Рубрика «физика» - 140

в 18:08, , рубрики: Научно-популярное, петлевая квантовая гравитация, струнная теория, теория струн, физика

Два кандидата на «теорию всего», долгое время считавшиеся несовместимыми, могут оказаться двумя сторонами одной медали.

image

Восемьдесят лет прошло с тех пор, как физики поняли, что теории квантовой механики и гравитации несовместимы, и загадка их комбинирования остаётся неразрешённой. За последние десятилетия исследователи изучали эту задачу двумя разными путями – через теорию струн и через квантовую гравитацию – которые практикующие их учёные считают несовместимыми. Но некоторые учёные доказывают, что для продвижения необходимо объединить усилия.

Среди попыток объединения квантовой теории и гравитации больше всего внимания привлекла теория струн. Её предпосылка проста: всё состоит из маленьких струн. Струны могут быть замкнуты или разомкнуты; они могут вибрировать, растягиваться, объединяться или распадаться. И в этом многообразии лежат объяснения всех наблюдаемых явлений, включая материю и пространство-время.

Петлевая квантовая гравитация (ПКГ), наоборот, придаёт меньше значения материи, присутствующей в пространстве-времени, и больше концентрируется на свойствах самого пространства-времени. В теории ПКГ пространство-время – это сеть. Плавный фон теории гравитации Эйнштейна заменяется узлами и звеньями, которым назначаются квантовые свойства. Таким образом, пространство состоит из отдельных кусочков. ПКГ в основном занимается изучением этих кусочков.

Этот подход долгое время считался несовместимым с теорией струн. В самом деле, их различия очевидны и глубоки. Для начала, ПКГ изучает кусочки пространства-времени, а теория струн исследует поведения объектов в пространстве-времени. Эти области разделяют и технические проблемы. Теории струн необходимо, чтобы в пространстве было 10 измерений; ПКГ в высших измерениях не работает. Теория струн предполагает наличие суперсимметрии, в которой у всех частиц есть пока не обнаруженные партнёры. Суперсимметрия не свойственна ПКГ.
Читать полностью »

в 17:52, , рубрики: гравитация, Космология, Научно-популярное, физика

Предлагаю поразмыслить о космологическом и гравитационном покраснении фотонов. Нет ли между этими явлениями чего-то общего, что уже отражается в их названии? Пусть они давно изучены, и причины у них разные, но попробуем посмотреть на них по-новому, иначе, чем описано в учебниках. Ведь расширение пространства и гравитация – ещё не до конца изученные явления. Поэтому мы имеем право на шаг в сторону от курса, ведущего к проблемам с космологической постоянной и квантовой гравитацией.

Мы можем уйти в сторону от ныне существующих теорий, но не от фактов. Основным для наших суждений является факт красного смещения в спектрах удалённых галактик. Чем дальше от нас галактика, тем больше это смещение. Как будто все они улетают от нас за горизонт событий, который окружает наш объём Хаббла – видимую нами часть Вселенной.

На самом деле все скопления галактик разлетаются друг от друга из-за расширения между ними энергетически плотного вакуума. Но для наблюдателя в любой галактике все другие скопления галактик разлетаются именно от него, от его измерительных инструментов, фиксирующих разное по величине красное смещение.
Читать полностью »

в 15:50, , рубрики: Вселенная, Научно-популярное, тёмная материя, физика

Вчера мой добрый друг Брайан написал прекрасный комментарий об исследованиях космоса, в котором он описывает экономический эффект, оказываемый космическими исследованиями на экономику, а также на наши знания и понимание Земли, её окружения и возможности предотвращения угроз. И для изучения Солнечной системы и других систем это действительно прекрасно.

Но чем бы нам заняться до этого? Ведь это не то, что изучаю я. Поэтому я спросил:

Практические аргументы за освоение космоса содержат довольно много воды. Но если следовать их логике, то то, чем я занимаюсь – поиски тёмной материи, исследование тёмной энергии, процессов формирования звёзд, судьбы и рождения и эволюции Вселенной – совершенно бесполезные вещи. Конечно, понимание Вселенной приносит понимание нашей роли и нашего места в ней, но есть ли практическое применение этим знаниям и разным областям, с нами не связанными?

И я начал думать – существует ли в долгосрочной перспективе практическая польза от изучения тёмной материи? Ну, самым эффективным и доступным, по количеству материи, методом получения энергии является ядерный синтез – этот процесс происходит, в частности, на Солнце. 4 ядра водорода сливаются в одно ядро гелия и испускают 25 МэВ энергии на каждое ядро гелия. Эффективность процесса составляет 0,7%: такой процент от килограмма водорода, участвующего в синтезе, становится чистой энергией. А есть что-либо более эффективное? Конечно: если столкнуть ядро водорода (также известное, как протон) с его античастицей (антипротоном), реакция будет на 100% эффективной!

