Русский
Русский
English
Статистика
Реклама

Наука

Как солнечный ветер повлиял на появление большого количества воды на Земле

02.12.2021 20:07:46 | Автор: admin

Ученые обнаружили новый источник, обеспечивший Землю большим количеством воды

Вопрос возникновения воды на Земле уже давно волнует геологов и астрономов. Предположительно вода появилась примерно 4,5 миллиарда лет назад. Версии ее возникновения выдвигаются самые разные, но единого мнения не существует. Согласно одной из наиболее распространенных гипотез, в нашу планету врезались астероиды или кометы, заполненные водой. Однако под сомнения ее ставит тот факт, что у воды на стероидах и каменистых планетах отличается изотопный состав от воды на Земле. Кроме того, на нашей планете гораздо больше воды, чем на других твердых планетах, она покрывает порядка 70% поверхности земного шара. Это может говорить о том, что у земной воды имеется как минимум еще один дополнительный источник. Недавнее исследование ученых показало, что этим дополнительным источником может быть солнечный ветер. Напомню, что последний представляет собой ионизированные частицы, которые вырываются из солнечной короны и несутся со скоростью 3001200 км/с. Казалось бы, какая может быть взаимосвязь между водой в океанах и солнечным ветром?

Астероид Итокава и новый источник воды в космосе

В статье австралийских ученых, с которой можно ознакомиться в журнале Nature Astronomy, говорится, что авторы работы тщательно изучили пыль на околоземном астероиде Итокава, который был обнаружен учеными в 1988 году. Такое название он получил в честь японского профессора Хидэо Итокавы. Образцы астероида были собраны космическим зондом Хаябуса и доставлены на Землю в 2010 году. Предыдущее исследование показало, что возраст пыли на них составляет около восьми миллионов лет. А сам астероид может быть обломком более крупного небесного тела.

Околоземный астероид Итокава, образцы которого были доставлены на Землю в 2010 году

Для нового исследования ученые использовали атомный зонд. Современное оборудование позволило создать трехмерные модели отдельных атомов и с высокой точностью изучить химический состав. В результате авторам удалось обнаружить, что на поверхности пылинок содержится достаточно большое количество молекул воды. При увеличении этих частиц и их содержимого в масштабе, получилось бы 20 литров воды на каждый кубический метр камня. Причем изотопный состав воды на астероиде оказался близким к тому, который имеет вода, извлекаемая из глубин земной мантии.

Наличие большого количества влаги на астероиде связано с воздействием на него солнечного ветра

Наличие воды на данном астероиде оказалось для ученых большой неожиданностью. Дело в том, что астероиды класса S, к которым относится Итокава, ранее никогда не рассматривались в качестве возможных носителей воды. Правда, о наличии воды на астероиде стало известно еще несколько лет назад. Но вот ее происхождение до последнего момента оставалось загадкой.

Солнечный ветер и вода на Земле какая взаимосвязь

Как пишут авторы работы, они изучили все частицы пыли вокруг образцов астероида. Одна их часть постоянно взаимодействовала с солнечным ветром, другая же находилась в тени. Большое количество воды присутствовало именно на тех частицах, которые находились под воздействием Солнца.

Солнечный ветер, вырывающийся из короны Солнца, содержит большое количество ионов водорода

Связано это с тем, что солнечный ветер содержит большое количество ионов водорода, которые постепенно оседали на поверхности астероида и проникали внутрь силикатного материала. Глубина, на которой были обнаружены молекулы воды, как раз соответствует той, на которую могут проникнуть ионы водорода.

Мы выяснили, что важную роль в появлении воды на Земле могли играть частицы космической пыли, покрытые водой солнечного происхождения» говорит Филип Бланд, профессор Университета Кэртина, один из участников исследования.

Как считают исследователи, подобная пыль должна была попадать в большом количестве на древнюю Землю вместе с врезающимися в нее космическими объектами, такими как астероиды и кометы. Но самое главное, что сделанное открытие может свидетельствовать о том, что большое количество воды присутствовать на других небесных телах по всей галактике, в том числе и на Луне. Большое количество воды в галактике может в будущем упростить космические миссии. То есть космонавты могут добывать пресную воду прямо из пыли на поверхности планеты и астероидов.

Подписывайтесь на наш Яндекс.Дзен-канал, на котором мы подготовили для вас еще больше интересной информации

Надо сказать, что вопрос добычи воды космонавтами был одним из препятствий к освоению космоса. Если информация подтвердится, то этот вопрос, как говорится, решился сам собой. Напоследок отмечу, что нашей планете повезло конденсировать воду до того, как молодое Солнце увеличило свою активность, о чем я рассказывал ранее. По мнению некоторых ученых у нее было много шансов навсегда остаться паровым котлом аналогично Венере.

Подробнее..

От облаков до компьютерной симуляции как рождаются звезды?

14.01.2022 00:05:14 | Автор: admin

Наблюдаем за лучшей в истории симуляцией звезд, рождающихся в космическом облаке

Много ли мы знаем о том, как формируются звезды? И какими были самые первые светила, образовавшиеся вскоре после рождения Вселенной? Исследователи надеются, что новый космический телескоп Джеймса Веба позволит получить ответы на многие вопросы, но первые снимки мир увидит не раньше июля. И все же, кое-что мы знаем точно, например, как заканчивается жизнь сверхновых звезд. Их взрывы ускоряют космический круговорот рождения и распада материи. И служат фабрикой химических элементов, из которых состоит мир вокруг нас. Чтобы разобраться в непростой звездной эволюции, ученые создают компьютерные модели, учитывающие множество разных факторов одновременно. Недавно астрономы из обсерватории Карнеги в Калифорнии пришли к интересному выводу формирование некоторых звезд может занимать больше времени, чем считалось ранее. Но почему и какой вывод из этого следует? Попробуем разобраться.

Облака из звездной пыли

Считается, что для рождения звезд нужны газ, пыль и гравитация. Невооруженным взглядом мы видим лишь свечение Млечного Пути совокупный свет миллиардов звезд на диске нашей Галактики. Благодаря оптическим и радионаблюдениям мы знаем, что во Вселенной много газа, а звездная пыль распространена повсеместно. Эта пыль состоит из микроскопических минеральных элементов, таких как кремний, магний, железо и других металлов, а также углерода в его различных формах.

И хотя межзвездная пыль может рассеиваться тонким слоем, она образует плотные облака, которые удерживают тепло, исходящее от близлежащих звезд. Благодаря радионаблюдению мы знаем, что эти облака заполнены молекулами в том числе и неизвестными нам, так как их просто нет на Земле. А вот в космосе места предостаточно.

Крабовидная туманность

Когда же звезда подходит к концу своего пути и взрывается, происходит столкновение газопылевых облаков, превращающее их в турбулентные скопления, внутри которых образуются новые звезды. Так, настоящими экспонатами являются газообразные, пылевые и диффузные туманности. Они возникают там, где межзвездные облака находятся в непосредственной близости от горячих звезд с температурой более 26 000 Кельвинов или около того.

Вам будет интересно: Ученые убивают звезды в компьютерной симуляции. Но зачем?

Ультрафиолетовое излучение, испускаемое светилами, может разрушать молекулы, что заставляет межзвездный газ светиться. Глубоко внутри остатка сверхновой Крабовидной туманности (M1) находится ее бьющееся сердце: пульсар, оставшийся после того, как его массивная звезда-прародительница наконец прекратила ядерный синтез и погибла.

Эти скопления медленно испаряются, а их составляющие со временем рассеиваются. Исследователи полагают, что наше Солнце, возможно, родилось в одном из таких скоплений. Кроме того, большая часть этого действия происходит внутри больших темных облаков и невидима до тех пор, пока звездное излучение и ветры не рассеют родительские пылевые облака.

Молекулярные облака также называют звездной колыбелью (в случае, если в нем рождаются звезды)

Интересный факт
Когда новая протозвезда сжимается под действием силы тяжести, ее ядро нагревается. В конце концов температура становится достаточно высокой, чтобы инициировать ядерные реакции, в которых четыре атома водорода превращаются в следующий более тяжелый атом, гелий с небольшой потерей массы (m). Следовательно, энергия (E) создается в соответствии со знаменитым соотношением Эйнштейна E= mc2 (c скорость света).

Удивительно, но множество звезд часто образуется примерно в одно и то же время, а их взаимная гравитация связывает их в открытое скопление с большим диапазоном масс, такое как Плеяды (M45) или Улей (M44). Со временем эти скопления возрастом более 600 миллионов лет начнут медленно удаляться друг от друга.

Звезды и компьютерные модели

Хотя основной процесс звездообразования хорошо изучен, вопросов по-прежнему много. В попытках получить больше информации, ученые обращаются за помощью к компьютерным моделям гигантских молекулярных облаков (GMCS). А полученные данные намекают, что нам, возможно, придется пересмотреть наше понимание формирования звезд.

Облака их еще называют звездными питомниками содержат в основном молекулы водорода. Их масса по меньшей мере в 10 000 раз превышает массу нашего Солнца, а диаметр составляет от 15 до 650 световых лет.

Внутри таких облаков молекулы водорода начинают собираться вместе. А когда скопления достигают определенной плотности, запускается процесс формирования звезд. Авторы исследования, опубликованного в журнале Nature, запустили одну из передовых симуляций гигантских молекулярных облаков.

Ничто не вечно во Вселенной, даже звезды

Их компьютерная модель отслеживает 9 миллионов лет эволюции в звездном питомнике гигантском молекулярном облаке, в котором рождаются звезды.

Разработанная симуляция учитывает основные физические механизмы обратной связи, такие как звездные ветры, магнитные поля и гравитация. Точкой отсчета является облако, начальная масса которого в 20 000 раз превышает массу нашего Солнца, а диаметр составляет 65 световых лет. По мере продвижения моделирования формируются более яркие и массивные звезды, масса которых более чем в 10 раз превышает массу нашего Солнца.

Больше по теме: Млечный Путь выбрасывает из себя звезды

Жизнь и смерть на просторах Вселенной

Моделирование продолжалось около 9 миллионов лет и подошло к концу вскоре после того, как одна из первых звезд, образованных облаком, вспыхнула сверхновой. За это время образовалось примерно 1000 новых звезд. Авторы работы пришли к выводу, что для полноценного формирования звездам могут потребоваться от 1 до 3 миллионов лет, то есть значительно дольше, чем считалось ранее.

Звездообразование дело сложное. Оно включает в себя множество различных процессов, действующих вместе. Наша задача заключается в том, чтобы соединить все различные ингредиенты и получить результат, который действительно похож на реальность, пишут исследователи.

Новые звезды рождаются благодаря смерти сверхновых. Во Вселенной все взаимосвязно

В дальнейшем разработанную модель можно использовать для детального изучения звездной эволюции. Например, для отслеживания звезды во времени, чтобы увидеть, откуда изначально взялась ее масса. Изменяя ограничения, исследователи могут составить более точную картину того, какие физические механизмы наиболее важны в звездообразовании.

Это интересно: Симуляция или реальность? Физики полагают, что Вселенная способна к самообучению

Внимательно посмотрев симуляцию, мы увидим огромное облако космического газа примерно 20 парсеков или 65 световых лет в поперечнике которое коллапсирует, образуя новые звезды. Белые участки указывают на более плотные области газа, включая молодые звезды.

Турбулентность внутри облака создает плотные очаги, которые разрушаются, образуя новые светила. Затем эти звезды испускают излучение и звездные ветры, взрываясь сверхновыми. В конце концов, эти явления сдувают последние остатки облака и оставляют после себя целый сад молодых звезд.

Сам процесс занимает миллионы лет или месяцы вычислительного времени, если дело касается компьютерных моделей.

Рождение звезд связано с их смертью они взорвались чтобы сегодня вы читали эту статью. Самая что ни на есть поэзия науки, согласны? Ответ будем ждать здесь и в комментариях к этой статье. Звезды умерли ради нас и это не просто слова.

Подробнее..

Ваш иммунитет также уникален, как отпечатки пальцев

30.09.2021 00:04:57 | Автор: admin

Похоже, что каждый человек обладает уникальной иммунной системой. Исследователи обнаружили это иммунное разнообразие после определения антител в крови здоровых и больных людей.

В организме каждого из нас есть нечто невидимое. То, что спасает нас от других невидимых глазу вещей. И это иммунитет. И прежде чем вы подумаете, что все знаете про иммунную систему, сообщим она действительно играет жизненно важную роль, защищая организм от вредных веществ, микробов и клеточных изменений, которые могут привести к заболеваниям. А состоит наш иммунитет из различных органов, клеток и белков. Да-да, пока наша иммунная система работает нормально, мы вообще не думаем о ее существовании. Но если иммунитет внезапно дает сбой потому что ослаб или не может бороться с особенно агрессивными микробами вы заболеете. Дело в том, что те микробы, с которыми ваше тело никогда раньше не сталкивалось, могут стать причиной развития той или иной болезни. Интересно, что наша иммунная система ведет своего рода учет микробов каждый, кого она встречает, навеки остается в клетках ее памяти. Это означает, что организм способен быстро распознать и уничтожить микроб, если тот снова попадет в организм. А результаты нового исследования и вовсе показали, что иммунитет каждого человека уникален так же, как отпечатки пальцев. После исследования антител к COVID-19 в крови здоровых и больных людей, авторы исследования пришли к выводу, что существует самое настоящее иммунное разнообразие, о котором мы раньше даже не догадывались.

Что такое иммунитет?

Иммунная система человека состоит из специальных органов, клеток и химических веществ, которые борются с инфекцией (микробами). Основными частями иммунной системы являются: лейкоциты, антитела, лимфатическая система, селезенка и костный мозг. Именно эти части вашей иммунной системы активно борются с инфекцией.

Но с некоторыми инфекциями, такими как грипп и обычная простуда, приходится бороться много раз, так как обилие различных вирусов или штаммов одного и того же типа вируса могут стать причиной развития заболевания. Так что если вы переболели простудой или гриппом от одного вируса, против других иммунитета у вас не будет.

В повседневной жизни наше тело сталкивается и подвергается нападению многих микробов, которые используют хитрые уловки, чтобы проникнуть внутрь и взять его под контроль.

Анатомия иммунной системы

  • Существует две основные части иммунной системы, которые работают вместе:
  • Врожденная иммунная система, с которой вы родились;
  • Адаптивная иммунная система, которая развивается, когда ваше тело подвергается воздействию микробов или химических веществ, выделяемых микробами.

Читайте также: Соль помогает иммунитету бороться с раком

Врожденная иммунная система

Это система «быстрого реагирования». Врожденная иммунная система передается по наследству и активна с момента рождения. Когда эта система распознает захватчика, она немедленно вступает в с ним в бой. Клетки этой иммунной системы окружают и поглощают микробы или вирусы. В результате захватчик погибает внутри клеток иммунной системы. Эти клетки называются фагоцитами.

Приобретенная иммунная система

Приобретенная иммунная система с помощью врожденной системы вырабатывает клетки (антитела) для защиты вашего организма от конкретного захватчика. Эти антитела вырабатываются клетками, называемыми В-лимфоцитами, после того, как организм подвергся воздействию микробов. При этом, антитела остаются в организме, а для их выработки может потребоваться несколько дней. Но после первого воздействия иммунная система распознает захватчика и защищается от него.

Когда вирус чужеродный патоген, вызывающий болезнь атакует организм, ответом на его воздействие становится выработка организмом антител, которые содержатся в тканях и крови.

Приобретенная иммунная система меняется на протяжении всей жизни. Иммунизация тренирует иммунную систему вырабатывать антитела для защиты от вредных заболеваний.

Причем здесь COVID-19?

Итак, обладая хорошо функционирующей иммунной системой, мы можем бороться с большинством микробов и вирусов, которые постоянно и агрессивно приближаются к нам. Частью нашего арсенала оружия для нейтрализации вторгающихся микробов являются белковые молекулы те самые антитела. Они антитела в изобилии содержатся в крови, циркулируя по всему нашему организму, образуя первую линию защиты при появлении нового неприятного микроба.

Как пишут авторы нового исследования в своей статье для The Conversation, для каждого отдельного микроба требуется свой арсенал оружия (антител), чтобы бороться с ними наиболее эффективно. К счастью, наш организм предоставил нам средства для производства миллионов или даже миллиардов различных антител, но все они не могут быть созданы одновременно. Часто специфические антитела вырабатываются только в ответ на определенный микроб.

Если мы заражены бактериями, то начинаем вырабатывать антитела, чтобы атаковать и убивать эти бактерии. Но если мы заражены коронавирусом, то начинаем вырабатывать антитела для нейтрализации этого вируса. А при заражении вирусом гриппа мы снова делаем другие.

новое открытие может помочь объяснить, почему, например, вакцины против COVID кажутся менее эффективными для некоторых людей.

Однако, сколько различных антител присутствует в нашей крови, не было известно. Многие ученые оценивали его более чем в несколько миллиардов и, следовательно, почти неизмеримым. Используя несколько капель крови и метод, называемый масс-спектрометрией, ученые смогли захватить и измерить количество различных антител в крови, а также оценить точную концентрацию каждого из них.

Чтобы всегда быть в курсе последних новостей из мира науки и высоких технологий, подписывайтесь на наш канал на платформе Пульс от Mail.ru! Так вы точно не пропустите ничего интересного!

Антитела и коронавирусу

Хотя теоретически наш организм способен вырабатывать триллионы различных антител, первым сюрпризом для авторов работы, опубликованной в научном журнале Cell Systems, стало то, что в кровотоке как здоровых, так и больных людей в высоких концентрациях присутствовало всего от нескольких десятков до сотен различных антител.

Отслеживая эти профили всего по нескольким каплям крови исследователи заметили, что реакция иммунной системы на микробы сильно варьируется от человека к человеку, причем профиль антител каждого человека уникален. И концентрации этих антител изменяются уникальным образом во время болезни или после вакцинации.

