400-м направлениям творческой деятельности — на онлайн-консультацию третье воскресенье каждого месяца в 19:59 (мск). Это принципиально бесплатный формат.
Задать вопросы Вы свободно можете здесь: https://vikent.ru/w0/
Источники
Альберт Эйнштейн на портале VIKENT.RU https://vikent.ru/author/117/
Самин Д. К., 100 великих ученых. — М.: Вече, 2004. — 592 с. (100 великих) с.461-467
Фото:
Чем может являться время?
В фильме «Интерстеллар» есть интересная фраза. Не помню, как именно она звучит с точностью цитаты, но смысл примерно такой:
Вероятно, в другой вселенной есть существа, для которых путешествия во времени выглядят не более сложными, чем для нас выглядит подъем в гору.
В этой фразе заключена целая новая теория восприятия физики как таковой. Оно и не удивительно – напомню, что режиссер консультировался при работе над фильмом с учеными. Но давайте вернемся именно к смыслу того, что сейчас прочитали.
Время в физике всегда было некоторой спорной субстанцией и воспринималось чем-то средним между философским осмыслением действительности и реальной физической величиной.
Чем является время сказать никто не может до сих пор. Ему и приписывали свойства очередного квантового поля, и пытались воспринимать его как физическую субстанцию. Искали даже гипотетические хрононы.
Но среди множества теорий появилась и та, что обозначила время как несуществующую величину. Под соусом этого восприятия получается интересное дело.
Время есть измеряемая величина, согласно которой можно оценить срок жизни вселенной или мира как такового. При этом мир просто каким-то образом чудом существует вечно. Чем является сама вечность сказать очень сложно. Вернее осознать это очень сложно.
Между тем, такой подход не отменяет теорию появление Вселенной в результате большого взрыва и прочие подобные изыскания. Эти понятия мало связаны друг с другом. Мы просто принимаем факт, что пространство можно измерять ещё вот так.
Прошлое от будущего в итоге может отличаться только лишь фактом, что в тот момент было такое-то состояние материи (объектов и чего угодно), а в другой момент оно изменилось. Тут мы и подходим к упомянутой фразе из фильма.
Представьте себе координатную плоскость. На ней нанесены координаты x и z. Они существуют вечно. Это просто такое свойство имеющегося пространства. Пространство можно расчертить в этом количестве измерений. Время по этой теории выступает в роли дополнительной координатной плоскости. Её существование – просто свойство пространства или ещё один способ измерить его.
Искать начало или конец времени при такой логике - это тоже самое, что пытаться найти момент появления 3D-координатной плоскости. Начало, может быть, и есть, но оно точно дальше грани осознания самого времени и пространства.
По этой логике и получается, что если есть существо, которое воспринимает пространство-время ни как 3+1 измерений, а как полноценные 4 измерения, то оно сможет перемещаться по времени также, как мы перемещаемся по вертикали в 3+1. При этом перемещение во времени не будет чем-то из рук вон выходящим. Это будет самая обычная способность. Существо просто сможет пойти во времени из точки А в точку Б :) …
Такой подход расставляет всё по своим местами и раскладывает по полочкам.
Сравнение времени с бесконечной пленкой, где записан кинофильм, становится ещё более актуальным.
Действительно, каждой точке на координатной плоскости будет соответствовать некоторое состояние пространства. Точно также каждый кадр на пленке соответствует некоторому моменту времени.
Подобную логику высказывал ещё Эйнштейн. Вот только всё осложняется тем, что тогда все наши действия уже разрисованы, как видеоигра при общении с NPC. Это вплотную подводит к теории симуляции. Ну а время как таковое тогда бесконечно. И никакие лангольеры не съедают оставшуюся в прошлом картинку.
⚠️ Обязательно подписывайтесь на Telegram-канал проекта! Там выходит много эксклюзивных интересных заметок.
👉 Все мои статьи сначала выходят на ДЗЕН-канале. Там же есть ещё больше оригинальных статей.
Советую почитать по теме:
Как создать червоточину в пространстве: три сложных и маловероятных варианта
Если когда-нибудь у вас будет космический корабль, и если даже он сможет перемещаться с максимально возможной скоростью, у вас всё равно будет одна большая проблема. Большая, как сам космос. Если вас будут интересовать межзвёздные перелёты, то на преодоление гигантских расстояний между звездами потребуются сотни, тысячи и миллионы лет.
