Рубрика «физика»

Спросите Итана: что происходит с сингулярностью при испарении чёрной дыры? - 1
Горизонт событий чёрной дыры — сферический, или сфероидальный участок, из которого ничего, даже свет, убежать не может. Но есть предсказание, что вне горизонта событий чёрная дыра испускает излучение.

Сложно представить, учитывая разнообразие форм, принимаемых материей во Вселенной, что миллионы лет в ней существовали только нейтральные атомы водорода и гелия. Возможно, примерно так же сложно представить, что когда-нибудь, через квадриллионы лет, погаснут все звёзды. Будут существовать только останки ныне такой живой Вселенной, включая и самые впечатляющие её объекты: чёрные дыры. Но и они не вечны. Наш читатель хочет узнать, как именно это произойдёт:

Что случится, когда чёрная дыра потеряет достаточное количество энергии из-за излучения Хокинга, и плотности её энергии уже не будет хватать для того, чтобы поддерживать сингулярность с горизонтом событий? Иначе говоря, что произойдёт, когда чёрная дыра перестанет быть чёрной дырой из-за излучения Хокинга?

Чтобы ответить на этот вопрос, важно понять, что на самом деле представляет собой чёрная дыра.
Читать полностью »

Выдающийся математик раскрыл подробности того, как его успехи в изучении тысячелетних математических вопросах связаны с концепциями, взятыми из физики

Раскрыта тайная связь чистой математики и физики - 1
Миньон Ким

В математике полно странных числовых систем, о которых большинство людей никогда не слышало. Некоторые из них даже сложно будет представить. Но рациональные числа знакомы всем. Это числа для счёта предметов и дроби — все числа, известные нам с начальной школы. Но в математике иногда сложнее всего понять самые простые вещи. Они простые, как гладкая стена, без трещин и выступов, или других очевидных свойств, за которые можно было бы ухватиться.

Миньон Ким, [Minhyong Kim] математик из Оксфордского университета, особенно интересуется вопросом того, какие рациональные числа подходят для решения уравнений определённого рода. Эта проблема стимулировала специалистов по теории чисел тысячелетиями. И они едва продвинулись по пути к её решению. Когда вопрос изучается так долго и без ответа, можно заключить, что единственным способом продвинуться в нём будет выдвинуть радикально новую идею. Именно это и проделал Ким.
Читать полностью »

Изобретатель КМОП создал дешёвый фотонный сенсор, работающий при комнатной температуре на 1040 FPS - 1

Иллюстрация процесса формирования изображения прототипом микросхемы QIS разрешением 1 Mjot на частоте 1040 кадров/с. В левом верхнем углу — увеличенная область из общего поля бинарных однофотонных данных (1024×1024), полученных с сенсора на 1040 FPS. В правом нижнем углу — изображение с градациями серого, которое получено путём обработки исходных данных с сенсора алгоритмом устранения шумов

Высокопроизводительные фотонные детекторы сейчас повсеместно используются в науке, камерах ночного видения, а также в автомобильных сенсорах и камерах безопасности. Производительность детекторов определяется несколькими ключевыми факторами:

  • подсчёт частоты ошибок;
  • скорость чтения;
  • пространственное разрешение;
  • квантовая эффективность;
  • темновой ток.

В данный момент на рынке представлены однофотонные лавинные диоды (SPAD) и устройства с зарядовой связью с электронным умножением (EMCCD). Оба типа детекторов полагаются на лавинное умножение для генерации сигнала большого напряжения от единственного фотона. Подобным устройствам требуется высокое рабочее напряжение для создания критического электрического поля, в котором возможен лавинный эффект.

Специалисты из Инженерной школы Тейерта Дартмута создали принципиально новый фотонный детектор под названием Quanta Image Sensor (QIS), который может произвести настоящую революцию во всех областях, где используются устройства такого типа.
Читать полностью »

Многие ученые умеют продавать «воздух» — ещё не сделанную работу. Но добиться того, чтобы тебе выделили деньги на работу, результат которой невозможно увидеть по определению – это, по-моему, вершина фандрайзинга. Тем не менее, с одной такой научной работой мне повезло познакомиться.

Теория абсолютной невидимости или Мысли о шапке-невидимке - 1

Читать полностью »

Что такое дополнительные измерения? Несколько примеров - 1
Рис. 1: мелкая лодка в канале может двигаться вдоль и поперёк

Пора узнать что-либо при помощи двумерного пространства, что мы не могли узнать, используя одномерное. В частности давайте обратимся к полоске — пространству, которое выглядит, как лента, с одним очень длинным измерением (возможно, бесконечным), и одним очень коротким. Большая часть того, что относится к полоске, будет справедливо и для трубы, но я ограничусь полоской, поскольку её легче рисовать.

Во-первых, позвольте напомнить концепцию, введённую мной в конце статьи про одномерные миры. Даже если какой-либо физический мир трёхмерен, например, наш с вами привычный мир, для определённых его аспектов возможно вести себя так, будто они одномерные. К примеру, человек, идущий по канату, существует в трёх измерениях, но его движения будут по сути одномерными. В этом случае его мир делают одномерным ограничения, необходимые для его безопасности. На полоске же у нас есть ещё одна причина для того, почему этот мир может быть эффективно одномерным. У неё есть большое измерение и малое, и то, можете ли вы двигаться вдоль малого, зависит от вашей формы и размера по сравнению с расстоянием, описывающим малое измерение.
Читать полностью »

Андрей Филиппенко из РАЕН изобрёл технологию дыхания в жидкости из фторуглерода - 1

Вчера по российским телеканалам показали очередное изобретение российских учёных — технологию жидкостного дыхания, которая якобы позволяет дышать под водой. Вместо воды в данном случае используется специальная жидкость. Как сообщили телеканалы, это «секретная российская разработка».