В общем и целом, полученные результаты могут объяснить, почему некоторые люди более склонны к заболеванию гриппом или COVID, или почему они быстрее выздоравливают от некоторых болезней, чем другие, пишут авторы исследования.

Исследование создает возможности для создания оптимальных вакцин и лекарств, адаптированных к иммунной системе человека.

Больше по теме: Бороться с COVID-19 иммунитету помогают перенесенные ранее коронавирусные простуды

До сих пор ученые считали невозможным точно отобразить очень сложную смесь антител в крови. Но с помощью метода масс-спектрометрии им удалось разделить вещества на основе их молекулярного состава, и поскольку каждое конкретное антитело имеет особый молекулярный состав, исследователи использовали усовершенствованную методику для измерения всех антител по отдельности.

Этот метод использовался для измерения профилей антител примерно у 100 человек, включая пациентов с COVID-19 и людей, вакцинированных различными вакцинами против. Как показали результаты, одинаковых антител у двух разных людей просто не может быть, даже если они получили одну и ту же вакцину.

Таким образом, можно с уверенностью сказать, что профиль антител каждого человека так же уникален, как и его отпечаток пальца.

Уникальность иммунитета что нужно знать?

Несмотря на то, что различия в антителах невелики, они сильно влияют на течение заболевания. При этом если у кого-то против определенного захватчика антител вырабатывается меньше антител или только антитела, которые менее эффективны для его уничтожения, то болезнь может ударить сильнее или несколько раз. С другой стороны, если люди вырабатывают антитела, которые превосходно нейтрализуют микроб, это антитело может превратить в лекарство и использовать для вакцинации или лечения пациентов.

Обладая крепкой иммунной системой, мы можем бороться с большинством микробов и вирусов, которые постоянно и агрессивно приближаются к нам.

В общем целом новое открытие создает возможности для создания оптимальных вакцин и лекарств, адаптированных к иммунной системе человека. Составляя карту профиля антител человека, можно отследить, как его организм реагирует на вакцину или инфекцию или даже на медикаментозное лечение.

Это интересно: Сколько антител нужно для выработки иммунитета против COVID-19?

Таким образом, вы также можете проверить, вырабатывает ли ваш организм достаточное количество нужных антител, например, против коронавируса. И если их недостаточно, то вакцинация станет наиболее верным решением. А если вы по-прежнему сомневаетесь, стоит ли делать прививку против COVID-19, читайте наш материал о мифах и фактах о вакцинации против новой коронавирусной инфекции. Будьте здоровы и не забывайте про иммунитет!

Подробнее..

Предполагает ли квантовая механика множественность миров или что такое интерпретация Эверетта?

01.10.2021 02:03:59 | Автор: admin

Согласно Многомировой интерпретации квантовой механики, существует множество миров, расположившихся параллельно в том же пространстве и времени, что и наш с вами дом

Ну что, поговорим немного о квантовой механике? Согласна, довольно сложная тема, но эта сложность лишь придает ей пикантности и остроты. Как и многочисленные предположения о существовании Мультивселенной и параллельных реальностей. К слову сказать, современная физика изобилует подобными идеями, но мы с вами остановимся на одной из, по моему скромному мнению, самых интересных из них многомировой интерпретации квантовой механики или интерпретации Эверетта. В 1954 году, будучи аспирантом Принстонского университета, физик Хью Эверетт пришел к революционной интерпретации нерелятивистской квантовой механики, которую полностью развил за два последующих года. Однако научное сообщество не придало особого внимания трудам Эверетта, так как работа не вела к новым предсказаниям и к тому же выглядела парадоксальной и в целом ненужной. Более того, его труд никак не повлиял на основную линию развития теоретической физики и создание Стандартной модели физики элементарных частиц. И все же, десятилетия спустя работа Эверетта привлекла внимание космологов. И хотя практических последствий она по-прежнему не принесла, это не значит, что видение мира, описанное в работе выдающегося физика, не стоит нашего с вами внимания.

Многомировая интерпретация квантовой механики

Итак, для начала давайте оговорим кое-что важное: когда физики размышляют о Мультивселенной, скорее всего, они думают о космологической мультивселенной. Да, звучит как минимум грандиозно, но так оно и есть. Просто речь идет не о наборе отдельных вселенных. Скорее, эти идеи относится к совокупности областей пространства, настолько далеких, что они для нас попросту ненаблюдаемы. К тому же, там действуют свои, неизвестные для нас законы.

Некоторые физики считают, что могут существовать разные частицы, разные силы, даже разное количество измерений пространства по сравнению с тем, что мы видим вокруг нас.

Но что такое космологическая вселенная? Удивительно, но объяснение звучит проще, чем кажется наука космология изучает свойства и эволюцию Вселенной. Ни больше ни меньше. А Вселенная, как мы знаем, та еще штучка родилась около 14 миллиардов лет назад и с тех пор расширяется, расширяется и расширяется со все возрастающей скоростью.

Вселенная, как мы знаем сегодня, расширяется с ускорением. Но почему это происходит физики сказать не могут.

Больше по теме: Гайд по теории Мультивселенной: существуют ли другие миры?

И когда физики говорят о космологической вселенной они вовсе не веселятся, воображая бесконечное множество копий самих себя, как, например, в мультсериале «Рик и Морти», главные герои которого с помощью «портальной пушки» путешествуют по этому самому Мультиверсу, нередко уничтожая целые миры. Нет, физики, конечно, любят смотреть на путешествия вечно пьяного дедули и его робкого внука и размышлять о подобном, но идея космологической вселенной естественно возникает как следствие других (не менее спекулятивных идей), включая теорию струн и космологическую инфляцию.

Многие исследователи полагают, что так как эти идеи сами по себе являются умозрительными, космологическую мультивселенную следует рассматривать как умозрительную в квадрате. Безусловно, она действительно может существовать, но единственное, что можно сказать по этому поводу прямо сейчас мы не знаем.

Однако множественные «миры» квантовой механики это нечто совершенно иное. Они находятся недалеко но лишь потому, что они вообще нигде не «расположены». И они естественным образом вытекают из простейшей версии нашей наиболее проверенной физической теории квантовой механики.

Чтобы всегда быть в курсе последних новостей из мира науки и высоких технологий, подписывайтесь на наш новостной канал в Telegram. Так вы точно не пропустите ничего интересного!

Квантовая механика Мультивселенной

Но чтобы понять почему это так, следует вспомнить как работает квантовая механика. Давайте рассмотрим электрон элементарную частицу, имеющую определенное фиксированное значение величины, называемой спином. Когда мы измеряем его вращение, то получаем только один из двух возможных ответов: он вращается вверх или вниз относительно любой оси, которую мы использовали для его измерения.

Наш мир намного больше и сложнее, чем мы можем себе представить. Но шанс разгадать фундаментальные тайны Вселенной у нас есть.

Странно, да? Почему всего два возможных ответа? Но еще более странно то, что мы не всегда можем предсказать, каким будет результат измерения. Мы можем подготовить электрон в суперпозиции спина вверх и спина вниз, так что будет некоторая вероятность наблюдения каждого результата. Напомним, что физики описывают состояние электрона в терминах «волновой функции», которая демонстрирует какая часть состояния электрона имеет спин «вверх», а какая »вниз». Также ученые используют волновую функцию для вычисления вероятности каждого результата измерения.

Читайте также: Тайны квантовой механики что такое квантовая запутанность?

Однако чем больше экспериментов проводят ученые, и чем глубже становится их понимание квантовой механики, тем больше кажется, что волновая функция действительно существует. Она не просто характеризует наши знания, это реальное физическое состояние электрона.

Таким образом, все квантовые предметы можно описать лишь с помощью вероятностей, а волновая функция и вовсе дарит шанс на существование любого количества различных состояний, в которых может находиться объект. Но стоит начать наблюдать за ним, или измерить его, как объект принимает одно из известных состояний по крайней мере, с вашей точки зрения.

Волновая функция квантовых состояний

Интересно и то, что волновая функция, скажем так, разделяет физиков. Многие придерживаются Копенгагенской интерпретации, согласно которой мы никогда не сможем узнать, что происходит в этой нечеткой области предварительного измерения. Другими словами, квантовая теория делает предсказания о реальности, но ничего не говорит о том, как именно она устроена.

Это интересно: Физики полагают, что параллельные вселенные существуют и скоро это можно будет доказать

Интерпретация Эверетта

Итак, мы выяснили, что измерение это взаимодействие квантового объекта с прибором. В результате этого взаимодействия измеряемый объект переходит из одного макростсояния в другое. И вот тут-то, как говорится, собака зарыта согласно копенгагенской интерпретации такова наша объективная реальность, для существования которой не нужны дополнительные обоснования. И Хью Эверетт высказался против подобной трактовки.

По Эверетту, волновая функция не коллапсирует. Это означает, что существует бесконечное множество параллельных копий воплощений нашей физической реальности, ведь волновая функция описывает единый квантовый мир бесконечный набор возможных состояний. Измерение этих состояний позволяет физикам выделять классические проекции, в которых они сами и находятся в качестве наблюдателей. И если результат измерения это выбор из всего двух состояний (спин вверх или спин вниз), то после измерения в дело вступает волновая функция, порождая два мира, в одном из которых спин вверх, а в другом вниз.

Хью Эверетт. Изображение: TASS Наука

Как пишет физик Алексей Левин в статье Тасс, можно предположить, что различные ветви единой волновой функции, описывающие параллельные миры, осциллируют во времени не в фазе и потому друг для друга как бы не существуют.

Эрвин Шредингер, основатель квантовой теории, который глубоко скептически относился к ее правильности, подчеркивал, что эволюция квантовых систем естественным образом приводит к состояниям, которые могут быть измерены как обладающие совершенно иными свойствами. Его «кот Шредингера», как известно, увеличивает квантовую неопределенность в вопросах о смертности кошек. До измерения кошке нельзя присвоить свойство жизни (или смерти). И то, и другое или ни то, ни другое сосуществуют в целой преисподней возможностей.

Повседневный язык плохо подходит для описания квантовой дополнительности, отчасти потому, что повседневный опыт с ней не сталкивается. Практические кошки взаимодействуют с окружающими молекулами воздуха, среди прочего, совершенно по-разному в зависимости от того, живы они или мертвы, поэтому на практике измерение производится автоматически, и кошка продолжает жить (или умирать).

Разыскивается кот Шредингера! Живым или мертвым!

Но запутанные истории описывают вопросы, которые в реальном смысле являются котятами Шредингера. Их полное описание требует, чтобы в промежуточные моменты времени мы учитывали обе из двух противоречивых траекторий свойств.

Контролируемая экспериментальная реализация запутанных историй является деликатной, потому что она требует, чтобы мы собирали частичную информацию о нашем измерении. Обычные квантовые измерения как правило собирают полную информацию за один раз например, они определяют определенную форму или определенный цвет а не частичную информацию, охватывающую несколько раз.

Но это можно сделать действительно, без больших технических трудностей. Таким образом, физики могут придать определенное математическое и экспериментальное значение распространению идеи множественности миров в квантовой теории и продемонстрировать ее обоснованность.

Не пропустите: Почему физики считают, что мы живем в Мультивселенной?

Выводы

В заключение хочу добавить, что сам сам Эверетт никогда не продвигал идею множественности миров или Мультивсерса. Еще до того, как он защитил докторскую диссертацию, он принял предложение о работе в Пентагоне и занимался проблемами холодной войны (некоторые его работы были настолько секретными, что до сих пор засекречены) и, по сути, исчезли с академического радара. Только в конце 1960-х годов идея набрала некоторый импульс, когда ее подхватил и с энтузиазмом продвигал Брайс Девитт из Университета Северной Каролины, который написал:

Каждый квантовый переход, происходящий в каждой звезде, в каждой галактике, в каждом отдаленном уголке Вселенной, расщепляет наш локальный мир на Земле на мириады копий самого себя.

Законы взаимодействия частиц кардинально отличаются от законов видимого мира

Вам также будет интересно: Существуют ли доказательства того, что мы живем в Мультивселенной?

Интересно и то, что первая версия докторской диссертации Эверетта (позже измененная и сокращенная) на самом деле называлась «Теория универсальной волновой функции». И под «универсальным» Эверетт подразумевал следующее:

Поскольку утверждается универсальная значимость описания функции государства, можно рассматривать сами функции государства как фундаментальные сущности, и можно даже рассматривать государственную функцию всей вселенной. В этом смысле эту теорию можно назвать теорией «универсальной волновой функции», поскольку предполагается, что вся физика вытекает только из нее.

И все же, множество вопросов остаются без ответа. Но это нормально, так как физики любят решать сложные вопросы. Так что мы должны быть благодарны за то, что Хью Эверетт завещал нам богатый набор параллельных вселенных, в одной из которых, мы, судя по всему, и находимся. Так что смело передаю привет самой себе из параллельной вселенной, чем бы другая «я» сейчас не занималась.

Подробнее..

Что такое кристаллы времени и почему ученые ими одержимы?

02.10.2021 00:05:41 | Автор: admin

Кристалл времени новая фаза материи, которую физики пытались реализовать в течение многих лет

О чем вы думаете когда слышите о кристаллах времени? Мне сразу представляется что-то наподобие тессеракта из мультивселенной Марвел или очередное безумное изобретение гениального Рика из «Рик и Морти». Только представьте таинственные кристаллы времени, способные перенести их обладателя как в прошлое, так и в будущее. Но, я, конечно, пересмотрела научной фантастики и в реальности кристаллы времени или кристаллы Вильчека не способны перемещать кого-либо или что-либо во времени. И все же, физики ими буквально одержимы. Причина этой одержимости на самом деле проста: по сути, кристалл времени это особая фаза материи, которая постоянно меняется, но, похоже, не использует энергии. Только представьте, объект, части которого движутся в регулярном, повторяющемся цикле, поддерживает это постоянное изменение без сжигания какой-либо энергии. Вообще. Кристаллы времени также являются первыми объектами, которые спонтанно нарушают «симметрию перемещения во времени» обычное правило, согласно которому стабильный объект будет оставаться неизменным на протяжении всего времени. Кристаллы времени одновременно стабильны и постоянно меняются через определенные промежутки времени.

Что такое «кристаллы времени»?

В 2012 году лауреат Нобелевской премии по физике Фрэнк Вильчек предположил существование нового типа кристалла. Так как большинство кристаллов имеют повторяющуюся в двух или трех измерениях структуру, Вильчек представил иную концепцию кристалла, структура которого воспроизводится четырежды: три из них соответствуют измерениям пространства, а четвертое измерению времени.

Если вы думаете о кристаллах в пространстве, то вполне естественно также подумать о классификации поведения кристаллов во времени, говорил он тогда.

Так как новой структуре требовалось название, Вильчек обозначил ее «кристаллом времени». И эта история, вероятно, так бы и осталась гипотетической, если бы в 2018 году ученые не поняли, как эти необычные структуры можно синтезировать в лабораторных условиях. Сегодня физики считают, что кристаллы времени могут формироваться в естественной среде, а сам процесс намного проще, чем предполагали большинство исследователей.

Изображение и перевод источник

На самом деле многие называют временные кристаллы удачей для человечества, так как их можно использовать в практических целях, например, при создании сверхточных атомных часов, гироскопов и других устройств. А еще они представляют мощнейший потенциал для развития квантовых компьютеров.

Это интересно: Предполагает ли квантовая механика множественность миров или что такое интерпретация Эверетта?

Таким образом, кристалл времени это новая категория фаз материи, расширяющая определение того, что такое «фаза». Все другие известные фазы, такие как вода или лед, находятся в тепловом равновесии: составляющие их атомы перешли в состояние с наименьшей энергией, допускаемой температурой окружающей среды, и их свойства не меняются со временем.

А вот кристалл времени — это первая фаза «выхода из равновесия»: он обладает порядком и совершенной стабильностью, несмотря на то, что находится в возбужденном и развивающемся состоянии.

Кристаллы Вильчека предлагают совершенно новый взгляд на эти объекты

Интересно и то, что кристаллы времени также являются первыми объектами, которые спонтанно нарушают «симметрию перемещения во времени» обычное правило, согласно которому стабильный объект будет оставаться неизменным на протяжении всего времени. Временной кристалл одновременно стабилен но при этом постоянно меняется не поглощая никакой энергии.

Чтобы всегда быть в курсе последних новостей из мира науки и высоких технологий, подписывайтесь на наш новостной канал в Telegram. Так вы точно не пропустите ничего интересного!

Немного квантовой механики

Рассмотрим алмаз кристаллическую фазу скопления атомов углерода. Скопление управляется одними и теми же уравнениями повсюду в пространстве, но оно принимает форму, которая имеет периодические пространственные изменения, с атомами, расположенными в точках решетки. Физики говорят, что таким образом происходит «спонтанное нарушение симметрии переноса пространства» только состояния равновесия с минимальной энергией спонтанно нарушают пространственную симметрию таким образом.

По сути, Вильчек представил себе многокомпонентный объект в равновесии, очень похожий на алмаз. Но этот объект нарушает симметрию перемещения во времени: он подвергается периодическому движению, возвращаясь к своей первоначальной конфигурации через регулярные промежутки времени.

При этом изначально предложенный Вильчеком временной кристалл сильно отличался, скажем, от настенных часов объекта, который также подвергается периодическому движению. Стрелки часов сжигают энергию и останавливаются, когда садится батарея. Кристалл времени Вильчека работает бесконечно, поскольку система находится в своем сверхстабильном равновесном состоянии.

Понять что такое кристаллы времени сложно. Но физики любят решать сложные задачи

Итак, давайте представим ряд частиц, каждая из которых имеет магнитную ориентацию (спин), которая указывает вверх, вниз или с некоторой вероятностью в обоих направлениях. Теперь представим, что первые четыре вращения изначально направлены вверх, вниз, вниз и вверх. Спины будут квантово механически колебаться и быстро выравниваться, если смогут.