Но у всякой проблемы есть решение. Можно будет создать червоточину, соединяющую две разных точки в пространстве напрямую. Эти туннели в пространстве очень популярны в научной фантастике, но основаны они на настоящей науке. Правда, и тут есть одна проблема. Создать червоточину (или, что то же самое, кротовую нору) чрезвычайно сложно. Хотя для этого существует три варианта действий.
Художественная интерпретация червоточины с точки зрения наблюдателя, пересекающего горизонт событий червоточины Шварцшильда, которая является мостом между двумя Вселенными. Наблюдатель, подошедший справа, и другая Вселенная становятся видимыми в центре тени кротовой норы, когда пересекается горизонт событий. Наблюдатель видит свет, который попал внутрь чёрной дыры из другой Вселенной. Однако, другая Вселенная недоступна в случае червоточины Шварцшильда, так как мост разрушится быстрее, чем наблюдатель пересечёт его, и всё, что попало за горизонт событий из любой Вселенной будет раздавлено в сингулярности.
Стоит сразу отметить, что математика общей теории относительности (ОТО) никоим образом не отрицает существование кротовых нор. ОТО описывает то, как работает гравитация, и язык её математического аппарата, созданного Эйнштейном, достаточно прямолинеен. Эйнштейн понял, что хотя нам гравитация кажется силой, на самом деле это просто ощущение, возникающее от путешествия по кочкам и извилинам пространства-времени. Эти же самые кочки с извилинами возникают от распределения материи и энергии в пространстве-времени. В итоге материя и энергия сообщают пространству, как ему изгибаться, а изгибы пространства сообщают материи, как ей перемещаться.
Чтобы создать червоточину, нам нужно так расположить материю и энергию, чтобы они поспособствовали появлению туннеля. Взяв за основу ОТО, нам надо найти такое решение уравнений, которое разрешает существование кротовых нор.
На первый взгляд получается, что проще всего создать червоточину, создав чёрную дыру. Чёрные дыры — это участки пространства, отрезанные от остальной Вселенной. Это что-то вроде проколов в самом пространстве-времени — точки бесконечной плотности, или сингулярности, обёрнутые в односторонний барьер, горизонт событий. Напор гравитации внутри горизонта событий настолько силён, что ничто, даже свет, не может убежать за его пределы. И это будет не просто одностороннее путешествие, а быстрое падение в центр чёрной дыры. Попав за горизонт событий, вы гарантированно достигнете сингулярности за конечное время.
Решение для чёрной дыры появляется в ОТО в ответ на простой вопрос – что будет, если втиснуть материю в определённый объём пространства с такой плотностью, чтобы ей не могла сопротивляться ни одна сила?
Однако правильных ответов на такой вопрос бывает несколько. Математика ОТО даёт противоположное верное решение уравнений, которое называют, соответственно, белой дырой. У белой дыры в центре тоже есть сингулярность, только её горизонт событий работает наоборот – ничто не может войти в белую дыру, а всё, что формируется внутри белой дыры, быстро, со скоростью, превышающей скорость света, вылетает наружу.
Белая дыра в представлении художника.
Какая тут связь с чёрными дырами? Из математики ОТО вытекает, что при формировании чёрной дыры тут же появляется и белая дыра, соединённая с ней. Связанная пара чёрной и белой дыр автоматически порождает червоточину. Такую червоточину называют мостом Эйнштейна-Розена, в честь Альберта Эйнштейна и его коллеги, Натана Розена, предложивших эту идею в 1935 году.
Альберт Эйнштейн и Натан Розен.
Однако у такой конструкции есть две проблемы. Во-первых, белых дыр, скорее всего, не существует. Это чрезвычайно энергетически нестабильные объекты. И всё из-за обратного горизонта событий, который ничего не впускает снаружи, зато всё постоянно выплёвывает. Поскольку белая дыра – это эквивалент чёрной дыры, работающий так, будто время идёт задом наперёд, эволюция белой дыры должна выглядеть, как формирование чёрной дыры наоборот – белая дыра теряет массу, а потом спонтанно формирует звезду.
Однако вот так, на пустом месте, спонтанно звезду создать нельзя, потому что это противоречит второму закону термодинамики. Поэтому от идеи белых дыр придётся отказаться. А это означает, что если отринуть чистую математику ОТО и попытаться создать чёрную дыру в реальном мире, то никакой белой дыры не возникнет. Весь материал, необходимый для создания белой дыры, остановит её возникновение в зародыше и породит лишь чёрную дыру.