Автор изобретения — член-корреспондент РАЕН (Российская академия естественных наук), кмн, лауреат премии общества кораблестроителей Великобритании Андрей Филиппенко. Он занимается этим проектом ещё со времён СССР, и вот наконец-то добился демонстрации на самом высоком уровне.
Читать полностью »

Археи и бактерии из Австралии возрастом 3,5 млрд лет доказывают, что жизнь на Земле появилась раньше, чем предполагалось - 1Учёные из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе и Висконсинского университета в Мадисоне привели убедительные доказательства, что найденные в Западной Австралии окаменелости действительно имеют органическое происхождение. Учитывая возраст породы в 3,5 млрд лет это означает, что жизнь на Земле появилась раньше этого срока.

Формация Apex Chert в Западной Австралии — одни из самых древних и наилучшим образом сохранившихся отложений горных пород в мире. Образцы были собраны были найдены в 1982 году, микроископаемые впервые описаны в 1993 году, но в 2017 году группа американских учёных (Уильям Шопф, Анатолий Кудрявцев и др.) применила новую технику сложного химического анализа с помощью вторичного ионного масс-спектрометра и окончательно доказала, что микроскопические структуры в кремнезёме (на фотографии) имеют органическое происхождение. На данный момент эти ископаемые микроорганизмы — самые древние, которые удалось найти палеонтологам.

В исследовании описаны 11 микробных образцов пяти разных таксонов, а их морфологическое строение связано с химическими структурами, которые характерны для жизни. Некоторые из микроископаемых созданы вымершими бактериями, а также микроорганизмами из домена археи — это одноклеточные микроорганизмы, не имеющие ядра или каких-либо мембранных органелл.

На фотографии — одно из микроископаемых возрастом 3,5 млрд лет, найденных в горной формации Западной Австралии. Масштаб на схеме: 10 мкм
Читать полностью »

Невежественные везунчики на самом дне Земли

Подлёдная ловля нейтрино - 1

Однажды днём в феврале 2000 года после долгого бурения мы с Брюсом Кочи сидели на песке в кратере вулкана на вершине Килиманджаро на высоте 5600 м. Мы сидели, прислонившись спинами к рюкзакам и наблюдали закат, и Кочи предавался воспоминаниям о своей карьере.

«Я занимаюсь этим делом не для того, чтобы быть бурильщиком. Я ненавижу машины. Я, возможно, один из немногих инженеров в мире, который так к ним относится. Я их ненавижу. Редкие случаи ярости, которые случались со мной, происходили из-за машин, которые делают не то, что должны делать».

«Я занимаюсь этим из-за опыта. Я занимался греблей на байдарках, потом уволился из хорошей аэрокосмической компании, и решил заняться экологией, а потом вернулся в инженерное дело через гляциологию, начиная с Миннесоты. Я всегда еду куда-то только из-за самого места, но не из-за бурения. Я сделаю всё возможное, чтобы бурение прошло хорошо, потому что это значит, что я смогу отправиться в какое-нибудь ещё хорошее место».
Читать полностью »

Из статьи по одномерным мирам вы знаете, что одномерным мир делает то, что положение в нём определяется одной единицей информации.

Также он должен быть непрерывным (или близким к непрерывному с практической точки зрения). Я описал несколько примеров размерностей: доходная линия, бесконечная, и представленная бесконечной прямой; радужная линия, конечная, с ограничивающими стенами, представленная отрезком; эолова линия направлений ветра, конечно-периодическая, представленная отрезком, у которого левый конец совпадает с правым, или, что то же самое, кругом. Вскользь я упомянул об ещё одном примере — о мире, бесконечном в одном направлении, и конечном в другом. В другой статье я сделал упор на то, что типов измерений бывает много, но у физических измерений пространства существуют уникальные и особые (а также весьма очевидные) свойства, отличающие их от измерений другого типа.

Дополнительные измерения: двумерные миры - 1
Рис. 1: двумерные миры
Читать полностью »

В статье по одномерным мирам я писал о различных одномерных мирах (доходной линии, радужной линии, эоловой линии) — и у всех них измерения не были физическими измерениями пространства. В чём же разница между измерением вообще и честным пространственным измерением? То есть, что имеется в виду, когда говорят, что измерение как-то связано с физическим пространством?

Это в какой-то мере элементарный вопрос с элементарным ответом, и некоторые из вас, кто чувствует себя знакомым с такими концепциями, возможно, будет скучно. Но один из интересных фактов состоит в том, что очевидный ответ, который будет дан в этой статье, в более сложном случае будет не совсем верным. И когда мы дойдём до чудесной темы о том, как связаны между собой квантовая теория поля и теория квантовых струн, мы увидим, что этого ответа уже будет недостаточно, причём по очень хитрой причине. Так что прочтите это, но не отметайте, как слишком очевидное — поскольку в будущем могут произойти совершенно неочевидные вещи.

Вероятно, лучше всего понять эту тему на сравнениях и контрастах. Возьмём радужную линию (рис. 2 из статьи по одномерным мирам). Что делает её не пространственным измерением?
Читать полностью »