Но случайное взаимодействие между ними может привести к тому, что ряд частиц застрянет в своей определенной конфигурации, не в состоянии перестроиться или установить тепловое равновесие. Они будут указывать вверх, вниз, вниз и вверх бесконечно.

Больше по теме: Может ли квантовая механика объяснить существование пространства-времени?

Как недавно обнаружили исследователи, локализованные системы со многими телами могут демонстрировать особый порядок, который станет вторым ключевым компонентом кристалла времени: если перевернуть все вращения в системе (в нашем примере вниз, вверх, вверх и вниз), мы получим другое стабильное локализованное состояние со многими телами. Более того, недавно исследователям удалось поместить кристаллы времени в квантовый компьютер.

Кристаллы времени и квантовые компьютеры

Важно понимать, что кристаллы времени, как и другие квантовые явления, нарушают некоторые известные физические законы в частности, первый закон движения Исаака Ньютона. И если ученым действительно удалось поместить кристаллы Вильчека в квантовый компьютер как указано в препринте научной работы их открытие может изменить мир всего за одну ночь.

Да-да, кристаллы времени способны в корне изменить правила игры для квантовых компьютеров. В конце концов, они работают на самом важном молекулярном и даже частичном уровне, извлекая выгоду из таких идей, как прохождение электронов вокруг твердых материалов (буквально, что такое электричество!), и, по-хорошему, представляют собой огромную проблему для ученых.

Кристаллы времени и квантовые компьютеры могут изменить мир

На более практическом уровне существуют способы, с помощью которых квантовые компьютеры предлагают особый доступ к идеям, с которыми традиционные электронные компьютеры просто не могут справиться. Именно здесь вступают в игру кристаллы времени если последующая экспертная оценка покажет, что выводы авторов нового исследования является достоверными.

Вам будет интересно: В Китае создан квантовый компьютер, который решил самую сложную задачу за 200 секунд

Электронные компьютеры, подобные тому, на котором вы, возможно, читаете эту статью, используют логические элементы, которые включаются и выключаются, поэтому все в вашем компьютере зависит только от двух состояний: включено и выключено, светло и темно, 1 и 0, словом, вся двоичная система. Введение кубитов (квантовых битов, которые часто представляют собой один атом элемента с тщательно контролируемым электроном) еще сильнее усложняет ситуацию, как за счет добавления большего количества возможных состояний (а не просто вкл-выкл), так и за счет добавления всей основы квантовой неопределенности.

Теперь представьте, что число от 1 до 100 на самом деле является результатом чего-то вроде плана создания вечного двигателя. На самом деле существуют тысячи, миллионы или даже больше возможностей. Вместо того чтобы пытаться «заставить» двоичный компьютер выполнять работу неудобным способом, квантовый компьютер мог бы помочь ученым более естественно представить, что происходит.

Команда Google и еще 100 ученых из разных стран трудятся над созданием квантового компьютера

Именно здесь кристаллы времени открывают море возможностей, а не только квантовые вычисления кубитов. Кристаллы времени стабильны, но пульсируют с интересными интервалами, что означает, что они могут помочь ученым изучать такие вещи, как повторяющиеся закономерности или случайные числа с аналогичными последствиями в естественных науках и за их пределами.

Читайте также: Что квантовая физика может рассказать о природе реальности?

Как ученые создали кристаллы времени

В ходе нового исследования группа из более чем 100 ученых со всего мира работала вместе с командой Google Quantum AI (совместной инициативой Google, НАСА и некоммерческой ассоциации космических исследований университетов, цель которой ускорить исследования в области квантовых вычислений и компьютерных наук). В статье ученые описывают создание специальной микроскопической установки, в которой временной кристалл окружен сверхпроводящими кубитами.

Квантовый компьютер находится внутри криостата, который представляет собой камеру переохлаждения с регулируемой температурой, которая поддерживает все материалы при правильной, чрезвычайно низкой температуре для продвинутых состояний, таких как сверхпроводящие или кристаллы Вильчека.

Возможно в самом ближайшем будущем будут созданы невероятно быстрые и мощные квантовые компьютеры

Как пишет Quanta Mafgazine, если выводы исследователей подтвердятся, то это будет первая полностью успешная демонстрация кристалла времени. В целом же, неудивительно, что Google возглавляет движение в направлении мощных квантовых вычислений, ну а мы с вами будем ждать экспертной оценки и дальнейших исследований. Кто знает, может быть кристаллы времени и квантовые компьютеры и правда многое изменят.

Подробнее..

История одной премии хаос, климатические модели и сложные системы

08.10.2021 02:04:41 | Автор: admin


0
5 октября Нобелевский комитет определил лауреатов премии 2021 года по физике.

Каждый год СМИ сообщают о вручении той или иной Нобелевской премии в одной из пяти научных областей. Эти новости (знаю по себе) обычно остаются незамеченными среди бесчисленных инфоповодов со всех уголков земного шара. «Ну вручили и вручили, думаем мы, пролистывая ленту перед сном или за чашечкой утреннего кофе что там еще интересного-то»? Между тем, такое отношение к выдающимся интеллектуальным достижениям вряд ли можно счесть удовлетворительным. Да, мы привыкли к быстрому контенту два поста здесь, три репоста там, обязательно поставить лайк подруге и еще не забыть посмотреть серию любимого сериала. Но. Но! Готова поспорить, на самом деле вряд ли можно найти тему интереснее, чем Нобелевская премия. Судите сами химик и инженер, отец которого трудился над разработкой торпед, приобрел металлургический концерн, который впоследствии превратил в крупнейшего производителя вооружения в стране. Но больше всего прибыли ему принесло изобретение динамита. Да-да, Альфред Нобель и завещание свое придумал не просто так. Дело в том, что в 1888 году его «похоронили заживо». Когда его брат Людвиг погиб в Каннах, журналисты по ошибке разместили в газетах объявление о смерти не Людвига, а Альфреда Нобеля. Прочитав некролог, он с ужасом обнаружил, что его назвали «торговцем смертью». Именно тогда наш герой задумался над тем, каким его запомнит человечество.

История одной премии

Сегодня имя Альфреда Нобеля ассоциируется у большинства из нас с выдающимися научными достижениями. Но кто знает, стало бы это возможным не ошибись один неизвестный истории репортер. Ведь именно после того, как миллиардер прочел собственный некролог, он решил изменить завещание. Согласно новому завещанию, составленному Нобелем в 1895 году, большая часть его состояния отходила в фонд для присуждения пяти ежегодных премий «тем, кто в течение предыдущего года принес наибольшую пользу человечеству».

Завещание Альфреда Нобеля

Все мое движимое и недвижимое имущество должно быть обращено моими душеприказчиками в ликвидные ценности, а собранный таким образом капитал помещен в надежный банк. Доходы от вложений должны принадлежать фонду, который будет ежегодно распределять их в виде премий тем, кто в течение предыдущего года принес наибольшую пользу человечеству. Указанные проценты необходимо разделить на пять равных частей, которые предназначаются: одна часть тому, кто сделает наиболее важное открытие или изобретение в области физики; другая тому, кто сделает наиболее важное открытие или усовершенствование в области химии; третья тому, кто сделает наиболее важное открытие в области физиологии или медицины; четвертая тому, кто создаст наиболее выдающееся литературное произведение идеалистического направления; пятая тому, кто внес наиболее существенный вклад в сплочение наций, уничтожение рабства или снижение численности существующих армий и содействие проведению мирных конгрессов. Мое особое желание заключается в том, чтобы при присуждении премий не принималась во внимание национальность кандидатов.

Химик, инженер и избиратель Альфред Нобель.

Этими премиями, учрежденными по его завещанию, являются Нобелевская премия по физике, Нобелевская премия по химии, Нобелевская премия по физиологии или медицине, Нобелевская премия по литературе и Нобелевская премия за мир. Первое распределение премий состоялось 10 декабря 1901 года, в пятую годовщину смерти Нобеля.

Это интересно: Шкала Ландау умнейшие физики ХХ века

Как видите, Альфред Нобель, несмотря на создание динамита и владение крупнейшим заводом вооружений, был глубоко озабочен не только тем, каким его запомнят будущие поколения. Его решение о создании подобной премии в конечном итоге позволило объединить ученых из разных уголков мира и тем самым продвинуть науку (а вместе с ней и нашу цивилизацию) вперед, причем семимильными шагами. А вот многочисленные родственники Нобеля сочли себя обделенными и требовали признать завещание недействительным.

Эта история, однако, напоминает мне историю советского физика-теоретика Андрея Сахарова, лауреата Нобелевской премии мира 1975 года. Руководство СССР говорило о нем следующее: «этот человек вооружил нашу страну самым мощным в истории оружием, что сделало Советский Союз одной из двух супердержав». Участвуя в разработке первой водородной бомбы СССР, Сахаров, впоследствии, обрел статус диссидента и выступал за мир и ядерное разоружение.

Оригинальная обложка романа «Колыбель для кошки»

Интересный факт
В 1963 году писатель-фантаст Курт Воннегут в своем романе "Колыбель для кошки" поставил вопрос об отвественности ученых за свои изобретения. Сюжет произведения строится вокруг гениального изобретения доктора Феликса Хониккера вещества под названием "Лед-9", которое представляет собой кристаллическую модификацию воды с температурой плавления 45,8C. Один крошечный кристалл "Льда-9", попав в любой водоем, неизбежно приведет к гибели всего живого на Земле.

Таким образом, сама история создания Нобелевской премии является не просто «забавной (интересной и проч) историей», а поводом задуматься о таких серьезных вещах, как глобальное будущее человечества и ответственность за собственные действия и поступки.

Нобелевская премия по физике 2021

Интересно, что именно ответственность за изобретения и их использование стала одной из тем Нобелевской премии по физике 2021 года. Да, наконец-то можно говорить тем, кто отрицает глобальное потепление, что за создание климатических моделей, позволяющих предсказать будущие явления, вручили Нобелевскую премию. Так что щах и мат, отрицатели, но что-то я увлеклась.

Лауреаты Нобелевской премии 2021 года.

Итак, в этом году Нобелевская премия по физике присуждена одной половиной Сюкуро Манабе и Клаусу Хассельманну, а другой половиной Джорджо Паризи. Эти исследователи заложили основу наших знаний о климате Земли и о том, как человечество влияет на него, а также произвели революцию в теории неупорядоченных материалов и случайных процессов. Согласна, вторая часть звучит несколько сложнее первой. Но эта сложность должна лишь раззадоривать наше любопытство, а не наоборот, так что начнем.

Хотите всегда быть в курсе последних новостей из мира науки и высоких технологий? Подписывайтесь на наш канал в Telegram, чтобы не пропустить ничего интересного!

Климатические модели

Общая картина изменения климата достаточно проста: удерживающие тепло газы в атмосфере превращают Землю в метафорическую теплицу, заставляя планету нагреваться. Но то, как именно произойдет это потепление через океаны планеты, ледяные щиты, горы, леса и города, подпитываемые всем, от утечек метана до двуокиси углерода чрезвычайно запутанно.

Мы погружены в сложность в каждом масштабе, который наблюдаем, и как ученые, спрашиваем: сколько деталей требуется для объяснения наблюдений? Должны ли мы отслеживать каждую молекулу воды, чтобы объяснить существование океана? заявил физик из Йельского университета Джон Веттлауфер на пресс-конференции, объявляющей о присуждении премии.

Сюкуро Манабе в Швеции в 2018 году. Он продемонстрировал, как повышенный уровень углекислого газа в атмосфере приводит к повышению температуры на поверхности Земли.

На самом деле сложные физические системы, такие как климат, часто определяются их беспорядком. Лауреаты этого года помогли миру разобраться в том, что казалось хаосом, описав эти системы и предсказав их долгосрочное поведение. Как пишет The New York Times, в 1967 году доктор Манабе разработал компьютерную модель, которая подтвердила критическую связь между основным парниковым газом двуокисью углерода и потеплением атмосферы.

Больше по теме: Все модели изменения климата показывают, что катастрофа стремительно приближается. Но почему?

Именно эта модель проложила путь для других, все более сложных. Более поздние модели доктора Манабе, в которых исследовались связи между условиями в океане и атмосферой, имели решающее значение для понимания того, как усиленное таяние ледяного покрова Гренландии может повлиять на циркуляцию океана в Северной Атлантике.

Клаус Хассельманн, немецкий физик и исследователь климата, на пресс-конференции в Мадриде в 2010 году. Он создал модель, которая связывает погоду и климат.

Примерно через десять лет после основополагающей работы доктора Манабе, его коллега физик Клаусс Хассельманн создал модель, которая связала краткосрочные климатические явления другими словами, дождь и другие виды погоды с долгосрочным климатом, таким как океанские и атмосферные течения.

Впоследствии его работа заложила основу для научных исследований, направленных на установление влияния изменения климата на конкретные события, такие как засухи, волны жары и сильные ливни.

Словом, недооценить работу Нобелевских лауреатов сложно. Это особенно хорошо знают наши постоянные читатели, так как мы часто пишем о климатических изменениях и моделях, с помощью которых эти изменения можно отследить. Кстати, результаты нового исследования, опубликованного в научном журнале Global Change Biology, показали, что если усилия по борьбе с глобальным потеплением останутся на нынешнем уровне, к 2500 году человечество может исчезнуть с лица Земли.

Скрытые закономерности

Другая половина Нобелевской примени присуждена за открытие в начале 1980-х годов «скрытых закономерностей в неупорядоченных сложных материалах», что сокрыты за кажущимися случайными движениями и завихрениями в газах или жидкостях. Его работа являются важным вкладом в теорию сложных систем, а также примечательно тем, что ее аспекты можно применить к нейробиологии, машинному обучению и формированию полета скворцов.

«Джорджио Паризи награжден за его революционный вклад в теорию неупорядоченных материалов и случайных процессов», говорится в заявлении Королевской Шведской академии наук.

Итальянский физик-теоретик Джорджо Паризи. Система, которая была им рассмотрена около 1980 года, называется спиновым стеклом, хотя разработанные методы и сформулированные принципы оказались применимыми к значительно более широкому спектру объектов.

Доктор Паризи итальянский физик-теоретик, родившийся в 1948 году в Риме, чьи исследования были сосредоточены на квантовой теории поля и сложных системах. Он получил степень доктора философии в Римском университете Сапиенца в 1970 году. Является профессором Римского университета Сапиенца.

Читайте также: Что квантовая физика может рассказать о природе реальности?

Итак, какие системы ученые называют сложными? Те, что состоят из множества частей, взаимодействующих друг с как самостоятельные элементы. Их одновременное взаимодействие, будучи разнонаправленным, придает сложной системе ее отличительную черту, а именно появление новых свойств, которые отсутствуют на уровне отдельных элементов и не сводятся к характеристикам элементов, составляющих систему.

Уже исходя из одного определения, можно понять, насколько сложная эта тема. И описать ее с помощью математики невероятно трудно, ведь необходимо учесть все возможные варианты взаимодействия элементов друг с другом. А элементы, как известно, часто ведут непредсказуемо, так что в любой системе огромную роль играет Его Величество Случай.

Церемония вручения Нобелевской премии по физике, 2021 год.

Есть еще одна характеристика сложных систем: при взаимодействии со сложной системой одни и те же действия могут давать разный результат. В зависимости от состояния, в котором система находилась изначально. Все вышеописанное означает, что чтобы предсказать, как сложная система поведет себя в будущем, необходимо учесть огромное количество факторов, причем зачастую неизвестных.

Но около 40 лет назад Джорджо Паризи доказал, что совершенно случайные на первый взгляд факторы связаны между собой и даже подчиняются определенным правилам. Если попробовать объяснить совсем простыми словами, то работа итальянского физика позволяет свести воедино все неизвестные переменные. Их объединение, например, в «общий фактор неопределенности» значительно повышает точность не только расчетов, но и предсказаний.

Не пропустите: Почему физики считают, что мы живем в Мультивселенной?

Что вновь возвращает нас к предыдущим лауреатам и их работе по климатическому моделированию: работа Паризи позволяет климатологам строить значительно более точные модели происходящих климатических изменений, как в результате антропогенной деятельности, так и множество других факторов.

Развитие физического познания охватывает все новые области действительности. И физика сложных систем как раз одно из них.

В заключении же хочу сказать, что работа итальянского физика демонстрирует нам, что «понять лес, созерцая дерево не сложно. На самом деле это невозможно». Порядок, отмечает Паризи, существует только на соответствующем масштабе и хаос «на нижнем уровне» ему не помеха. Безусловно, можно искать закономерности и в климате и погоде но лишь на уровне статистики и учтя при этом множества прочих факторов сложные системы требуют неординарных решений.

Подробнее..

Ученые впервые сфотографировали кристаллы Вигнера. Рассказываем что это такое и как физикам это удалось

14.10.2021 02:14:53 | Автор: admin

Физики сделали первое в истории изображение кристалла Вигнера странного материала с ячеистым рисунком внутри другого материала, полностью состоящего из электронов.

Наша планета удивительна. Жизнь на ней настолько разнообразна, что существует множество тел и веществ, как естественных (животные и люди, планеты и звезды) так и искусственных (созданных человеком). Эти вещества и тела бывают твердыми и жидкими, например, вода и кристаллы. Последние особенно интересны, так как представляют собой твердые тела, атомы в которых расположены закономерно, образуя так называемую кристаллическую решетку. По сути, естественное состояние кристалла это форма правильных симметричных многогранников, которая основана на их внутренней структуре. То есть на одном из нескольких определенных и регулярных расположений, составляющих вещество частиц (ионов, атомов и молекул). Согласитесь, действительно интересно. Именно так в 1934 году размышлял Юджин Вигнер, один из основателей теории симметрии в квантовой механике. Он предсказал, что электроны в материалах теоретически могут выстраиваться в правильные кристаллические структуры, благодаря тому, что отталкиваются друг от друга. Таким образом, если энергия кристаллического отталкивания между парой электронов больше, чем энергия их движения, то их расположение приведет к тому, что полная энергия будет наименьшей, а мы получим систему, аналогичную твердому телу.