Но если бы вам как-то удалось создать пару из чёрной и белой дыр, у вас была бы в распоряжении червоточина – только очень специфическая. Проблема с мостами Эйнштейна-Розена состоит в том, что вход в червоточину располагается внутри горизонта событий чёрной дыры. Чтобы отправиться в путешествие через кротовую нору, вам придётся преодолеть односторонний барьер. По определению этого барьера, выбраться оттуда вы уже не сможете, и проследуете к сингулярности, что бы ни случилось. Об этом недвусмысленно заявляет та же самая математика, что разрешает существовать червоточинам. А в центре сингулярности вас ждёт неминуемая аннигиляция.
Сингулярность.
Итак, если нам нужна пригодная для использования кротовая нора, нам нужно организовать вход в неё, расположенный за пределами горизонта событий. Тогда мы сможем безопасно войти в туннель (в «глотку» на жаргоне физиков) червоточины, и избежать тем самым мелких неприятностей, связанных с аннигиляцией в сингулярности.
И вновь мы обращаемся к аппарату ОТО, чтобы понять, каким образом для этого можно было бы расположить материю и энергию. И вновь Эйнштейн разрешает нам сделать подобную кротовую нору. Но и у неё есть одна проблема: стабильность.
Червоточины удивительно нестабильны. Да, можно создать туннель, соединяющий два удалённых участка пространства-времени. И посмотреть на творение рук своих с удивлением и гордостью. НО в тот самый момент, когда что угодно — даже один жалкий фотон — пройдёт по этой кротовой норе, она тут же разорвётся, как перетянутая резинка, и схлопнется быстрее скорости света. Увы.
Поэтому нам нужно добавить ещё один критерий для создания приличной червоточины – она должна быть стабильной и позволять проходить через глотку массивным объектам, не схлопываясь при этом. И вновь ОТО спешит нам на помощь. Физики Майкл Моррис и Кип Торн нашли такое решение в 1988 году. Основательно порывшись в дебрях ОТО, они смогли найти способ сконструировать стабильную, практичную и проходимую червоточину со входом, расположенным за пределами горизонта событий.
Кип Торн, Лауреат Нобелевской премии по физике 2017 года.
Для этого нужно всего ничего: найти экзотическую материю, обладающую отрицательной массой. Не антиматерию – это всего лишь близнец нормальной материи с противоположными зарядами. Не тёмную материю – это загадочная форма материи, доминирующая во Вселенной. А материю с отрицательной массой.
Экзотическая материя.
В уравнениях у отрицательной материи есть чудесное свойство – она достаточно сильно расширяет вход в червоточину, и одновременно отменяет дестабилизирующее влияние нормальной материи. Но что такое отрицательная материя?
Представьте, что вы взяли в руки шар для боулинга, а он весит минус 8 килограмм. Или купили в магазине минус полкило мяса. Звучит странно и контринтуитивно, потому что так оно и есть. У науки нет ни единого примера существования отрицательной материи где-либо во Вселенной. Если бы мы нашли такую материю, это перевернуло бы всё представление о физике.
К примеру, если ударить ногой по мячу с отрицательной массой, он должен будет полететь в сторону, противоположную той, в которую его хотели послать. Если его уронить, он полетит вверх. Если поместить отрицательную материю рядом с обычной, то отрицательная будет отталкиваться от нормальной, а нормальная – притягиваться к отрицательной, и они будут бесконечно разгонять друг друга без всяких вливаний энергии.
Отрицательная материя будет противоречить законам сохранения импульса и энергии. И хотя ни один закон физики не является догмой, а новые наблюдения всегда могут опровергнуть текущие представления, обнаружение материи с отрицательной массой было бы чем-то совершенно из ряда вон выходящим.
3) Мост из экзотической материи
Самое интересное начинается, если обратиться к отрицательной энергии. Вселенная не против существования отрицательной энергии, а энергия и материя суть две стороны одной медали (самый очевидный пример – уравнение E = mc2, «с» в котором – всего лишь константа, показывающая, сколько энергии заключено в единице массы, и наоборот). А самая доступная форма отрицательной энергии содержится в самом вакууме.
А. Эйнштейн музицирует.