Есть ли у тёмной материи практическое применение? - 1
Читать полностью »

в 8:58, , рубрики: гекконы, лапа геккона, мир животных, Научно-популярное, физика, экология, метки:

Физика в мире животных: лапа геккона - 1
Фото: Wikimedia

Гекконы — обитатели тропических и субтропических областей Старого и Нового Света. Эти ящерицы живут и на континентах, и на островах, ареал их распространения обширен. У гекконов есть одна особенность — они умеют удерживаться практически на любой поверхности. Вес тела животного удерживает даже одна лапа. Поверхность может быть любой — дерево, скальная порода, даже полированное стекло.

На способность геккона крепко держаться за что угодно обращали внимание еще древние греки. Аристотель пытался понять принцип закрепления лапы ящерицы, интересовались гекконами и средневековые ученые. Изучают их и в наше время. Есть несколько теорий, объясняющих выдающиеся способности этих ящериц в «альпинизме».
Читать полностью »

в 17:11, , рубрики: астрономия, звезды, коричневые карлики, Научно-популярное, физика, ядерный синтез, метки:

Ох, эти звёзды… Гигантские топки ядерного синтеза. Они (как и наше Солнце) сжигают водород, превращая его в гелий (и другие элементы) и в процессе испускают очень много видимого света и энергии.

Почему коричневые карлики такие тусклые? - 1

Но если посмотреть на коричневого карлика, он не будет выглядеть, как нормальная звезда (из главной последовательности), как наше Солнце. Коричневые карлики не могут выдать достаточно давления для того, чтобы сгорающий водород превращался в гелий. Они могут лишь превращать водород в дейтерий.

Давайте присмотримся к различиям этих процессов. Ядро атома водорода — это просто протон, с массой 938,272 МэВ/c2 (я использую именно эти единицы, потому что их очень легко преобразовать в энергию, достаточно просто умножить на c2, так как E=mc2). Дейтрон, ядро дейтерия, содержит протон и нейтрон (с массой 939,566 МэВ/c2), но поскольку они связаны в месте, общая масса дейтрона немного меньше массы двух протонов, 1875,613 МэВ/c2. Поэтому при слиянии двух протонов, в результате которого появляется дейтрон, высвобождается энергия в 0,931 МэВ. Секундочку – это не совсем так… Также им нужно сохранить квантовые числа, типа зарядов и лептонного числа. Так им нужно произвести позитрон и нейтрино: но не волнуйтесь, позитрон аннигилирует в звезде с электроном и добавит вам дополнительных 0,511 МэВ энергии, и поднимет общую сумму до 1,442 МэВ на одну реакцию синтеза.
Читать полностью »

в 15:39, , рубрики: выживание, Здоровье гика, Научно-популярное, спросите итана, физика

Взорвётесь вы, замёрзнете или вскипите? Советы по продлению жизни в вакууме.

Спросите Итана №77: люди в космическом вакууме - 1
Rammstein, 1995. Простите, не удержался!

Вакуум гораздо лучше, чем та чертовщина, которой природа его заменяет.
— Теннесси Уильямс

На Земле множество вещей мы воспринимаем, как само собой разумеющееся, и одна из них – наша атмосфера. Она не только обеспечивает нас необходимым для выживания кислородом, но и простирается вверх примерно на 100 км, удерживаемая гравитацией Земли, обеспечивая 100 000 паскалей давления на наши тела. Кроме того, она обеспечивает теплообмен путём огромного количества столкновений молекул воздуха и молекул наших тел.

Спросите Итана №77: люди в космическом вакууме - 2

Что же случится, если всё это исчезнет? На этой неделе я получил большое количество ваших вопросов, и выделялся из них вопрос Керри Пинкни, которая хочет знать:

Взорвётся ли человек в вакууме? Я считаю, что в вакууме вода вскипает, а затем замерзает, другие говорят что-то в стиле «попробовали на собаке, и она выжила». В фильме «Гравитация» чувак поднял свой шлем и мгновенно замёрз… Как же это работает, Итан?

Возможностей много, и все они оправданы.
Читать полностью »

в 13:05, , рубрики: наука, Научно-популярное, теория струн, физика

Почему теория струн не является научной теорией - 1

Учёные работают над ней, она согласовывается с наукой, и выражаются надежды, что она может стать величайшим научным прорывом. Но в ней не хватает ключевого ингредиента.

Сейчас у струнных теоретиков нет объяснения тому, почему существует три больших пространственных измерения и время, а остальные измерения микроскопические. Предположения на этот счёт делаются самые разные.
— Эдвард Уиттен

Существует много способов определения науки, но один из тех, с которым могут согласиться, пожалуй, все – описывает науку, как процесс, в результате которого:
собираются знания по поводу естественных процессов или конкретного явления;
выдвигается проверяемая гипотеза, содержащая естественное, физическое объяснение этого явления;
эта гипотеза проверяется и либо подтверждается, либо опровергается;
строится более общий каркас, или научная теория, описывающая гипотезу и делающая предсказания других явлений;
она в свою очередь также проверяется и либо подтверждается, в случае чего начинаются поиски новых явлений, которые можно проверить (обратно на 3-й шаг), или опровергается, в случае чего выдвигается новая проверяемая гипотеза (обратно на 2-й шаг).