Кристаллы Вигнера

Несмотря на размышления знаменитого физика, его кристаллы на протяжении десятилетий оставались исключительно теоретической конструкцией. Причина заключается в том, что Вигнеровские кристаллы могут образовываться только при экстремально низких температурах и малом количестве свободных электронов в материале.

Напомним, что энергия движения электронов значительно превосходит энергию электростатических взаимодействий. Этот фактор не позволяет упорядочить частицы, которые во много тысяч раз легче атомов, в единую систему.

Лауреат Нобелевсеой премии, физик-теоретик Юджин Вигнер.

Вопрос, поставленый Вигнером, долгое время являлся ведущим вызовом в области физики конденсированного вещества: в обычных условиях внутри проводника электроны практически не взаимодействуют друг с другом. Но стоит изменить условия, как электроны начинают «замерзать», превращаясь в систему, аналогичную твердому телу. Однако запечатлеть такой кристалл на камеру невероятно трудно, так что авторам нового исследования пришлось применить творческий подход.

Вигнеровский кристалл это кристалл, электроны в котором строго упорядочены, а потенциальная энергии их связи превышает кинетическую энергию движения.

Создать то, чего нет

Авторам нового исследования, опубликованного в журнале Nature 29 сентября, удалось (хоть и не впервые) создать максимально правдоподобный кристалл Вигнера и даже изучить его свойства. Собранные учеными визуальные данные являются наиболее убедительным доказательством существования этих удивительных объектов.

В прошлом многие исследователи создавали кристаллы Вигнера, и Nature News отмечает, что у них были некоторые убедительные доказательства. Так, летом этого года сразу три отдельные группы исследователей создали кристалл, полностью состоящий из электронов.

Захватывающее первое изображение кристалла Вигнера показывает электроны, сжатые в плотный повторяющийся узор, словно крошечные крылья голубой бабочки.

Больше по теме: Создан новый тип металла, в котором электроны ведут себя как жидкость

Чтобы понять, как физикам удалось создать Вигнеровский кристалл, напомним, что внутри обычных проводников, таких как серебро или медь, или полупроводников, таких как кремний, электроны проносятся так быстро, что едва успевают взаимодействовать друг с другом. Но при очень низких температурах они замедляются и начинают «ползать», а отталкивание между отрицательно заряженными электронами начинает преобладать. Таким образом, эти невероятно быстрые и подвижные частицы останавливаются и выстраиваются в повторяющийся, похожий на соты узор, при этом сводя к минимуму общее потребление энергии.

Чтобы лицезреть создание Вигнеровского кристалла, исследователи работали с полупроводниками толщиной в один атом, охлажденными до сверхнизких температур: физики поймали электроны в зазор между слоями толщиной в атом двух вольфрамовых полупроводников. Затем, проложив электрическое поле поперек зазора (чтобы избавиться от любых потенциально разрушительных избыточных электронов), ученые охладили свой «электронный сэндвич» до 5 градусов выше абсолютного нуля. И о чудо некогда быстрые электроны остановились, оседая в повторяющейся структуре кристалла Вигнера.

Еще больше интересных статей о последних научный открытиях в области квантовой механики и не только, подписывайтесь на наш канал в Яндекс.Дзен. Там регулярно выходят статьи, которых нет. на сайте!

Физики обрели способность замедлять движение электронов, превращая их в кристаллическую структуру.

Затем, с помощью устройства под названием сканирующий туннельный микроскоп (STM), исследователи просмотрели получившийся кристалл. Как пишет Live Science, STM работают, подавая небольшое напряжение на острый металлический наконечник, прежде чем запустить его прямо над материалом.

Это заставляет электроны прыгать с наконечника на поверхность материала. Скорость, с которой электроны отскакивают от наконечника, зависит от того, что находится под ними, поэтому исследователи могут создать изображение контуров 2D-поверхности, похожих на шрифт Брайля, путем измерения тока, протекающего по поверхности в каждой точке, сообщают авторы научной работы.

Однако ток, обеспечиваемый STM, поначалу был слишком велик для тонкого электронного льда, «плавя» его при контакте. Чтобы остановить это, ученые вставили одноатомный слой графена прямо над кристаллом Вигнера, позволяя кристаллу взаимодействовать с графеном. Это взаимодействие, в свою очередь, может спокойно считывать STM (почти как ксерокс).

Только представьте кристалл, состоящий из электронов действительно существует.

Полностью проследив изображение, отпечатанное на листе графена, STM сделал первый снимок кристалла Вигнера, доказав его существование вне всяких сомнений.

Зачем нужны кристаллы Вигнера?

Итак, получив убедительные доказательства существования этих удивительных объектов, ученые могут использовать их для поисков ответов на вопросы о том, как несколько электронов взаимодействуют друг с другом, например, почему кристаллы располагаются в виде сот и как они «плавятся». Ответы на эти вопросы могут подарить нам представление о некоторых из самых неуловимых свойств крошечных частиц.

Способность приручать электроны чего ученые достигли, используя мельчайшие различия в атомных структурах двух слоев вольфрама знаменует собой невероятное экспериментальное достижение, которое до сих пор ускользало от самых опытных лабораторий в области физики.

Что же открытий в квантовой механике, то тут также можно ожидать новостей квантовые флуктуации вблизи абсолютного нуля вызывают квантово-фазовые переходы между свободно текущими жидкостями и квантовыми кристаллами, такими как кристаллы Вигнера. Считается, что эти квантовые переходы важны во многих других квантовых системах.

Кристалл электронов Вигнера (красный) внутри полупроводникового материала.

Как только авторы нового исследования получили кристалл Вигнера и начали изучать его свойства, их коллеги из Гарварда решили подвергнуть полученную структуру «квантовому плавлению», которое, по-видимому, похоже на обычное плавление, но в таком малом масштабе, что и представить едва ли возможно. И все же, несмотря на возникающие сложности, первый снимок Вигнеровского кристалла однозначно продвинет исследования вперед.

Это интересно: Корпускулярно-волновой дуализм подтвердили экспериментально. Что это значит?

Так, например, уже известно, что кристаллы Вигнера незначительно изменили электронную структуру графена, которую мог уловить сканирующий туннельный микроскоп STM. Чтобы убедиться, что они создали именно кристалл Вигнера, физикам пришлось пинговать его отдельными фотонами, выбивая электрон и создавая так называемый «экситон», который они смогли обнаружить.

Новое открытие находится прямо на границе материи, переходящей от частично квантового материала к частично классическому материалу, и обладает многими необычными и интересными явлениями и свойствами, пишет Quana Magazine со ссылкой на авторов исследования.

Кристаллы представляют огромный интерес для ученых из самых разных областей науки.

И все же, чтобы окончательно понять, что предсавляют собой кристаллы Вигнера и где им можно найти применение, потребуется немало времени. Но мы, вроде, никуда не торопимся. К тому же, Вигнеровские кристаллы далеко не единственные. О том, что такое кристаллы времени и почему ученые ими одержимы, я рассказывала в этой статье, рекомендую к прочтению.

Подробнее..

5 ученых, которые проводили эксперименты со своим телом

16.10.2021 02:09:43 | Автор: admin

На фото: человек в инвертоскопе. О том, что это такое, вы узнаете чуть ниже

Современные ученые проводят научные эксперименты только на лабораторных животных. Некоторые из опытов чрезвычайно жестоки, но такие работы сильно двигают науку вперед. В начале 2021 года я рассказывал про американских ученых, которые случайно активировали группу нейронов в миндалевидном теле мышей и тем самым пробудили у них охотничьи инстинкты, одновременно повысив физическую силу. В результате ученым удалось создать жестоких грызунов, которые с яростью бросались на других животных и буквально разрывали их на части. Звучит страшно и в какой-то мере даже бесчеловечно, но в предыдущие столетия ученые проворачивали и более шокирующие авантюры. Например, миру известны исследователи, которые проводили эксперименты со своими телами. Со стороны все это выглядело ужасно и временами они испытывали нестерпимую боль. Но в результате им удавалось остаться в живых и совершать важные открытия.

Джордж Стрэттон и мир наоборот

Человеческий глаз передает картину окружающего мира в сетчатку в перевернутом виде. Оттуда информация отправляется в головной мозг, который делает изображение таким, каким его видим мы. Американский психолог Джордж Стрэттон (George Stratton) очень хотел подробнее изучить это явление и в 1896 году разработал инвертоскоп. Этот прибор надевался на голову и заново переворачивал расшифрованное головным мозгом изображение. Надевший инвертоскоп на свою голову человек видел все перевернутым, поэтому ученый решил проверить, может ли человек научиться жить в мире наоборот.

Джордж Стрэттон

Психолог носил свое изобретение на протяжении недели. В первые дни он был сильно дезориентирован и с трудом передвигался даже по собственному дому. А вот через 3-4 дня он постепенно начал самостоятельно питаться при помощи столовых приборов и даже не врезался в стены. На своем примере он доказал, что человек вполне может жить, видя мир вверх ногами. Спустя неделю он снял с себя инвертоскоп и после этого ему пришлось привыкать к нормальному положению объектов. Правда это ему далось гораздо легче.

Современный инвертоскоп

Аллан Блэр и ядовитый паук

Черная вдова (Latrodectus mactans) один из самых ядовитых пауков в мире. Через час после его укуса попавший в организм человека -латротоксин начинает течь по его лимфатической системе. В результате возникает сильная судорога мышц живота, рвота, обильное потоотделение и жажда. Каждый год в США регистрируется по 2 500 укусов черной вдовы, но при своевременном лечении жертв паука удается спасти.

Черная вдова

В 1933 году американский профессор Аллан Блэр (Allan Blair) решил на собственном опыте проверить, как укус черной вдовы действует на человека. Для этого он взял пинцетом самку паука и спровоцировал ее на укус. Уже через несколько минут у него начались сильные мышечные спазм, которые даже не давали ему полноценно дышать. Через два часа он был доставлен в больницу с кровавым потом. Несмотря на ужасную боль, он попросил врачей изучить его пульс оказывается, от укуса паука частота биения сердца не менялась. Мужчина промучился несколько дней и только потом был отпущен домой.

Аллан Блэр

Читайте также: Каких ядовитых пауков и змей можно встретить в Подмосковье

Джозеф Баркрофт и химическое оружие

Во времена Первой мировой войны французская армия начала активно использовать химическое оружие. В частности, против врагов часто применялась синильная кислота, которая приводит к удушью. Под воздействием ядовитого вещества также нарушается работа центральной нервной системы, сердца и многих других жизненно важных органов. Само собой разумеется, синильная кислота в итоге приводила к смерти человека, каким бы здоровым он не был.

Жертвы химического оружия во времена Первой мировой войны

Несмотря на смертельную опасность этого веществ, британский физиолог Джозеф Баркрофт (Joseph Barcroft) решил проверить его действие на себе. Для этого он добровольно заперся в газовой камере вместе с подопытной собакой. После подачи газа животное умерло через 95 секунд. А мужчина смог продержаться целых 10 минут и в конце тяжелого эксперимента вышел с собакой на руках.

Джозеф Баркрофт

Впоследствии он проверял воздействие на организм человека воздуха с низким содержанием кислорода и даже экстремального холода. В ходе всех научных работ он выжил. Его здоровье оказалось очень крепким и он умер только в возрасте 74 лет из-за сердечного приступа.

Генри Хэд и левая рука

Генри Хэд (Henry Head) английский невролог, который тоже известен благодаря эксперименту над собственным телом. Его всегда интересовали повреждения периферических нервов, но пациенты с такой проблемой не могли ему внятно рассказать, какую именно боль они испытывают. В 1903 году ученый попросил своего помощника перерезать ему лучевой нерв на левой руке. Мужчина испытывал ужасную боль, но она не мешала ему изучать стимулы, вызывающие боль. Сегодня о его эксперименте говорится во всех учебниках по нейрофизиологии.

Генри Хэд

Джованни Грасси и паразиты

В 1878 году итальянский паразитолог Джованни Грасси (Giovanni Grassi) обнаружил, что внутри многих трупов размножаются аскариды (Ascarididae). Так называются круглые черви, которые ведут паразитический образ жизни и разрушают органы желудочно-кишечного тракта. После этого открытия ученый решил проверить, что происходит с человеком при заражении этими мерзкими созданиями. Как вы уже могли понять, для этого он добровольно ими заразился.

Круглые черви аскариды

Но перед этим он на протяжении целого года рассматривал свои фекалии под микроскопом, чтобы убедиться, что в его организме нет паразитов. Убедившись в этом, он проглотил 100 яиц аскарид. Признаки их жизни он почувствовал примерно через месяц у него возник дискомфорт в кишечнике, а в анализах кала обнаружились их яйца паразитов. К счастью, он прекрасно знал, как нужно очищать организм от круглых червей и быстро вылечился.

Джованни Грасси

Ссылки на интересные статьи, смешные мемы и много другой интересной информации можно найти на нашем телеграм-канале. Подпишитесь!

Если вы хотите узнать и о других шокирующих экспериментах, рекомендую посетить наш канал в Яндекс.Дзен. Ведь там у нас есть статья про самые страшные научные эксперименты в истории. Думаю, вам понравится.

Подробнее..

Было ли у Вселенной начало?

21.10.2021 00:06:43 | Автор: admin

Квантовая гравитация, пожалуй, самая неприятная проблема, с которой сталкивается современная физика. У нас есть две чрезвычайно эффективные теории Вселенной: квантовая физика и общая теория относительности.

Мы не так часто об этом задумываемся и все же, было ли у Вселенной начало? Согласно ведущей космологической теории, наша Вселенная родилась в результате Большого взрыва около 14 миллиардов лет назад и с тех пор расширяется с ускорением. Но не все исследователи полагают, что в действительности дело было именно так. Профессор Ливерпульского университета в Великобритании, физик Бруно Бенто считает, что никакого начала Вселенной не было. Возможно, то, что мы называем Вселенной, существовало всегда и новая теория квантовой гравитации, кажется, может объяснить почему. В ходе работы Бенто и его коллеги использовали новую теорию под названием теория причинных множеств, согласно которой пространство и время разбиты на дискретные фрагменты. На каком-то уровне, как отмечают исследователи, существует фундаментальная единица пространства-времени. Используя новый подход, основанный на причинно-следственных связях, физики обнаружили, что у Вселенной, вполне возможно, не было начала: она существовала всегда, в бесконечном прошлом и лишь недавно превратилась в то, что мы называем Большим взрывом.

Главная сила природы

Гравитация, как известно, является генеральным директором космоса, повелителем Вселенной, если хотите. Именно эта сила позволяет звездам и планетам вращаться по орбите, а черным дырам поглощать любые объекты, что оказались поблизости. Благодаря гравитации яблоко упало на голову Исаака Ньютона, а мы с вами не улетаем в небо, стоит нам оторваться от земли.

Будучи фундаментальной силой Вселенной гравитация в нашем, человеческом понимании объясняет как движутся небесные тела, а также является главенствующей силой на Земле. Однако, если Общая теория относительности Эйнштейна (ОТО) прекрасно справляется с описанием мира, видимого невооруженным глазом, она, увы, не в полной мере описывает законы, по которым существует таинственный и невидимый мир атомов и частиц. Этот удивительный мир описывает квантовая механика.

Квантовая механика описывает то, как взаимодействуют друг с другом элементарные частицы.

Больше по теме: Что квантовая физика может рассказать о природе реальности?

Но так как мы не видим взаимодействия элементарных частиц, нам кажется странным, что квантовый мир так сильно отличается от знакомых объектов (хотя объекты эти целиком и полностью состоят из этих самых частиц).

Так что когда мы смотрим за пределы Земли, на Вселенную, которая намного шире, и начинаем рассматривать большие явления, отложить квантовую физику в сторону не получится.

Хотя сила гравитации является наиболее значительной в космических масштабах, три другие фундаментальные силы природы также играют важную роль будь то солнечные вспышки или ядерные реакции в недрах звезд. Квантовые эффекты также возникают в ряде таких концепций как Большой взрыв или черные дыры. На самом деле найти что-то, в чем квантовые силы не принимают участия, невозможно.

Квантовая физика подарила миру успешное описание трех из четырех фундаментальных сил природы (электромагнетизма, слабого взаимодействия и сильного взаимодействия) вплоть до микроскопических масштабов. А Общая теория относительности является самым мощным и полным описанием гравитации, когда-либо разработанным.

Наш мир намного больше и сложнее, чем мы можем себе представить. Но шанс разгадать фундаментальные тайны Вселенной у нас есть.

Но вернемся к гравитации. Она, как мы уже говорили выше, не вписывается в квантовый мир. И даже в работе Эйнштейна уравнения поля для гравитации не проквантованы. Хотя большинство физиков убеждены, что должен быть какой-то способ объединения гравитации с тремя фундаментальными силами, квантовыми по своей сущности, он по-прежнему представляется трудным для понимания.

Альберт Эйнштейн потратил большую часть последних 30 лет своей жизни на поиск способа сближения гравитации с другими силами, но ему это не удалось.

Таким образом, квантовая гравитация это общий термин для теорий, которые пытаются объединить гравитацию с другими фундаментальными силами физики (которые уже объединены вместе). Обычно она предполагает существование теоретической виртуальной частицы гравитона, который опосредует гравитационную силу.

Это интересно: Предполагает ли квантовая механика множественность миров или что такое интерпретация Эверетта?

Интересно, что именно наличие гравитона отличает квантовую гравитацию от некоторых других объединенных теорий поля. И все же вынуждены отметить, что ряд существующих теорий наличия гравитона не требуют.

Теория квантовой гравитации

Итак, Стандартная модель физики частиц (разработанная в период с 1970 по 1973 год) постулирует, что остальные три фундаментальные силы природы опосредованы виртуальными бозонами. Фотоны опосредуют электромагнитную силу; бозоны опосредуют слабое ядерное взаимодействие, а глюоны (такие как кварки) опосредуют сильное ядерное взаимодействие. Следовательно, гравитон будет опосредовать гравитационную силу. Если, конечно, эта квантовая частица будет обнаружена.