С точки зрения современной физики весь мир, всё пространство-время пронизано квантовыми полями. Поля накладываются друг на друга и взаимодействуют сложными интересными способами. К примеру, части полей могут обрести энергию и начать движение – с точки зрения наблюдателя это будет выглядеть как перемещение элементарной частицы. Для всех известных частиц существуют соответствующие поля – фотонное (обычно известное как электромагнитное), электронное, поле верхнего кварка, и т.п.
Если удалить из какого-либо пространства-времени все частицы, то в полном вакууме всё равно останутся все их поля. И у них будет некий уровень присущей им энергии, потому что все эти поля постоянно и непрерывно «вибрируют». С какой-то точки зрения, им присуща бесконечная энергия.
Флуктуации.
Получается, в вакууме пространства-времени заключено огромное количество энергии. Естественно, это доставляет проблем физикам, пытающимся разработать теорию этих полей. Вся современная физика держится на хитроумных способах обхода всех этих бесконечностей и предсказании поведения частиц (и в основном они работают).
Изобилие энергии даёт нам возможность придумывать хитроумные сценарии по её локальному уменьшению – нужно просто получить что-то, отличное от бесконечной энергии вакуума на определённом участке, и у нас в руках окажется отрицательная энергия.
Одно из подобных явлений называется эффектом Казимира в честь нидерландского физика Хендрика Казимира. Если взять две металлических пластины, и разместить их параллельно и очень близко друг к другу, вы ограничите варианты возможных вибраций вакуума в промежутке между ними. Их всё равно будет бесконечное количество, но эта бесконечность будет не такой «большой», как бесконечность вне этого участка. Путём хитроумных математических уловок можно вычесть одну бесконечность из другой и получить отрицательную энергию, проявляющуюся как сила притяжения между пластинами.
Хендрик «Хенк» Бругт Герхард Казимир.
Эффект Казимира реален и был измерен (он, кстати, мешает строить механизмы наноразмеров – но это уже совсем другая история). Отрицательная энергия во Вселенной есть. А где есть отрицательная энергия, там есть и потенциальная возможность создания стабильной и проходимой кротовой норы. Но и тут подстерегает проблема – нужно решить одну из крупнейших задач физики.
Физики уверены, что решение задачи по созданию червоточины неразрывно связано с теорией квантовой гравитации — союзом квантовой механики и ОТО. ОТО разрешает кротовым норам существовать только при определённых условиях (к примеру, при наличии отрицательной энергии). Квантовая механика — квантовая теория поля — говорит, как добыть отрицательную энергию. Но как два этих кусочка головоломки соотносятся друг с другом, нам пока непонятно. Теории квантовой гравитации у нас нет.
Неясно, к примеру, на самом ли деле та отрицательная энергия, которая возникает в эффекте Казимира, подойдёт для решения наших задач. Она отрицательная по отношению к остальной Вселенной, а будет ли этого достаточно для создания и стабилизации червоточины, непонятно. Возможно, нам понадобится действительно отрицательная энергия — а её может и не существовать, как отрицательной материи.
Эффект Казимира.
Кроме того, отрицательная энергия в эффекте Казимира очень слабая и работает на малых масштабах. Конечно, эффект работает между двумя металлическими пластинами, разведёнными на небольшое расстояние, но как масштабировать его на макроскопический объект, непонятно.
Можно попробовать создать кротовую нору при помощи более экзотических структур. Теоретически могут существовать космические струны – отголоски тех ранних времён, когда четыре фундаментальных взаимодействия физики отделялись друг от друга. Можно попробовать продеть эти космические струны через глотку червоточины, закрепив их концы, как концы кабелей, удерживающих подвесной мост, и это стабилизирует червоточину. Однако хотя космологи уверены в их существовании, пока ни одной такой струны мы не нашли.
Физики-теоретики, развивая теории модифицированной гравитации, которые должны помочь отказаться от использования тёмной материи, внезапно обнаружили, что в некоторых из этих теорий кротовые норы могут существовать без использования всяких экзотических вариантов материи или энергии. Однако эти же теории предсказывают, что скорость распространения гравитации меньше, чем скорость света. А это тяжело объяснить после наблюдений, сделанных в 2017 году, когда килоновая (слияние двух нейтронных звёзд) определённо продемонстрировала, что гравитация и свет распространяются с примерно одинаковой скоростью.
Видеоролик, изображающий процесс слияния двух плотных нейтронных звёзд вследствие излучения гравитационных волн с последующим взрывом килоновой. Художественная мультипликация.