И так далее. Этот научный процесс всегда включает постоянный сбор новых данных, уточнение или замену гипотез, когда процесс выходит за сферу действия гипотезы, и проверку теории с целью её подтверждения или опровержения.

Именно так всегда продвигалась наука, признаём мы это или нет. Гелиоцентризм пришёл на смену геоцентризму, потому что он объяснял явления, которые не мог объяснить геоцентризм, включая:

  • луны Юпитера;
  • фазы и относительные размеры Венеры и Марса в разное время года;
  • периодичность кометных орбит.

Читать полностью »

в 19:20, , рубрики: астрономия, Вселенная, конец света, Научно-популярное, физика

С начала времён люди мечтали уничтожить Солнце
— Ч.М.Бёрнс

Но зачем же останавливаться на Солнце? Вчера был День Земли, и я решил, что будет подходяще провести сегодняшний день за рассказом о том, как уничтожить не только Землю, а, по сути, всю Вселенную целиком. Для этого нам нужно отправиться в самое начало, в момент перед самым Большим взрывом.

Большой взрыв произошёл, когда Вселенная была горячей, плотной, полной энергии и очень быстро расширялась. Также Вселенная была пространственно гладкой, с повсеместно одинаковой температурой, и полной материи и антиматерии. Выглядеть она могла примерно так:

Как уничтожить Вселенную - 1

Но штука в том, что нам нужно нечто, что приведёт Вселенную в такое состояние; нечто, что запустит Большой взрыв. Что делает Вселенную гладкой? Что принуждает температуру во Вселенной быть везде одинаковой? Что создаёт флюктуации, благодаря которым посредством гравитационного коллапса формируются звёзды, галактики и кластеры? Что расталкивает все те странные штуки, которые могли существовать до Большого взрыва?

Как уничтожить Вселенную - 2

Лучшая теория – это космическая инфляция, которая говорит, что Вселенная прошла через период, когда пространство расширялось с экспоненциально растущей скоростью. Это расширение расталкивает всё сущее, устраняя его из того, что мы знаем, как наша Вселенная. Оно берёт ту форму пространства, которая у него была, и разравнивает его. Оно берёт небольшую однородную область и растягивает её, давая каждой точке Вселенной одну температуру. И она берёт крохотные флюктуации квантового масштаба и растягивает их по всей Вселенной, создавая флюктуации, позволяющие формироваться звёздам, галактикам и кластерам. Оно даже дало верные предсказания амплитуде и спектру этих флюктуаций за десять лет до того, как мы смогли их измерить!
Читать полностью »

в 10:31, , рубрики: астрономия, Большой Взрыв, Вселенная, Научно-популярное, физика

Два Больших взрыва - 1

Когда учёные говорят о «Большом взрыве», они имеют в виду две возможности. Но корректна лишь одна из них.

Эти теории основаны на гипотезе, по которой вся материя Вселенной была создана в одном большом взрыве в определённый момент в отдалённом прошлом
— Фред Гойл

Если задуматься о начале Вселенной с научной точки зрения, есть одна теория, лучше других описывающая всё, что мы видим: теория Большого взрыва. Но не все соглашаются с тем, что именно означает «Большой взрыв».

Два Больших взрыва - 2

Точнее, некоторые новые утверждения говорят о том, что может быть никакого Большого взрыва и не было. Имеют ли они право на жизнь? И что это может означать?

Чтобы понять это, давайте вернёмся на 100 лет назад, когда мы в первый раз решили детально рассмотреть определённый класс небесных объектов – тусклую спираль и эллиптическую туманность.
Читать полностью »

в 3:18, , рубрики: Apollo 11, байки, космонавтика, Научно-популярное, ТВ, физика

Переверните Армстронга или история трансляции первой лунной прогулки - 1
Когда 530 миллионов человек прильнули к экранам своих телевизоров, чтобы увидеть первую высадку человека на Луну, кроме героев дня Армстронга и Олдрина были еще десятки и сотни незаметных атлантов, которые держали прямую ТВ-трансляцию на своих плечах. И если одни проявили высочайший профессионализм, то другие допускали глупые и сейчас выглядящие забавными ошибки. Из-за одной такой ошибки, например, первые тридцать секунд изображение было вверх ногами. Даже небольшое погружение в историю первой прямой трансляции с поверхности Луны дарит нам коллекцию удивительных историй.
Читать полностью »

1...1020...139140141...150160...225
Главная   |  Архив новостей  |   Android  |   Google  |   Apple  |   Microsoft  |   Информационная безопасность  |   Веб – разработка
Публикации RSS  |  Комментарии RSS
https://ajax.googleapis.com/ajax/libs/jquery/3.4.1/jquery.min.js