Ожидается, что гравитон не будет обладать массой (так как действует мгновенно на больших расстояниях), однако, основная проблема экспериментальной проверки любой теории квантовой гравитации заключается в том, что уровни энергии, необходимые для наблюдения гипотез, недостижимы в современных лабораторных экспериментах.

Ткань пространства-времени искривляется массой Солнца

Чтобы всегда быть в курсе последних новостей из мира науки и высоких технологий, подписывайтесь на наш канал на платформе Пульс от Mail.ru! Так вы точно не пропустите ничего интересного!

Предположения квантовой гравитации, как правило, заключаются в том, что такая теория окажется одновременно простой и элегантной. По крайней мере в двух конкретных местах во Вселенной, где математика общей теории относительности просто ломается и невозможно получить надежных результатов: в центрах черных дыр и в начале Вселенной.

Эти области называются «сингулярностями» точками в пространстве-времени, где рушатся знакомые нам законы физики. По сути, сингулярность это математическое предупреждение о том, что ОТО Эйнштейна спотыкается о саму себя. В обеих этих сингулярностях гравитация становится невероятно сильной в очень малых масштабах.

Но как разгадать тайну сингулярности? Для начала, физикам нужна теория квантовой гравитации. На самом деле на ее роль существует множество претендентов, включая теорию струн и теорию петлевой квантовой гравитации, подробнее о которой мы рассказывали здесь. Но есть еще один подход, который полностью переписывает наше понимание пространства и времени.

Теория причинных множеств

Во всех современных теориях пространство и время непрерывны. Они образуют гладкую ткань, которая лежит в основе всей реальности. В таком непрерывном пространстве-времени две точки могут находиться как можно ближе друг к другу в пространстве, и два события могут произойти как можно ближе друг к другу во времени.

Но другой подход, называемый теорией причинных множеств, переосмысливает пространство-время как серию дискретных фрагментов, или «атомов» пространства-времени. Эта теория установила бы строгие ограничения на то, насколько близкими могут быть события в пространстве и времени, поскольку они не могут быть ближе, чем размер «атома».

Новая теория, возможно, сможет объединить ОТО и квантовую механику.

Вам будет интересно: Ученые из ЦЕРН стоят на пороге открытия новой физики

Например, когда вы смотрите на экран, читая эту статью, все кажется гладким и непрерывным. Но если бы вы посмотрели на этот экран через увеличительное стекло, то увидели бы пиксели, которые разделяют пространство и обнаружили бы, что невозможно приблизить два изображения на экране ближе, чем на один пиксель. Эта теория взволновала физика Бруно Бенто из Ливерпульского университета.

Я был взволнован, обнаружив эту теорию, которая не только пытается быть как можно более фундаментальной являясь подходом к квантовой гравитации и фактически переосмысливая само понятие пространства-времени, но также отводит центральную роль времени и его течению, рассказал физик в интервью Live Science.

«Огромная часть философии причинно-следственных связей заключается в том, что течение времени является чем-то физическим, что его не следует приписывать какой-то возникающей иллюзии или чему-то, что происходит внутри нашего мозга, что заставляет нас думать, что время течет; это прохождение само по себе является проявлением физической теории», пишут авторы научной работы.

Теория причинных множеств имеет важные последствия для природы времени.

Итак, в теории причинных множеств причинный набор будет расти по одному «атому» за раз и становиться все больше и больше». Подход с причинно-следственными связями аккуратно устраняет проблему сингулярности Большого взрыва, потому что в теории сингулярности не могут существовать. Материя не может сжаться до бесконечно малых точек они могут стать не меньше размера атома пространства-времени.

Человеческому глазу не подвластен микромир. Е счастью, у нас есть инструменты, позволяющие увидеть атомы и электроны.

Но как в таком случае выглядит начало нашей Вселенной? Как полагает Ленту и его коллега Став Залель, аспирант Лондонского Имперского колледжа, теория причинных множеств может об этом многое рассказать. Их работа пока что не прошла экспертную оценку и опубликована на сервере препринтов arXiv.

Не пропустите: Может ли квантовая механика объяснить существование пространства-времени?

В ней физики рассмотрели вопрос о том, «должно ли существовать начало Вселенной в подходе с причинно-следственными связями». В первоначальной формулировке причинный набор вырастает из ничего во Вселенную, которую мы видим сегодня. В новой работе Большого взрыва в качестве начала Вселенной не было, поскольку причинно-следственная связь была бы бесконечной в прошлом. Это означает, что в прошлом всегда было что-то еще.

Новая работа подразумевает, что Вселенная, возможно, не имела начала она просто существовала всегда. То, что мы воспринимаем как Большой взрыв, возможно, было просто особым моментом в эволюции этого всегда существующего причинного набора, а не истинным началом.

Большой взрыв или Ничего?

Согласитесь, весьма захватывающее исследование. В конце концов, больше ста лет физики не могут объединить квантовый мир и мир, который мы видим перед собой. Но даже если работа пройдет экспертную оценку и будет опубликована в научном журнале, у ученых впереди очень много работы.

Ведь мы по-прежнему не знаем, может ли этот беспричинный причинно-следственный подход позволить использовать физические теории для описания сложной эволюции Вселенной во время Большого взрыва.

Возможно когда-нибудь мы разгадаем величайшие тайны Вселенной

Таким образом, вопрос о том, можно ли новый подход интерпретировать «разумным» образом остается открытым. Однако исследователям удалось показать, что подобная структура действительно возможна. По крайней мере математически. Так что в ближайшее время мы и правда может узнать, было ли у Вселенной начало или же она существовала всегда. Будем ждать.

Подробнее..

Инфодемия нас погубит Как отличить правду от вымысла в интернете?

27.10.2021 00:19:10 | Автор: admin

Жить в эпоху социальных сетей и пандемии трудно.

Так как немалая часть моей работы это «серфить» интернет и социальные сети, хочу у вас кое-что спросить. Вы чего устроили-то? Вы же наши статьи читаете, значит в компьютер и интернет умеете. Почему процент вакцинированных такой низкий? Откуда вдруг вылезло столько противников прививок? Я абсолютно серьезно спрашиваю. Ситуация ведь чрезвычайная. Ежедневно в России от ковида умирает больше 1000 человек. Это как если бы каждый день на землю падало по шесть пассажирских боингов. Но все перед локдауном побежали в магазины и бары, скупили все места в турецких отелях. Почему? Ответ на этот вопрос вряд ли один. Причин много. Но одна, все же, выделяется. И это дезинформация. Еще год назад эксперты Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) заявили, что мы находимся в разгаре «инфодемии» времени, когда вредная дезинформация распространяется подобно непреодолимой инфекционной болезни. Точно так же, как распространяется COVID-19, распространяется и дезинформация о нем. И это очень плохо.

Проблема не приходит одна

Нам с вами довелось жить в удивительное время. С одной стороны научный прорыв за прорывом, покорение космоса, робототехника, медицина, интернет и прочее прочее. Но с другой все не так радужно. Кажется, все сегодня получили образование (какое-никакое), но на деле практически никто не может отличить ложную информацию от достоверной.

Стоит ли удивляться? Высокий интеллект не нужен для того, чтобы освоить гаджет мы очень быстро учимся всему новому. Но освоив этот удивительный инструмент, человек, погружаясь в сеть, остается с ней один на один. Что он увидит в Интернете? Сможет ли отличить правду от лжи?

Америку, я вам, конечно, не открою, но мы действительно погрязли в научной дезинформации. Она выпускается и распространяется с невиданной ранее скоростью. Так, например, согласно данным недавнего опроса, 20 процентов опрошенных граждан США заявили, что, по их мнению, вакцины против ковида содержат микрочип.

Правда ли что Билл Гейтс вживляет людям микрочипы? Нет. Не правда. И перестаньте уже спрашивать всякую чушь!

Подумайте об этом. Пятая часть респондентов придерживается теории, которая уходит корнями в идею о том, что Билл Гейтс хочет за всеми следить. Опрос также показал, что только 46 процентов американцев были готовы сказать, что история с микрочипом полная ерунда. Даже несмотря на то, что не существует в мире способа, с помощью которого в вакцину можно поместить микрочип.

Больше по теме: Как Билл Гейтс собирается бороться с пандемией и изменением климата?

Эти статистические данные вызывают беспокойство. Но, учитывая нашу лихорадочную информационную среду, они также, в целом, понятны. Становится все труднее и труднее отделять реальное от нереального. Смысл от бессмыслицы. Магическое мышление от критического.

Недавно я наткнулась на историю о 42-летней москвичке, которая где-то прочитала, что чтобы перенести COVID-19 в легкой форме, нужно заразиться от человека, который легко переносит болезнь. Женщина отвезла двоих дочерей и мужа в гости к больной подруге. В результате она умерла, а одна из ее дочерей попала в реанимацию.

Дезинформация убивает. Не надо думать, что она никак не влияет на нас

Увы, но наша информационная среда превратилась в хаотичную, запутанную, эксплуататорскую бурю ерунды, которая разрушает наше здоровье и благополучие. Существует множество причин, по которым нам становится все труднее избегать или даже распознавать вредную чушь и обман. И все это происходит в тот самый исторический момент, когда мы жаждем и так отчаянно нуждаемся в фактах и некоторой ясности.

Хотите всегда быть в курсе последних новостей о COVID-19 и не только? Подписывайтесь на наш канал на платформе Пульс от Mail.ru Так вы точно не пропустите ничего интересного!

Золотая эра дезинформации

Как пишет в статье для MensHealth профессор права и общественного здравоохранения из Университета Альберты Тимоти Колфилд, который специализируется на дезинформации, часть проблемы заключается в том, что мы нормализовали бессмыслицу некоторыми очень тонкими и некоторыми очень очевидными способами. Только посмотрите вокруг. Кругом одни эксперты по коронавирус и оздоровлению.

А в России свои "услуги" 24 часа предлагают экстрасенсы, гадалки и астрологи. И интернет их среда. Подробнее о том, почему в России процветает лженаука, я рассказывала в этой статье, рекомендую к прочтению.

Но не шарлатанами едиными полон интернет. Благодаря таким людям, как Эндрю Уэйкфилд бывший врач, который написал гнусную статью «вакцины вызывают аутизм», которую опубликовали в журнале The Lancet, а затем опровергли и отозвали дезинформация о безопасности вакцин продолжает распространяться и находить новую аудиторию.

Дезинформация может распространяться с бешеной скоростью. Также, как коронавирус

Печальная правда: дезинформация и мужчины особенно плохое сочетание, которое вредит здоровью. Результаты исследования, проведенного учеными из Университета Делавэр, показали, что мужчины с большей вероятностью верят в теории заговора, связанные с ковидом,. Ряд других работ также продемонстрировал, что мужчины не сильно тревожиться о последствиях дезинформации, пишет Колфилд.

Интересно и то, что именно мужчины пойдут прививаться с меньшей вероятностью. Хотя для этой нерешительности существует множество причин, мужская склонность принимать теории заговора про коронавирус и поддаваться их влиянию является ключевой частью истории. Но и дамы, хоть и несколько уступают джентльменам в этой борьбе, нередко оказываются также безответственны.

Вам будет интересно: Мифы и факты о вакцинации против COVID-19. Разбираем на пальцах

Кому и во что мы верим?

Как показали результаты еще одного интересного исследования, если вы получаете новости из социальных сетей, то с большей вероятностью поверите им и распространите дезинформацию. Анализ, проведенный Исследовательским центром Пью, пришел к аналогичному выводу.

Другие исследования проследили происхождение дезинформации о COVID-19, циркулирующей в популярной культуре на конкретных платформах. Например, анализ пресс-бюллетеня 2020 года, в котором содержится более 7000 вводящих в заблуждение утверждений о коронавирусе в глобальной базе данных фактов о коронавирусе Пойнтера, показал, что более половины из них были созданы на Facebook.

Наша нынешняя информационная экосистема это безумное пространство, которое не требует тщательного рассмотрения фактов, особенно если заголовок играет на наших эмоциях. Мы быстро реагируем на впечатления, которые создает контент.

Люди склонны верить той информации, которая не противоречит их собственным убеждениям

Мы знаем, например, что люди эволюционно предрасположены запоминать негативную и пугающую информацию и реагировать на нее. Этот негативный уклон универсален. Эксперименты со средствами массовой информации показали, например, что негативные заголовки превосходят позитивные, отмечают исследователи.

Еще одна проблема: ложь, фейк-ньюс и псевдонауку можно сделать более убедительными (микрочипы в вакцинах!), чем скучную старую правду (безопасные, проверенные клиническими испытаниями, реальные ингредиенты вакцины).

Интересно и то, что теории заговора привлекают все больше последователей, ведь они могут дать полное представление о том, почему что-то происходит. Они могут предложить простые ответы на сложные вопросы, которые с научной точки зрения остаются нерешенными.

Например, во время пандемии многое было и до сих пор остается неизвестным. Это может привести в замешательство. История, которая дает ответы, даже кажущаяся безумной теорией заговора, может быть утешительной особенно если эта история отражает наши ранее существовавшие ценности и убеждения.

Больше по теме: Ученые выяснили почему некоторые люди верят в теории заговора о коронавирусе

Как бороться с дезинформацией?

Так как же бороться с «инфодемией»? Дэвид Хейманн, профессор эпидемиологии инфекционных заболеваний в Лондонской школе гигиены и тропической медицины, рассказал The Lancet, что традиционные средства массовой информации играют ключевую роль в предоставлении широкой общественности информации, основанной на фактических данных, которая, как он надеется, затем будет подхвачена в социальных сетях.

Он также отметил, что как для социальных, так и для обычных средств массовой информации важно, чтобы сообщество общественного здравоохранения помогало средствам массовой информации «лучше понимать, что им следует искать, потому что СМИ иногда опережают фактические данные». Журналистика тоже играет важную роль в борьбе с дезинформацией и смягчении ее последствий, но это не единственное решение.

Война с довитом должна начинаться в головах. Понимание реальной ситуации и знания о болезни залог успешной вакцинации

Тот факт, что люди все еще не верят, что от COVID-19 умерло почти пять миллионов человек, показывает нам, как много работы предстоит сделать, чтобы лучше общаться, лучше иллюстрировать и лучше визуализировать данные и науку, говорят ученые.

Это интересно: Добро пожаловать в Идиократию: коронавирус способствует снижению интеллекта

К счастью, ряд исследований все же показывает, что эффект от дезинформации можно смягчить путем опровержения ложной информации и предоставления реальных фактов, или же путем выявления логических ошибок. Важность разоблачения дезинформации и лженауки признают эксперты по всему миру. Например, ВОЗ регулярно развенчивает возникающие мифы, связанные с COVID-19, на своем веб-сайте и через свои каналы в социальных сетях.

Наконец, борьба с дезинформацией также заключается в предоставлении более качественной информации. На самом деле, информация об индивидуальных рисках COVID-19 может повлиять даже на сильно сомневающихся людей. Демонстрация людям того, что пандемия означает для членов групп риска, нацелена на естественное сочувствие людей и, очевидно, повышает готовность участвовать в профилактических мерах.

Не забывайте ситуация с COVID-19 в России чрезвычайная!

Истории о трагедиях этой пандемии могут заставить людей почувствовать, что означают все абстрактные цифры. Но не все истории работают одинаково для всех. Вот почему рассказывать знакомым о пользе вакцинации и средствах индивидуальной защиты так важно. Вы можете спасти чью-то жизнь, а то и не одну.

Не пропустите: Как распространяется дезинформация и как ей противостоять?

Ах да,еще для решения этой динамично развивающейся проблемы ученые составили бесплатное руководство о вакцинации против COVID-19, которое доступно на 11 языках и регулярно обновляется с учетом новейших научных достижений.

Ну а от себя добавлю: возьмите за привычку проверять информацию. Это не так сложно и занимает не так много времени, как можно подумать. О том, как это сделать, я рассказывала здесь. Будьте здоровы, берегите себя и близких и развивайте критическое мышление.

Подробнее..

Физики впервые связали два разных квантовых объекта

05.11.2021 02:01:15 | Автор: admin

Физика стремительно развивается, особенно квантовая механика

Наш мир устроен невероятно сложно. Если посмотреть в телескоп, то перед нами откроется целая Вселенная, бесконечная и расширяющаяся все быстрее и быстрее. От одной мысли о том, что в одной лишь наблюдаемой Вселенной существует около 10 триллионов галактик, может закружиться голова. Но отложив в сторону телескоп, мы вскоре понимаем, что вокруг нас (и внутри) обитают триллионы крошечных бактерий, микроорганизмов и вирусов, таких, как COVID-19. И если с помощью специальных инструментов посмотреть на этот скрытый мир поближе, мы, в конечном итоге узрим микромир, наполненный не только бактериями, но и атомами, из которых они состоят. В результате, мы сталкиваемся со сложным макромиром с его планетами и галактиками, и микромиром, работающим по своим собственным законам. Как отмечают физики, квантовая механика позволяет описать движение электронов и протонов, а также изучить, какими законами управляется микромир. Интересно, что одним из нерешенных и наиболее острых вопросов современной физики является несогласованность квантовой механики и Общей теории относительности Эйнштейна (ОТО), которая описывает, как устроен и наш мир и мир за пределами Земли. А недавно ученые пошли еще дальше. Они не только связали два квантово-запутанных объекта, но и изобрели новый подход для квантовых вычислений.

Погружение в квантовый мир

Будучи наукой, описывающий устройство окружающего мира, квантовая механика позволила человечеству обзавестись цифровыми технологиями, интернетом, лекарствами и медициной и даже освоить космическое пространство. Об этом мало кто задумывается, но если бы не создание квантовой механики в самом начале XX века, ничего этого просто не было бы. Так что если существует предполагаемый некоторыми исследователями Мультиверс, возможно, где-то есть мир, который каким-то удивительным образом избежал этой физической теории.