Теория струн всё ещё надеется стать решением задачи квантовой гравитации, заменив точечные частицы на продолговатые объекты – струны и браны. Некоторые теоретики обнаружили, что эта теория позволяет существовать стабильным кротовым норам. Но эта теория не закончена, и никаких практических результатов до сих пор не дала.
Струны в представлении художника.
Исследование природы квантовых полей вблизи горизонта событий чёрной дыры намекает на то, что возможно будет создать стабильную червоточину. Однако такие кротовые норы могут быть крошечными, диаметром не более 10-35 м – полезными их назвать нельзя. Кроме этого, вся их математика основывается на кучке упрощений и предположений касательно квантовой гравитации, которые могут быть ошибочными.
На текущий момент это всё, что известно про кротовые норы. Физикам нравится эта тема, потому что она напрямую связана с квантовой гравитацией. Ну и потому что червоточины — это круто. Так что хотя пока до туманности Андромеды нам далеко, не будем отчаиваться: может, мы доберёмся до неё раньше, чем она до нас.
Туманность Андромеды.
P.S.: Фото и видео добавлял на своё усмотрение. Спасибо тем, кто поддерживает меня! Вы лучшие!
Основной источник: https://habr.com/ru/post/710452/
Подборка новостей науки за неделю: Шнобелевская премия, очередное подтверждение ОТО и двойник чёрной дыры
🦈 Каждую неделю мы собираем самые интересные, на наш взгляд, новости из мира науки. И в этом выпуске: Почему акулы водят хороводы; где прячется голографический двойник чёрной дыры; чувствителен ли жир; как ещё можно подтвердить теорию относительности и за какие достижения вручали Шнобелевскую премию?
(все ссылки на пруфы и исследования под роликом на ютубе. Короткая текстовая версия ниже)
Содержание ролика:
00:19 Учёные открыли тайну акульих хороводов
01:24 Фотонные кольца могут содержать квантовую информацию о чёрных дырах
03:32 Мозг и жир контактируют напрямую
05:35 Один из принципов теории относительности подтвержден с высочайшей точностью
07:29 За что вручали Шнобелевскую премию
Учёные открыли тайну акульих хороводов
Учёные наконец смогли изучить при помощи дронов загадочные хороводы гигантских акул. Известно, что эти рыбы могут собираться в ритуальные хороводы размером от 13 до более 1000 особей, но подробно изучить их поведение внутри круга не получалось. Но теперь мы знаем, что это - брачилище. Я только что придумал это слово по аналогии с лежбищем, его даже гугл не знает. Да, акулы устраивают хоровод в августе-сентябре в регионах, богатых планктоном, для того, чтобы найти себе пару. Правда планктон они во время хоровода не поглощали, просто плавали на глубине до 16 метров, иногда попарно сближаясь, трогая друг друга плавниками и плывя какое-то время вместе, а затем переходя к другому партнёру. В самом хороводе акулы не спаривались, но это очень напоминало speed-dating, так что учёные уверены, что после случалось всё то, что должно. Ну а области хороводовождения нужно бы, конечно, ограждать от промысла и судоходства.
Фотонные кольца могут содержать квантовую информацию о чёрных дырах
Вы помните фотографии теней черных дыр? На фотографии (в видео) сверхмассивной чёрной дыры Мессье 87 мы видим именно тень, она внутри светящейся области. Горизонт событий черной дыры еще примерно раза в два с половиной меньше по размеру, и, естественно, мы его не видим, потому что свет, проходящий по кромке черной дыры, через горизонт событий, не попадает в наши телескопы, у него совсем иная траектория, очень искривленная. Но вокруг горизонта событий находится фотонное кольцо, ловушка, в которую попадают редкие фотоны, обречённые чуть ли не вечно вращаться вокруг чёрной дыры. На компьютерной симуляции кольца, видно, что оно состоит из ряда субколец. Эти кольца - ряд вложенных друг в друга изображений Вселенной. Каждой кольцо формируется потоками фотонов, которые совершили некоторое количество полуоборотов или оборотов вокруг черной дыры. Чем ближе к дыре, тем кольца тусклее. Пока мы делаем снимки при помощи телескопа горизонта событий, разглядеть их нельзя, хотя изображения первого из них можно получить, отправив телескоп на земную орбиту.
Кольца могут многое рассказать о массе, размерах и вращении черной дыры. Но ещё интереснее то, что симметрия концентрических колец может помочь в поисках голографического двойника чёрной дыры. Голографический двойник это квантовая система, в которой содержится вся информация о чёрной дыре.