Нам же с вами невероятно повезло, так как квантовые технологии окружают нас буквально повсюду. Экран смартфона или компьютера, с которого вы читаете эту статью, светодиодная лампочка в вашей спальне все эти девайсы, как и все их составляющее, основаны на транзисторах. Такие системы как GPS используют атомные часы, а в оптоволоконных линиях связи используется лазерное излучение. И это не говоря о ядерной энергетике и оружии.

Современные квантовые технологии поражают воображение

Интересно, что лазеры, GPS навигаторы, томографы и транзисторы невозможно изобрести случайно, без понимания законов квантового мира. И все же, как это нередко случается в мире научных открытий, квантовой механике уделяется невероятно мало внимания, хотя она оказала огромное влияние на нашей развитие цивилизации. Более того, ее очень любят приплетать разного рода шарлатаны и мракобесы, как бы говоря «а вот квантовую физику никто не понимает, как и вот эти наши поля/чакры/ауры» и далее по списку.

Безусловно, квантовая механика сложная наука. И создавалась настоящими гениями. Но в ней все-таки можно попробовать разобраться, приложив усилия, любознательность и хорошее воображение.

Становление квантовой механики

Начиная с 1900 года ученые положили начало квантовой теории. Так как классическая механика была уже разработана и широко применялась, физики попытались совместить ее с некоторым набором «квантовых условий» тех, что противоречат классической физике, но при этом необходимы для объяснения полученных экспериментальных данных. На самом деле именно появление квантовой физики показало, что свет состоит из крошечных неделимых единиц, или квантов энергии, которую мы называем фотонами.

В 1925 году физик была опубликована революционная статья физика Вернера Гейзенберга (он предположил, что реальность не существует до тех пор, пока ее не наблюдают). И всего два года спустя, во время Сольвейской конференции в 1927 году, квантовая механика получила официальную формулировку. Подробнее о том, как развивалась эта удивительная область физики, я рассказывала в этой статье, рекомендую к прочтению.

Физики впервые связали два разных квантовых объекта

Начиная с этого времени, научный прогресс совершил самый настоящий рывок. Ученые нашли подход к исследованию конкретных и невероятно сложных задач, придумали удобные обозначения, которые лежат в основе Стандартной модели физики элементарных частиц. Интересно, что сейчас исследователи проводят серии экспериментов, результаты которых этой модели не соответствуют. Подробнее о том, почему некоторые ученые говорят о рождении «новой физики» можно прочитать здесь.

После 1927 года споры между учеными нарастали. Так, Альберт Эйнштейн не мог смириться с концепцией, предложенной физиком Нильсон Бором, согласно которой атомы напоминают крошечные модели Солнечной системы, так как электроны вращаются вокруг ядра, подобно планетам. Но проведенные последующие эксперименты показали, что электроны ведут себя по-другому, нежели планеты Солнечной системы.

Сегодня мы знаем, что электрон перемещается с одной орбиты сразу на другую, будто бы не пересекая пространство между ними. Этот процесс физики называют «квантовым скачком». Но есть еще одно, пожалуй, самое странное свойство квантовой механики. И это квантовая запутанность.

Вам будет интересно: Предполагает ли квантовая механика множественность миров или что такое интерпретация Эверетта?

Квантовая запутанность

Несмотря на критику квантовой теории, Альберт Эйнштейн полагал, что ей чего-то не хватает. Чего-то, что позволило бы описать свойство частиц, в том числе их местонахождение в тот момент, когда никто за ними не наблюдает (здесь речь идет об эксперименте Юнга, подробнее мы рассказывали вот тут). И в 1935 году гениальный ученый нашел ее слабое место невероятно странное явление, противоречащее все известным существующим законам квантовую запутанность.

Квантовая запутанность теоретическое предположение, которое вытекает из уравнений квантовой механики. Запутанность гласит, что две частицы могут запутаться, если находятся довольно близко друг к другу. Их свойства при этом становятся взаимосвязанными.

Но и это еще не все. Если разделить эти частицы и отправить их в разные стороны (как и предлагает квантовая механика), они все равно останутся запутанными и будут неразрывно связаны. Эту невозможную связь Эйнштейн предложил назвать «сверхъестественной связью на расстоянии».

Квантовая механика один из важнейших и наиболее сложных разделов физики

Допустим, кто-то взял пару перчаток, разделил их и положил каждую в отдельный чемодан. Затем один чемодан отправили вам, а второй в Антарктиду. До того момента, пока чемоданы закрыты, вы не знаете, какая из перчаток там лежит. Но открыв чемодан и обнаружив в нем левую перчатку, мы со 100% уверенностью узнаем, что в чемодане в Антарктиде лежит правая перчатка, даже если в него никто не заглядывал, физик Брайан Грин в передаче о квантовой запутанности для National Geographic.

Теперь же эта история получила невероятное продолжение. Команда ученых провела крупное международное исследование, которое раскрывает скрытые структуры квантовых запутанных состояний. Но обо всем по-порядку.

Как связать два квантовой-запутанных объекта?

В 2020 году исследователям из Института Нильса Бора Копенгагенского университета удалось связать два очень разных квантовых объекта. Результат имеет несколько потенциальных применений в сверхточном зондировании и квантовой связи. Полностью ознакомиться с текстом научной работы можно в журнале Nature Physics.

Запутанность является основой для квантовой связи и квантового зондирования. По сути, это квантовая связь между двумя объектами, которая заставляет их вести себя как единый квантовый объект.

Исследователям удалось создать запутанность между механическим генератором вибрирующей диэлектрической мембраной и облаком атомов, каждый из которых действует как крошечный магнит. Эти очень разные сущности удалось запутать, соединив их с фотонами квантами света. Атомы могут быть полезны при обработке квантовой информации, а мембраны или механические квантовые системы в целом могут пригодиться для хранения квантовой информации.

Солгасно принципу квантовой запутанности, две частиц могут быть связаны находясь друг от друга на огромных расстояниях

Профессор Юджин Ползик, возглавлявший эту работу, заявил: С помощью этой новой техники мы находимся на пути к расширению границ возможностей запутывания. Чем больше объекты, чем дальше они друг от друга, чем более они разрозненны, тем более интересной становится запутанность как с фундаментальной, так и с прикладной точек зрения. С новым результатом стало возможным переплетение между очень разными объектами.

Примечательно, что запутанные системы могут оставаться идеально коррелированными, даже если они находятся на расстоянии друг от друга именно эта особенность так тревожила ученых 100 лет назад.

Появление новых квантовых технологий

В 2021 году международная команда ученых, в которую вошли исследователи из Шотландии, Тайваня и Южной Африки, предложила новый и быстрый инструмент для квантовых вычислений и связи.

«Квантовые состояния, запутанные во многих измерениях, являются ключом к нашим новым квантовым технологиям, где большее количество измерений означает более высокую квантовую пропускную способность (быстрее) и лучшую устойчивость к шуму (безопасность), что имеет решающее значение как для быстрой и безопасной связи, так и для ускорения безошибочных квантовых вычислений, пишут авторы нового исследования.

Исследователям удалось добиться невероятных результатов.

Это интересно: Почему квантовая физика сродни магии?

В ходе работы им удалось изобрести новый подход к исследованию «многомерных» квантовых состояний, сократив время измерения с десятилетий до минут. Этот подход команда протестировала на 100-мерном квантовом запутанном состоянии. Им удалось показать, что основную информацию квантовой системы сколько измерений запутано и до какого уровня чистоты можно получить за считанные минуты.

Новый подход требует только простых «прогнозов», которые можно легко выполнить в большинстве лабораторий с помощью обычных инструментов. Используя свет в качестве примера, физики применили полностью цифровой подход для выполнения измерений. Проблема, как сообщают авторы, заключается в том, что, хотя состояния высокой размерности легко создаются, особенно с запутанными частицами света (фотонами), их нелегко измерить арсенал инструментов для их измерения и управления практически пуст.

Вы не сможете увидеть всю картинку целиком, поэтому получить точные данные очень сложно. Способ обойти эту проблему сделать томографию, как это делают врачи, создавая изображение из многих, многих срезов того или иного объекта, объясняют авторы научной работы.

Кто знает, к чему приведут новейшие открытия

Используя разработанный подход, исследователи предположили, что существует набор измерений, который содержит важную информацию о том и другом объекте. Говоря техническим языком, физики объединили эти два подхода к измерению, чтобы сделать несколько проекций (которые выглядят как томография) и измерить видимость результата. Их метод в результате позволил выявить скрытую информацию, которую можно было извлечь из силы квантовых корреляций во многих измерениях.

Не пропустите: Гайд по теории Мультивселенной: существуют ли другие миры?

Сочетание скорости и информации, получаемой с помощью нового, «томографического» подхода, означает, что ключевые квантовые параметры, такие как размерность и чистота квантового состояния, могут быть определены быстро и количественно. Работа опубликована в журнале Nature Communications, ознакомиться с текстом можно здесь.

Сейчас команда рассматривает свой подход как фактор, способный повлиять на исследования реальных квантовых каналов связи, где быстрое измерение имеет решающее значение.
Вот такой он, сложный, парадоксальный и удивительный мир научных открытий. Посмотрим, что будет дальше, но кажется, физики нащупали что-то по-настоящему интересное.

Подробнее..

Физики получают все больше доказательств существования новой, неизвестной силы природы

12.11.2021 02:07:54 | Автор: admin

Последние исследования предполагают существование новой фундаментальной силы природы, которая, если будет доказана, приведет к революции в современной физике

В начале этого года ряд экспериментов на Большом адронном коллайдере (БАК) показал удивительные результаты оказалось, что кварки превращаются в другие частицы под воздействием неизвестной силы. Иными словами, полученные данные свидетельствуют о возможном существовании новой фундаментальной силы природы, что ставит под сомнение основные принципы Стандартной модели наиболее общепринятой физической теории, описывающей все, что мы знаем о материи, составляющей окружающий мир. Но так как ученые люди осторожные, говорить о «крахе Стандартной модели» или новой силе природы рано необходимо больше исследований и больше доказательств. И все же, работа физиков из Европейской организации ядерных исследований (ЦЕРН), которая предрекает скорый конец нашим представлениям о физике, вдохновила ученых из Кембриджского университета, да так, что те доказали наличие постоянной аномалии в мире мельчайших элементарных частиц: неизвестная науке сила природа действительно ожидает своего часа, чтобы объяснить квантовую гравитацию, Большой взрыв, темную материю и в конечном итоге создать Теорию всего.

Стандартная модель физики элементарных частиц

Разговоры о появлении новой физики ведутся не первый год. На самом деле, исследователи предсказывали существование Бозона Хиггса еще в 1960-х годах ХХ века, однако обнаружить частицу удалось лишь в 2012 году. Теперь же внимание физиков приковано к неуловимым и нестабильным частицам под названием B-мезон.

В-мезоны представляют собой парные нестабильные кварки, которые движутся вместе и быстро распадаются. Как предполагает Стандартная модель физики частиц, элементарные кирпичики материи шесть видов лептонов и шесть сортов (иногда говорят ароматов) кварков. Все вместе эти частицы называются фермионами. Все больше исследований физики элементарных частиц проводятся в ЦЕРН на БАК.

В-мезоны неуловимые и нестабильные парные кварки, которые движутся вместе и быстро распадаются.

Большой адронный коллайдер в ЦЕРН позволяет физикам изучать взаимодействия элементарных частиц

По сути, физики из ЦЕРН заняты «прогоном» элементарных частиц и их столкновением друг с другом на Большом адронном коллайдере. Эти эксперименты позволяют обнаружить ранее неизвестные свойства нейтронов, протонов и электронов.

По мнению некоторых исследований, в ближайшие пару лет физики окончательно смогут подтвердить наличие новой силы природы. Напомню также, что Большой адронный коллайдер достигает в длину 100 километров, а диаметр этого гигантского ускорителя частиц превышает 25 км.

Подробнее о том, какие именно эксперименты позволили ученым сделать вывод о присутствии неизвестного фактора при взаимодействии элементарных частиц мы рассказывали здесь, рекомендую к прочтению.

Доказательства «новой физики»

Итак, существующие на сегодняшний день данные сподвигли исследователей оценить существование до сих пор неизвестной силы, которая влияет на то, как кварки превращаются в другие частицы. Работа ученых из Кембриджа, по сути, является продолжением предыдущего исследования физиков из ЦЕРН, опубликованного в марте прошлого года физикам удалось обнаружить неожиданное поведение некоторых прелестных b-кварков.

Стандартная модель гласит, что этот аромат кварков должен распадаться на равные количества электронов и мюонов, когда те подвергаются процессу распада. Однако эксперимент LHCb обнаружил, что этот процесс производит больше электронов, чем мюонов.

Новая физика маячит на горизонте

Оказалось, что распад мюона происходит только при 85% частоты распада электрона. Исследователи отмечают, что полученный результат вряд ли может быть случайностью.

Для ученых эти результаты означают, что еще не обнаруженная частица, которую они назвали лептокварком считается, что она влияет на процесс распада и способствует образованию этих дополнительных электронов, что если подтвердится приведет к краху Стандартной модели.

Больше по теме: У Вселенной может быть пятое измерение

Эти прелестные кварки

Но вернемся к нашим баранам, то есть кваркам. Измерения, проведенные физиками из Лаборатории Кавендиша Кембриджского университета, показали аналогичные результаты. В ходе работы физики изучили два новых распада кварков тех, что использовались в работе исследователей из ЦЕРН. Команда получила тот же результат, но с некоторыми различиями в распаде мюонов.

Как объясняют авторы научной работы, одним из лучших способов поиска новых частиц и сил является изучение b-кварков экзотических кузенов верхних и нижних кварков, которые составляют ядро каждого атома.

Ранее физики из ЦЕРН сообщили об обнаружении нового типа частиц тетракварков

Хотя b-кварки не существуют в больших количествах естественным образом, Большой адронный коллайдер способен производить миллиарды из них каждый год и все они регистрируются специально разработанным детектором под названием LHCb. Именно на распад b-кварков может влиять неизвестная сила природы или частица. И оба проведенных эксперимента бросают вызов Стандартной модели.

Хотите всегда быть в курсе последних открытий в области физики элементарных частиц и квантовых технологий? Подписывайтесь на наш канал в Telegram! Так вы точно не пропустите ничего интересного!

В ближайшие год-два мы должны многое узнать о фундаментальных законах Вселенной

Тот факт, что мы наблюдали тот же эффект, что и наши коллеги в марте, безусловно, увеличивает вероятность того, что мы действительно находимся на грани открытия чего-то нового», отмечает один из исследователей Гарри Клифф.

Хотя результаты, о которых мы говорили в этой статье не являются окончательными, обе научные работы представляют больше доказательств того, что во Вселенной существует неизвестная нам фундаментальная сила природы. Или частица. И она ждет, пока мы ее откроем.

Подробнее..

Время на квантовом уровне течет иначе. Но как? И что это означает для физики?

04.12.2021 02:04:13 | Автор: admin

Законы квантового мира очень сильно отличаются от тех, что мы можем непосредственно наблюдать

До начала ХХ столетия считалось, что время есть величина абсолютная. Но после того, как Альберт Эйнштейн опубликовал общую теорию относительности (ОТО), стало понятно, что время понятие более субъективное и имеет отношение к наблюдателю, который его измеряет. И все же, многие продолжали трактовать время так, словно это прямая железнодорожная линия, двигаться по которой можно только вперед или назад. Но что, если эта железнодорожная линия ветвится или вовсе имеет окружные пути, двигаясь по которым поезд возвращается на станцию, которую уже проезжал? Иными словами, можно ли путешествовать в будущее или прошлое? Начиная со знаменитого романа Герберта Уэллса «Машина времени», научные фантасты придаются фантазиям во всю. Но в реальной жизни представить нечто подобное невозможно. Ведь если бы кто-то в будущем изобрел машину времени, неужто он бы не предупредил нас об угрозе пандемии COVID-19 или об ужасных последствиях глобального потепления? Но к нам так никто и не прибыл. Быть может, стоит посмотреть на время под другим углом?

Квантовая механика раздел теоретической физики, описывающий физические явления, действие в которых сравнимо по величине с постоянной Планка.

Ход времени

Наше понятие времени восходит к картине, описанной Исааком Ньютоном: стрела времени движется только вперед, лишая нас всякой возможности вернуться назад, в прошлое. В то же самое время ОТО гласит, что ход времени различен для наблюдателей в разных гравитационных полях.

Это означает, что у поверхности Земли время течет медленнее, так как сила гравитации на планете сильнее, чем на орбите. И чем сильнее гравитационное поле, тем больше этот эффект. Подробнее о том, почему время на вершине горы и на пляже течет по-разному, можно прочитать здесь.

Выходит, законы движения Ньютона положили конец идее абсолютного положения времени в пространстве, а теория относительности и вовсе поставила на этой идее крест. Более того, как пишут в своей книге «Кратчайшая история времени» физики Стивен Хокинг и Леонард Млодинов, путешествия во времени возможны.

Обложка замечательной книги Стивена Хокинга и Леонарда Млодинова, настоятельно рекомендуем к прочтению

Это интересно: Гайд по теории Мультивселенной: существуют ли другие миры?

Теория относительности показывает, что создание машины времени, способной переместить нас в будущее действительно возможно. Все, что нужно сделать после ее создания войти внутрь, подождать некоторое время, а затем выйти и обнаружить, что на Земле время шло иначе, нежели для вас. То есть намного быстрее. Безусловно, никто на планете не обладает подобными технологиями, но их появление вопрос времени. Ведь если хорошенько подумать, то что нужно для изобретения такой машины?

Во-первых, она должна разгонятся до околосветовых скоростей (напомню, что скорость света достигает 300 000 км/с), а во-вторых, следует вспомнить знаменитый парадокс близнецов, при помощи которого физики пытаются доказать противоречивость специальной теории относительности, которая гласит, что с точки зрения «неподвижных» наблюдателей все процессы у двигающихся объектов замедляются.

Согласно специальной теории относительности (СТО) все физические законы одинаковы для всех свободно двигающихся наблюдателей, независимо от их скорости.

Альберт Эйнштейн опубликовал теорию относительности 106 лет назад.

Немного проясним данный способ предполагает, что машина времени, в которую вы вошли, взлетает, разгоняется до околосветовой скорости, движется так какое-то время (в зависимости от того, как далеко вперед во времени вы направляетесь) и затем возвращается назад. Когда путешествие заканчивается, покинув машину времени вы понимаете, что для вас прошло намного меньше времени, чем для всех жителей Земли вы совершили путешествие в будущее. Но если отныне мы воспринимаем время по-другому, быть может, законы физики подскажут, как путешествовать в прошлое?

Не пропустите: Что такое общая теория относительности Эйнштейна?

Можно ли отправиться в прошлое?

Первый намек на то, что человек может совершать путешествия во времени, появился в 1949 году, когда австрийский математик Курт Гедель нашел новое решение уравнений Эйнштейна. Или новую структуру пространства-времени, допустимую с точки зрения ОТО.

Вообще, говоря об уравнениях Эйнштейна, важно понимать, что они удовлетворяют множество разных математических моделей Вселенной. Эти модели различаются, например, начальными или граничными условиями.

И чтобы понять, соответствуют ли они Вселенной, в которой мы живем, мы должны проверить их физические предсказания.

Кстати, если вы давно не пересматривали «Назад в будущее» самое время)

Гедель, будучи математиком, прославился тем, что доказал не все истинные утверждения можно доказать, даже если дело сводится к попытке доказать все истинные утверждения, например, с помощью простой арифметики. Таким образом, подобно принципу неопределенности, теорема Геделя о неполноте может быть фундаментальным ограничением нашей способности познавать и предсказывать Вселенную.

Принцип неопределенности принцип, сформулированный Гейзенбергом и утверждающий, что нельзя одновременно точно определить и положение, и скорость частицы; чем точнее мы знаем одно, тем менее точно другое.

Интересно, что пространство-время Геделя имело любопытную особенность: Вселенная в его представлении вращалась как целое. А вот Эйнштейн был очень огорчен тем, что его уравнения допускают подобное решение. Общая теория относительности в его понимании не должна позволять путешествия во времени. Уравнение Геделя, однако, не соответствует Вселенной, в которой мы живем, но его труд позволил миру взглянуть на время (а заодно и на Вселенную) иначе.

Итак, пространство-время, как известно, тесно взаимосвязаны. Это означает, что вопрос о путешествиях во времени переплетается с проблемой перемещения на скоростях, превыщающих 300 000 км/с, то есть скорость света. А когда речь заходит о фотонах, общая теория относительности, увы, уходит на задний план, а ее место занимает квантовая механика.

Подробнее о том, что изучает квантовая механика, а главное как, мы рассказывали в этой статье, рекомендую к прочтению!

Переход на квантовый уровень

Не так давно команда физиков из Университетов Вены, Бристоля, Балеарских островов и Института квантовой оптики и квантовой информации (IQOQI-Вена) показала, как квантовые системы могут одновременно развиваться по двум противоположным временным стрелкам (вперед и назад во времени). Иными словами, квантовые системы могут двигаться как вперед, так и назад во времени.

Квантовые системы могут двигаться как вперед, так и назад во времени

Ранее, чтобы понять почему, ученые установили, что время знает только одно направление вперед. Так что нам с вами придется вспомнить второй закон термодинамики. Он гласит, что в замкнутой системе энтропия системы (то есть мера беспорядка и случайности внутри системы) остается постоянной или увеличивается.

Читайте также: Существуют ли путешествия во времени без парадоксов?

Если наша Вселенная представляет собой замкнутый цикл, свернутый в клубок, ее энтропия никогда не может уменьшиться, а это означает, что Вселенная никогда не вернется в более раннюю точку. Но что, если бы стрела времени «посмотрела» на явления, где изменения энтропии невелики?

Второй закон термодинамики это статистический закон, в среднем верный для макроскопической системы. В микроскопической системе мы можем видеть, как система естественным образом эволюционируют в сторону ситуаций с более низкой энтропией, пишут авторы научной работы.

Вот что говорит об этом Джулия Рубино, научный сотрудник Университета Бристоля и ведущий автор новой статьи: «Давайте предположим, что в начале газ в сосуде занимает только его половину. Затем представьте, что мы удаляем клапан, который удерживал его в пределах половины сосуда, так что газ теперь может свободно расширяться по всему сосуду».

Термодинамика хранит в себе множество тайн о нашем мире и Вселенной

В результате мы увидим, что частицы начнут свободно перемещаться по всему объему сосуда. Со временем газ займет весь сосуд. «В принципе, существует ненулевая вероятность того, что в какой-то момент газ естественным образом вернется, чтобы занять половину сосуда, только эта вероятность становится меньше, чем больше становится количество частиц, составляющих газ», объясняет Рубино.

Не пропустите: Возможны ли путешествия во времени?

Если бы существовало только три частицы газа вместо огромного количества газа (состоящего из миллиардов частиц), эти несколько частиц могли бы снова оказаться в той части сосуда, откуда они первоначально стартовали. Вот такая физика.

ОТО допускает путешествия во времени в будущее. С прошлым все намного сложнее

Далее, как вы могли догадаться, следует второй закон термодинамики так называемый статистический закон, который является верным в среднем для макроскопической системы. «В микроскопической системе мы можем видеть, как система естественным образом эволюционирует в сторону ситуаций с более низкой энтропией», отмечают исследователи.

Стрела времени

Чтобы разобраться еще подробнее, отметим, что в ходе нового исследования физики задавались вопросом о последствиях применения описанной выше парадигмы в квантовой области. Согласно принципу квантовой суперпозиции, отдельные единицы (например, свет) могут существовать одновременно в двух состояниях, как в виде волн, так и в виде частиц, проявляясь в том или ином виде в зависимости от того, что именно вы тестируете.

Вам будет интересно: Предполагает ли квантовая механика множественность миров или что такое интерпретация Эверетта?

Команда Рубино рассмотрела квантовую суперпозицию с состоянием, которое развивается как назад, так и вперед во времени. Измерения показали, что чаще всего система в конечном итоге движется вперед во времени. Если бы не небольшие изменения энтропии, система действительно могла бы продолжать развиваться как вперед, так и назад во времени.

Разрушение суперпозиции состоянии при взаимодействии с окружением с течением времени Изображение Joint Quantum Institute

Так как же эти сложные физические понятия соотносятся с реальным человеческим опытом? Неужели наконец-то пришло время начать собирать вещи для путешествия назад во времени? Увы.

«Мы, люди, являемся макроскопическими системами. Мы не можем воспринимать эти квантовые суперпозиции временных эволюций», говорит Рубино. Для нас время действительно движется вперед. Возможно, это тот случай, когда мир немного не определился.

И действительно на самом фундаментальном уровне мир состоит из квантовых систем (которые могут двигаться вперед и назад). Более глубокое понимание того, как описать течение времени на уровне этих элементарных составляющих, могло бы позволить физикам сформулировать более точные теории для их описания и, в конечном счете, получить более глубокое понимание физических явлений мира, в котором мы живем.

Еще больше интересных статей обо всем на свете, а также о путешествиях во времени и Мультивселенной читайте на нашем канале в Яндекс.Дзен. Там регулярно выходят статьи, которых нет на сайте!

Выводы

Однако не все согласны с тем, что различие между макроскопическим и микроскопическим является четким. Как пишет Popular Mechanics, Рамакришна Подила, доцент кафедры физики и астрономии Университета Клемсона в Южной Каролине, говорит, что статистика многих частиц по сравнению со статистикой отдельных частиц является более точным способом описания вещей.

Даже у одной частицы есть свои собственные, уникальные микросостояния. Подила считает, что в нашем стремлении понять время мы ставим уравнения выше физической реальности и упускаем главное.

Связывание стрелы времени с энтропией или коллапсом квантово-механической системы (как указано в статье) это не формальные утверждения, а популярные методы, которые просты в использовании. Даже то, что время движется вперед, само по себе не аксиома, а теория, которую астрофизик Артур Эддингтон придумал и популяризировал в 1927 году.

Время и пространство неразрывно связаны, но правильно ли мы их понимаем?

Больше по теме: Может ли квантовая механика объяснить существование пространства-времени?

Так что, возможно, идея о том, что пространство и время сливаются в один переплетенный континуум, имеет право на жизнь. С тех пор как Альберт Эйнштейн сформулировал теорию относительности, мы перестали воспринимать пространство как трехмерную фигуру, а время — как одномерное.

Время стало четвертым элементом четырехмерного вектора, описывающего пространство и время, — говорит Рубино. Это единая, динамичная сущность, над которой мы все еще ломаем голову.

В заключение же хочу не только поблагодарить читателя за внимание, но и вновь процитировать ученых: «Хотя время часто рассматривается как непрерывно увеличивающийся параметр, наше исследование показывает, что законы, управляющие его течением в квантово-механических контекстах, намного сложнее. Это может означать, что нам нужно переосмыслить то, как мы представляем эту величину во всех тех контекстах, где квантовые законы играют решающую роль».

Из-за квантовой суперпозиции ход времени в микромире не имеет определенного направления исчезает грань между причиной и следствием.

Полностью ознакомиться с текстом научной работы можно в журнале Nature. Кстати, как вы думаете, можно ли путешествовать во времени и что новое исследование говорит нам о Вселенной? Ответ будем ждать здесь, а также в комментариях к этой статье!

Подробнее..

Астрофизики обнаружили мосты из темной материи. Что это такое?

07.12.2021 02:17:33 | Автор: admin

Ученые находят «мосты» темной материи, которые могут раскрыть будущее нашей галактики

Ранее в этом году мы рассказывали о новой карте темной материи, создание которой во многом принадлежит искусственному интеллекту (ИИ). Эта подробная карта показывает ранее не обнаруженные нитевидные структуры, соединяющие галактики. Достижения ИИ сильно помогают ученым, которые используют его для создания еще одной карты темной материи, на этот раз в локальной Вселенной, охватывающей намного меньшую область. Интересно и то, что создание подобной, невероятно точной карты, может привести к новому пониманию темной материи и внести наконец ясность относительно будущего нашей Вселенной. Карта содержит ранее неизвестные «скрытые мосты», которые связывают галактики, а также показывает ранее неизвестные «мосты», благодаря которым все галактики в локальной Вселенной связаны в единую сеть из нитевидных структур. Ученые надеются, что их карта, опубликованная вместе с их статьей в научном журнале Astrophysical journal, сможет дать новое представление о темной материи и истории нашей Вселенной.

Скелет из темной материи

Существование таинственной субстанции, занимающей около 85% всей материи во Вселенной, сегодня не доказано. В то же самое время все больше и больше ученых не сомневаются в том, что темная материя действительно существует. Эту ситуацию можно сравнить с гравитационными волнами, существование которых предсказал Альберт Эйнштейн, однако обнаружить их удалось несколько лет назад.

Подробнее об открытии гравитационных волн можно прочитать в увлекательной статье моего коллеги Артема Сутягина

История существования темной материи началась, разумеется, после публикации общей теории относительности (ОТО) 106 лет назад. Немногим позже астроном Эдвин Хаббл обнаружил, что галактики удаляются от Земли (и друг от друга) со все возрастающей скоростью. Последующие десятилетия такие выдающиеся умы как Нильс Бор, Макс Планк, Луи де Бройль, Вернер Гейзенберг и другие трудились над созданием квантовой теории.

Тот самый конгресс: V Сольвеевский конгресс (1927): 1-й ряд (слева направо): Ирвинг Ленгмюр, Макс Планк, Мария Кюри, Хендрик Лоренц, Альберт Эйнштейн, Поль Ланжевен, Шарль Гюи, Чарльз Вильсон, Оуэн Ричардсон. 2-й ряд (слева направо): Петер Дебай, Мартин Кнудсен, Уильям Брэгг, Хендрик Крамерс, Поль Дирак, Артур Комптон, Луи де Бройль, Макс Борн, Нильс Бор. Стоят (слева направо): Огюст Пикар, Эмиль Анрио, Пауль Эренфест, Эдуард Герцен, Теофил де Дондер, Эрвин Шрёдингер, Жюль Эмиль Вершафельт, Вольфганг Паули, Вернер Гейзенберг, Ральф Фаулер, Леон Бриллюэн.

Хотя непосредственно наблюдать темную материю невозможно, так как она не вступает в электромагнитное взаимодейтсвие с фотонами, она является общепринятым понятием. Ученые сделали много выводов о существовании и поведении темной материи, наблюдая ее гравитационное влияние на другие космические объекты.

Космологи считают, что темная материя служит нитевидным каркасом космической сети, которая, в свою очередь, составляет крупномасштабную структуру Вселенной, частично управляющую движением галактик и других космических систем.

Больше по теме: Наша Вселенная становится горячее, выяснили ученые

Еще одной трудной задачей является прямое измерение распределение темной материи в нашей локальной Вселенной, поэтому в ходе работы астрофизики использовали искусственный интеллект для создания новой карты.

«Локальная вселенная», в которую входим и мы, представляет собой область радиусом около 1 миллиарда световых лет, где галактики и связанные с ними космические объекты «по существу заморожены в своих современных конфигурациях», а эффекты космической эволюции незначительны, объясняют астрономы.

Как рассказал Big Think один из авторов научной работы Донхуй Чжон, доцент астрономии и астрофизики в Пенсильванском университете, изучать распределение темной материи гораздо проще в наиболее удаленных объектах, так как они точно отражают невероятно далекое прошлое нашей Вселенной. «Со временем, по мере того как крупномасштабная структура Вселенной росла, сложность Вселенной возрастала, поэтому по своей сути сложнее проводить измерения темной материи локально,» пишут авторы исследования.

Карта темной материи в локальной вселенной.

На изображении выше более мелкие нитевидные объекты (желтые) действуют как скрытые мосты между галактиками. Гравитационное влияние темной материи на галактики обозначено черными точками. Характерные черты Вселенной показаны красными точками, а крестиком отмечен Млечный Путь.

Еще больше интересных статей читайте на нашем канале в Яндекс.Дзен! Там регулярно выходят статьи, которых нет на сайте!

Новая карта темной материи

Итак, космические веб-карты, созданные ранее, основывались на моделировании эволюции Вселенной за 13,8 миллиарда лет до наших дней. Такие усилия требовали огромного объема вычислений и по сути не давали точных представлений о локальной вселенной, что побудило исследователей разработать новый подход.

Для новой карты они сосредоточились на использовании машинного обучения для создания модели, основанной на распределении и движении галактик. Это позволило им оценить, как распределяется темная материя.

Крупномасштабная карта Вселенной во всей красе

ИИ был обучен моделированию галактик, похожих на Млечный Путь, с помощью Illustris-TNG продолжающейся серии симуляций, в которой представлены галактики, темная материя, газы и другая материя. Как объяснили журналистам авторы научной работы, если ввести конкретную информацию в модель, она сможет заполнить пробелы, опираясь на уже обработанные данные. Ученые дополнительно подтвердили отображение, применив его к реальным локальным данным галактик из каталога Cosmicflows-3, содержащего информацию о расстояниях почти 18 тысяч галактик.

Это интересно: Могут ли гравитационные волны разрешить кризис космологии?

Скрытые мосты

Полученная исследователями карта изумительна. Только вдумайтесь, впервые мы можем рассмотреть основные структуры в локальной Вселенной и в том числе в Млечном Пути. Астрофизики также описали близлежащие галактики и «локальную пустоту» близлежащую область пустого пространства. Более того, карта позволила ученым обнаружить новые структуры.

В частности, они надеются более подробно изучить обнаруженные ими небольшие нитевидные структуры, которые, по-видимому, связывают галактики между собой. Исследователи назвали их "скрытыми мостами".

Чжон считает, что эти нити могут подарить представление о будущем нашей Галактики. Один из конкретных вопросов, заслуживающих внимания, заключается в том, столкнется ли Млечный Путь в конечном итоге с галактикой Андромеды.

Космические нитевидные структуры и мы. Какие крохотные, правда?

«Поскольку темная материя доминирует в динамике Вселенной, она в основном определяет нашу судьбу», говорят авторы исследования.

Таким образом, астрофизики могут «попросить» компьютер разработать карту на миллиарды лет, чтобы увидеть, что произойдет в локальной вселенной. Более того, теперь они могут создать новую модель, чтобы буквально отправиться в виртуальное путешествие назад во времени. Дальнейшие исследования определенно точно сделают наши карты точнее, а количество новых данных о галактиках, полученных в результате новых астрономических исследований, ошеломляет. Так что интересные временами нас с вами ждут, друзья. Ну а о том, можно ли путешествовать во времени читайте в этой статье, надеюсь, вам понравится.

Подробнее..

Ученые выяснили, что в невесомости ДНК быстро мутирует

08.12.2021 02:15:50 | Автор: admin

В условиях отсутствия гравитации в ДНК появляются ошибки

Мутации в ДНК могут возникать по самым разным причинам. К примеру, радиоактивное излучение повреждает генетические буквы, которые представляют собой азотистые основания. Так как они и образуют генетической код, их повреждение вызывает в ДНК ошибки, в следствие которых появляются мутации. К примеру, известно, что легко повреждают генетической код космические лучи. Причем они представляют собой опасность, от которой очень сложно защититься. В частности, какой бы защищенной ни была МКС, уровень радиации на ней в 100 раз выше, чем на Земле. Это существенно осложняет длительные космические перелеты. Но, как оказалось, космическое излучение не единственная опасность, угрожающая генетическому коду в космосе. Оказывается, мутации может вызывать еще и отсутствие гравитации, о чем сообщают американские ученые.