Существует мнение, что такой голографический двойник может помочь совместить квантовую теорию и теорию относительности, приблизив нас к созданию теории всего. Изучая симметрию фотонных колец, учёные открыли конформность этой симметрии. Кольца как бы переходят друг в друга посредством растяжения. Ещё учёные выяснили, что колебания чёрной дыры находят отражения и в фотонных кольцах, те хранят эту информацию.
И тогда учёные пришли к выводу, что голографический двойник чёрной дыры может находиться как раз в этих кольцах. Не обязательно он там находится, разумеется, есть и противники этой теории, но может. Если это так, и в фотонных кольцах содержится квантовая информация о чёрной дыре, то для нас это как видеокамера, обращённая в прошлое, плюс голограмма чёрной дыры одновременно. Впереди много проверок и тестов, но оно стоит того.
Мозг и жир контактируют напрямую
Учитывая, что проблема лишнего веса касается всё большей доли людей, исследования жировой ткани и её роли в организме не прекращаются. Недавняя работа пролила чуть больше света на сенсорную иннервацию в жировой ткани.
У млекопитающих жировая ткань пронизана чувствительными нервами. Симпатическая нервная система регулирует метаболизм и выработку тепла жиром. А с помощью сенсорной системы жировые клетки передают сенсорные сигналы в центральную нервную систему через спинной мозг. Однако, как показали ранние эксперименты, дезактивация сенсорных нервов не приводила к каким-либо явным изменениям, так что смысл этой иннервации был для учёных не очень ясен.
Но и методы, которыми проводили прежние эксперименты, были так сказать устаревшими. То ли дело день сегодняшний, продвинутый. Сейчас лабораторную мышь можно сделать практически прозрачной, а соматосенсорные нейроны снабдить флуоресцентными метками.
В рамках эксперимента это сделали с одним ответвлением соматосенсорной нервной системы, ведущим к жировой ткани и исходящим от нервного узла, прилегающего к спинному мозгу. И эти нервы оказались перед нами как на ладони. Это вы и видите на экране. Исследования этой модели дали следующие результаты. Во-первых, видно, что это достаточно разветвлённая сеть. Во-вторых, если её инактивировать, выключить, то в жире активизируются гены, приводящие к распаду жиров и выработке тепла.
Выходит, что невыключенные работоспособные сенсорные нервы приводят наоборот к накоплению жира. Интересно, можно ли это как-то использовать в борьбе с ожирением.
В-третьих, выяснилось, что жировая ткань таки общается с мозгом. Разумеется, делает она это быстрее, чем более исследованная в этом плане гормональная система. Пока что непонятно, для чего нужна такая скорость для жира, возможно для очень быстрых сигналов сжечь топливо. В итоге, даже новый метод исследования не заставил сенсорную нервную систему в жировой ткани сдать свои позиции таинственности, но, думаю, это ненадолго.
Один из принципов теории относительности подтвержден с высочайшей точностью
Кажется, бесконечно можно смотреть на текущую воду, танцующее пламя и на то, как подтверждают общую теорию относительности.
Команда учёных представила результаты наиточнейшей на настоящее время проверки слабого принципа эквивалентности или по сути равенства гравитационной и инертной масс. Эта проверка накладывает ограничения на любые последующие теории, даже теорию всего, поскольку они не должны будут нарушать это равенство.
Вспомните, теория Эйнштейна, работающая с гравитацией, пространством и временем, не учитывала квантовые эффекты. Поэтому важно искать экспериментальные отклонения от теории на всё увеличивающихся уровнях точности. Ведь так мы сможем заметить взаимодействия сил, указывающие на возможность объединения теории гравитации и квантовой физики. Сколько уже можно об этом говорить. Так вот, слабый принцип эквивалентности говорит, что тела в гравитационном поле падают одинаково, независимо от их массы, если на них не действуют другие силы вроде сопротивления воздуха. Все слышали про Галилео, который сбрасывал предметы с Пизанской башни. Скорее всего, это просто легенда, и эксперимент ставился иначе. Но мы точно знаем, что новый эксперимент ставился на орбите при помощи спутника MICROSCOPE.
Внутри него находились титановый и платиновый цилиндры, в сущности подвергающиеся свободному падению в течение двух лет. Ускорение этих предметов измерялось с экстремально высокой точностью. Приборы могли засечь различие всего в одну квадриллионную при помощи электростатических сил. Но не засекли.
Разницы в движении объектов не было. Нарушения равенства гравитационной и инертной масс с точностью до квадрилионных долей не обнаружено, а это гораздо точнее, чем можно было бы добиться на Земле. Скорее всего нарушений не будет обнаружено и в следующий десяток лет, пока не выведут на орбиту MICROSCOPE-2, аппарат, который сможет добавить ещё два порядка к текущей точности и попытаться обнаружить расхождения.
За что вручали Шнобелевскую премию
Шнобелевская премия вручалась уже 32 раза. Напомню, что её вручают за открытия, которые заставляют сначала засмеяться, а потом задуматься. Лауреатам по-прежнему вручают денежный приз в размере 10 триллионов зимбабвийских долларов, поздравления они принимают от нобелевских лауреатов, всё вокруг напоминают атмосферу маскарадного артхауса, мюзикла, Теории большого взрыва вместе взятых, и вообще, это крутое научное шоу. Итак, какие открытия были отмечены в этом году.
Премия в области искусства была вручена за работу, опубликованную ещё в 1986 году. Она посвящена исследованию того, как древние майа ставили ритуальные клизмы. Спиртовые. Об этом говорит их керамика. Исследователи зашли очень далеко, опробовав этот метод на себе с 5% алкоголем. Но не так далеко, чтобы опробовать клизмы с грибами и табаком.
Премия в области литературы досталась за открытие того, почему юридические документы настолько зубодробительны для неюристов. Все эти необязательные жуткие, устаревшие конструкции (особенно, если говорить об англосаксонском праве), пассивный залог, который должен быть избегаем, всё это скорее из-за психолингвистического фактора, чем из-за потребности в технической точности.
Премия в области физики присуждена за объяснение того, отчего утята уже в однодневном возрасте способны плыть гуськом в составе косячка. Выводок плавал в специальной метаболической камере, а экономия энергии в такой формации достигала 35%. Премия в области биологии была вручена за исследования сложностей жизни некоторых скорпионов, которые умеют отбрасывать хвост подобно ящерице. Т.к. в хвосте находятся не только ядовитое жало, но и часть пищеварительной системы, включая анус, то через несколько месяцев животное всё же погибает от жуткого запора. Но до этого живёт в целом неплохо, быстро бегает и даже может размножаться.
Премия в области медицины досталась за метод, позволяющий сократить побочный эффект от химио или радиотерапии. Если кушать мороженое во время терапии, то это заменяет традиционную местную криотерапию и позволяет не так сильно повреждать эпителиальные клетки кишечника и ротовой полости, что в ряде случаев приводит к неспособности принимать пищу.
Премия в области прикладной кардиологии ушла за за открытие того, что во время первой встречи людей, которые нравятся друг другу, их сердечные ритмы синхронизируются. Так что к синхронизации взглядов и движений можно добавить также и сердечную. Хороший маркер для слепых свиданий.
Премия в области физики выдана за попытку найти оптимальнейший способ использования пальцев для поворота ручек и крутилок. Оказывается, от диаметра крутилки зависит то, сколько пальцев лучше задействовать. Чем шире ручка, тем больше пальцев нужно. Промышленным дизайнерам на заметку.
Премия в области экономики отдана за математическое объяснение того, почему успех достаётся не более талантливым, а более удачливым людям. Персональные положительные характеристики, так воспетые бизнес-коучами, не позволят вам работать в 10000 больше других, а ваш айкью не будет 1000 и больше. Тем не менее состояние одних в миллиарды раз больше, чем у других, привычное дело. Секретный ингредиент этого - случайная удача оказаться в нужном месте в нужное время. Ага.
Премия в области техники безопасности нашла победителя, создавшего манекена лося для краш-тестов. Например, в мае в Швеции ежедневно происходят до 13 столкновений с крупными дикими животными. Анатомия настоящего лося использовалась для построения физически точного манекена, имеющего тот же центр тяжести, такие же хрупкие ноги, и точно так же влетающего в лобовое стекло по причине закручивания корпуса.
И наконец премия в области мира выдана за разработку алгоритма, подсказывающего сплетникам, когда стоит сказать правду, а когда солгать. Так-то сплетни это сильный социальный механизм обмена информацией об отсутствующих. Вопрос в том, честна эта информация. И здесь включается теория игр, рекомендующая в итоге быть честными, если есть идеальное совпадение намерений, и наоборот.