Без гравитации при копировании ДНК возникают ошибки

Ошибки в генетическом коде могут возникнуть даже без каких-либо мутагенов, то есть сами по себе. Связано это с тем, что ферменты, отвечающие за копирование ДНК, они же ДНК-полимеразы, выполняют свою задачу не со стопроцентной точностью. Это напоминает человека, который переписывает текст. Теоретически оригинал и копия должны быть идентичными, но на практике в копию могут закрасться ошибки. Причем такие мутации могут быть непросто ошибкой природы, а иметь практический смысл. По мнению некоторых ученых, именно они являются основной движущей силой эволюции, а не естественный отбор.

Но какое к этому отношение имеет гравитация, спросите вы? Как утверждают сотрудники Университета Торонто и Университета Куинс гравитация влияет на точность копирования генетического кода ДНК-полимеразой. К такому выводу они пришли в результате исследования, которое проводилось в реактивном самолете. Он поднимался на высоту 8 км, а потом в течение 20 секунд свободно падал до высоты в 3,3 км. В результате на борту возникала невесомость, а точнее микрогравитация, аналогичная той, которую испытывают парашютисты в свободном полете до того, как раскрывается парашют.

В условиях свободного падения ДНК-полиеразы допускали большое количество ошибок при копировании ДНК кода

Авторы работы использовали специальный аппарат, который позволяет производить копирование части ДНК длиной в тысячу нуклеотидов в полуавтоматическом режиме. В процессе исследования ДНК-полимераза удваивала генетический код, взятый из кишечной палочки. Подробности были опубликованы в издании Frontiers in Cell and Developmental Biology. Как утверждают авторы статьи, в условиях микрогравитации ДНК-полимераза допускала гораздо больше ошибок, чем в обычных земных условиях. Причем процент ошибок возрастал до 140%.

Ошибки были самыми разными. Иногда копирующий фермент вставлял в генетический код неверную генетическую букву. Также он пропускал буквы или вставлял вместо одной несколько лишних букв. Правда, большую часть этих мутаций устраняла функция проверки ошибок, которую можно сравнить с вычитыванием текста человеком, после того, как он закончил его переписывать. Тем не менее, часть ошибок все равно оставалась.

Гравитация влияет на все механизмы, которые происходит в живых организмах на Земле

Почему отсутствие гравитации вызывает мутации

Результаты исследования американских ученых вызывают вопрос почему гравитация влияет на точность копирования генетического года? Дело в том, что жизнь зародилась и эволюционировала в условиях постоянного воздействия силы тяжести. Как предполагают авторы исследования, гравитация повлияла на все механизмы, которые происходят в живых организмах, в том числе на молекулы. Но, это лишь общее предположение. Сказать точно, как именно гравитация влияет на ДНК-полимеразы, ученые пока не могут.

Еще более интересный и актуальный вопрос опасно ли для космонавтов влияние гравитации на копировальные механизмы ДНК ? Вполне возможно, что нет. Дело в том, что наши клетки отличаются от клеток бактерий, и молекулярные процессы в них происходят иначе.

Подписывайтесь на наш Пульс Mail.ru, где вы найдете еще больше интересных материалов.

Высокая погрешность ДНК-полимеразы в невесомости, возможно, не опасна для космонавтов

В наших клетках имеются специальные механизмы, которые исправляют мутации. Причем в результате других исследований ученые выяснили, что они обладают высокой эффективностью. К примеру, сперматозоиды, которые длительное время находились на орбите, показали способность к оплодотворению. Более того, в результате оплодотворения ими яйцеклетки возникают вполне здоровые эмбрионы. Подробную информацию об этом опубликовали ученые института Яманаси в издании Science Advances.

Напоследок напомню, что мутации могут быть не только негативными, приводящими к различным проблемам со здоровьем, таким как онкология, но и позитивными. В частности, по мнению некоторых ученых мутация может увеличить продолжительность жизни на 23%.

Подробнее..

Могут ли странные квантовые объекты объяснить наше существование?

21.12.2021 02:02:49 | Автор: admin

Q-balls странные квантовые объекты, способные вызывать гравитационные волны

Каждый из нас хочет знать кто мы, откуда и куда движемся. Ответы на эти вопросы предлагают самые разные люди, от философов до священников и физиков-теоретиков, но именно последние обладают наибольшими знаниями о Вселенной. До начала ХХ века, однако, никто и предположить не мог, что элементарных частиц окажется так много, что из них можно составить целый «зоопарк». Лишь в 1925 году на смену старой квантовой теории пришла квантовая механика, которая основывается на волновых уравнениях и принципе неопределенности, а ее положения значительно отличаются от положений механики классической. Всего за несколько десятилетий было обнаружено множество элементарных частиц, а их взаимодействие друг с другом легло в основу Стандартной модели. Запуск Большого адронного коллайдера (БАК) и последующее обнаружение «частицы Бога» по-научному Бозон Хиггса стало лишь началом в понимании нашего сложного мира. Каждый год ученые открывают новые частицы, параллельно пытаясь ответить на вопрос о том, почему мы существуем.

Частица за частицей

Одной из последних обнаруженных физиками частиц является тетракварк (подробнее про их открытие я рассказывала вот здесь). Если совсем кратко, то тетракварки представляют собой частицу экзотической материи, которая содержит два тяжелых кварка и два легких антикварка. Кварки, как, вероятно, помнит читатель, являются фундаментальными строительными блоками Вселенной, из которых состоит вся материя.

Кварки также являются частицами, из которых могут состоять адроны — первая группа элементарных частиц. До недавнего времени считалось, что нейтроны состоят из трех кварков, но новая частица адрона состоит из четырех. Исследователи отмечают, что тетракварк самая долгоживущая частица из всех известных.

Тетракварки были обнаружены в 2020 году

Не пропустите: Ученые приблизились к пониманию того, почему существует Вселенная

Еще одной новинкой в нашем зоопарке оказались энионы. Это не просто новые частицы, они настолько необычны, что физики отнесли их к третьему царству элементарных частиц.

Критерий деления элементарных частиц на два царства это значение спина, квантового числа, которое характеризует собственный момент импульса частицы. Иными словами, если спин отдельно взятой частицы определяется целым числом перед вами бозон, а если полуцелым фермион.

Теперь же утверждение о том, что каждая последняя частица во Вселенной от космических лучей до кварков является либо фермионом, либо бозоном, кажется, придется пересмотреть. Вот что говорит об этом Фрэнк Вильчек, лауреат Нобелевской премии по физике из Массачусетского технологического института: «Раньше у нас были бозоны и фермионы, а теперь у нас есть это третье царство элементарных частиц».

В ходе научного исследования ученые доказали, что энионы принадлежат к отдельному классу элементарных частиц.

В ходе недавнего исследования физикам наконец удалось доказать, что энионы ведут себя как нечто среднее между поведением бозонов и фермионов. Более того, их поведение в точности соответствует теоретическим предсказаниям.

Больше по теме: Ученые из ЦЕРН стоят на пороге открытия новой физики

Причем здесь гравитационные волны?

Итак, освежив в памяти Стандартную модель, которая объясняет как взаимодействуют невидимые глазу частицы создавая реальность, идем дальше: если взаимодействие элементарных частиц создает наш мир, то может ли физика объяснить наше существование?

Очень похоже на то. По крайней мере астрофизики полагают, что в начале Вселенной существовал дисбаланс между материей и антивеществом. И чтобы понять, откуда он взялся, ученые обратились к гравитационным волнам.

Гравитационные волны это изменения гравитационного поля, распространяющиеся подобно волнам. Если совсем просто, то они искажают пространство-время. Подробнее о том, что такое гравитационные волны и когда и как их открыли читайте в увлекательном материале моего коллеги Артема Сутягина.

Гравитационные волны могут разрешить кризис космологии

Команда физиков-теоретиков, возглавляемая Грэмом Уайтом из Института физики и математики Вселенной Кавли, сосредоточилась на явлении, под названием Q-ball. Как и во многих концепциях теоретической физики, Q-ball относительно трудно объяснить.

Между тем, одна из самых больших космологических загадок заключается в том, почему Вселенная состоит из гораздо большего количества материи, чем антивещества. Совсем недавно команда физиков-теоретиков поняла, где искать ответ необходимо обнаружить гравитационные волны, создаваемые причудливыми квантовыми объектами под названием Q-ball.

Не будем также забывать, что у каждого вида обычной частицы материи есть партнер из антивещества с противоположными характеристиками. Так что когда материя взаимодействует с антивеществом, они уничтожают друг друга. Именно этот факт и делает наше существование загадкой, поскольку космологи почти уверены, что на заре Вселенной было равное количество вещества и антивещества.

Гравитационные волны, зафиксированные детектором LIGO, произошли из-за столкновения черных дыр

Но если все эти партнеры по материи и антивеществу должны были уничтожить друг друга, Вселенная бы осталась без материи вообще. Но материя, как мы знаем, существует, и исследователи начинают постепенно понимать в чем весь сыр-бор.

Вам будет интересно: Могут ли гравитационные волны разрешить кризис космологии?

Одна из потенциальных причин может заключаться в Q-ball-ах теоретических «комках», которые образовались сразу после Большого взрыва, до того, как Вселенная начала расширяться. Эти объекты должны содержать свою собственную асимметрию материи и антивещества. Это означает, что внутри каждого Q-ball-а существуют неравные доли материи и антивещества.

И если бы Qball-ы высвободили больше материи, чем антивещества, то стали бы причиной гравитационной ряби в пространстве-времени. Согласно результатам нового исследования, опубликованного в журнале Physical Review Letters, в таком случае обнаружить Q-ball-ы можно было бы с помощью гравитационных волн. Но как?

Распад Q-ball ключ к созданию гравитационных волн

По сути, Q-ball-ы это скопления заряженных полей, которые превратились в комки и слиплись. Однажды склеенные, они, как правило, служат долго, пережив фоновое излучение, возникшее в результате расширения Вселенной. Но вот в них потенциально интересно, так это то, что происходит, когда Q-ball распадаются.

Распад Q-ball происходит быстро и яростно. Причем настолько, что они образуют гравитационные волны! Более того, эти события распада относительно распространены, и у ученых должны быть средства для их обнаружения. Обсерватории гравитационных волн, такие как LIGO, уже обнаружили гравитационные волны от других источников, сравнимые по силе и частоте с волнами, вызванными распадающимися Q-ball-ами.

Вероятно, скоро мы узнаем о Вселенной много нового

Хотите всегда быть в курсе последних новостей из мира и высоких технологий? Подписывайтесь на наш канал в Telegram так вы точно не пропустить ничего интересного!

Отметим, что до сих пор не было обнаружено гравитационных волн, приписываемых распадам Q-ball-ов. Тем не менее, доктор Уайт и его коллеги с оптимизмом смотрят в ближайшее будущее:

Почти наверняка мы скоро обнаружим сигнал с начала времен, подтверждающий эту теорию о том, почему мы и остальной мир материи вообще существуем. Это захватывающее утверждение, и оно должно интересовать любого, кто кровно заинтересован в том, почему материя вообще существует, пишут авторы научной работы.

Разобраться как устроен наш мир непросто, но, кажется, реально

И напоследок хочется напомнить видимо в ближайшие годы нас ожидает огромное количество открытий. Ранее в этому году мы рассказывали о "новой силе природы" ученые из ЦЕРН действительно стоят на пороге открытия новой физики.

Так что ждем с нетерпением дальнейших исследований и стараемся разобраться в невероятно сложной для человеческого понимания физике строительных блоков нас самих и нашей Вселенной.

Подробнее..

Главные научные открытия 2021 года по версии Hi-News.ru

28.12.2021 16:04:23 | Автор: admin

Каким нам запомнится 2021 год?

2021 год принес важные исторические открытия в области человеческих знаний, от микроскопических до космических. Достижения уходящего года по-настоящему эпохальны: роботизированные исследовательские миссии изучают планеты Солнечной системы; зонд NASA Parker вошел в солнечную атмосферу; физики доказали существование ранее неизвестных науке элементарных частиц; осторожные предположения ученых о «новой физике» и новой силе природы. И это лишь малая часть открытий, ведь если подумать о медицинской науке, то на первый план выходит лечение и борьба с COVID-19, который, судя по всему, продолжает собственную эволюцию и обзаводится новыми мутациями. Нельзя не отметить и стремительное изменение климата, а также угрозы, которые оно несет в себе. Особое значение в этом вопросе, как это ни странно, имеет Нобелевская премия по физике. Ну что, поехали!

Миссия на Марс что нового мы узнали о Красной планете

За последние несколько лет к нашей планете-соседке был отправлен ряд исследовательских миссий. Но лишь один аппарат смог покорить марсианское небо в апреле 2021 года вертолету Ingenuity удалось взлететь над поверхностью Марса. Главная цель Ingenuity поиск жизни на Красной планете.

Вообще, 2021 год раскрыл множество тайн о Марсе. Например, мы узнали, что в прошлом на этой засушливой планете была вода об этом свидетельствуют крупные запасы льда в системе марсианских каньонов. Орбитальный аппарат Trace Gas Orbiter миссии «ЭкзоМарс», запущенный Европейским космическим агентством и Роскосмосом, обнаружил значительные объемы льда в большой системе каньонов Марса.

Точный состав и форму воды на планете предстоит определить, но сам факт скопления ценного ресурса в низких широтах открывает новые перспективы для исследований и экспедиций.

Вот так выглядит Марс в объективе вертолета Ingenuity, красота и безусловно историческое фото

Еще одна исследовательская миссия на Марс Perseverance также принесла много интересного. Как, вероятно, знают наши читатели, Perseverance находится на дне марсианского кратера Езеро, а полученные марсоходом данные уже помогли сделать несколько важных научных открытий теперь мы знаем, что кратер образовался из расплавленной вулканической магмы.

Интересный факт
Вода существует на Марсе в форме льда и залегает в полярных регионах планеты.

Когда вертолет Ingenuity доказал, что способен на большее, руководители проекта начали работать с ним осторожнее. На данный момент он помогает марсоходу Perseverance прокладывать легкие пути в труднодоступные места.

Под поверхностью Красной планеты скрываются ледники

Но что еще важнее, на дне Езеро были найдены органические молекулы так называются вещества, которые объединяют в себе химические соединения, в состав которых входит углерод. Словом, очень волнительно и интересно, так что замрем в ожидании новостей.

Больше по теме: Главные достижения марсианского вертолета Ingenuity в 2021 году

Зонд Parker вошел в атмосферу Солнца

Новость, в которую невозможно поверить аппарат NASA Parker достиг солнечной короны и умудрился зачерпнуть немного плазмы в специальный прибор, чашку Фарадея металлическая (проводящая) чаша, предназначенная для улавливания заряженных частиц в вакууме.

Напомним, что Солнечная корона верхний, самый разреженный и горячий слой атмосферы Солнца. Температура короны порядка миллиона кельвинов.

Впервые в истории мы «прикоснулись» к Солнцу

Это по-настоящему захватывающее событие буквально открывает перед человечеством новые возможности Parker поможет ученым раскрыть неизвестную и важную информацию о Солнце и о том, какое влияние на Землю оказывает поток солнечных частиц.

Следующий облет Солнечной системы Parker Solar Probe запланирован на конец февраля 2022 года. Все это время аппарат будет собирать данные до и после сближения с звездой. Подробнее о том, как именно будут развиваться дальнейшие события, можно прочитать здесь.

Не пропустите: Что такое Солнечный минимум и почему не надо его бояться?

Вакцинация против COVID-19 и идентификация вариантов

Два года назад мир узнал о существовании коронавируса SARS-CoV-2. Его распространение по планете не составило труда, как и способность приобретать новые мутации. В ответ на вирусную угрозу по всему миру, ученые в рекордные сроки изготовили эффективные и безопасные вакцины против COVID-19. Но вирус, кажется, нас опередил.

Вариант Omicron, о котором мы рассказывали ранее, имеет гораздо больше мутаций, вопреки ожиданиям экспертов. К тому же новый вариант «распространяется очень быстро, и мы ожидаем высокую нагрузку на систему здравоохранения в ближайшие несколько дней и недель» рассказал журналистам Тулио де Оливейра, директор Южноафриканского центра реагирования на эпидемии и инноваций».

Коронавирус, как и другие возбудители инфекционных заболеваний, быстро мутирует

Вирусы, в том числе новый коронавирус регулярно мутируют, но большинство новых мутаций не оказывают существенного влияния на поведение вируса и последующую болезнь.

Нил Фергюсон, директор Центра по глобальному анализу инфекционных заболеваний в Имперском колледже Лондона, рассказал, что количество мутаций в спайковом белке является «беспрецедентным» в целом их около 50 а омикрон распространяется с невероятной скоростью. Так каким будет наш ответ?

Одной из главных проблем для исследователей в 2021 году стала необходимость определить источник вируса. Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) несколько раз отправляла группу ученых в Китай, чтобы попытаться обнаружить ближайших родственников вируса у летучих мышей и понять как он перескочил к людям и как предотвратить появление новых вирусов.

Новый вариант коронавируса микрон содержит около 50 мутаций

Южноафриканские ученые, как сообщает пресса, смогли использовать технологии отслеживания вирусов для выявления всплеска заболеваемости и быстро секвенировали геном для выявления вариаций вируса. Эти действия быстро привело к открытию омикрона.

Наука, что лежит в основе идентификации вирусов, вероятно, предотвратила бесчисленные инфекции, госпитализации и смертельные случаи, и это то, что останется приоритетом в 2022 году.

Что же до вакцин против нового варианта, то ждать осталось недолго ученые вовсю трудятся. К тому же, прямо сейчас проводятся исследования по разработке противовирусной таблетки для предотвращения COVID-19, а ряд других исследований посвящен антителам и различным формам передачи инфекции. Не стоит забывать, что борьба человечества с вирусами длится столетиями, и хочется верить, что скоро коронавирус будет окончательно побежден.

Не пропустите: Чем закончится пандемия? Подсказки есть в истории прошлых болезней

Нобелевская премия по физике и изменение климата

Мировое метеорологическое сообщество и международное научное сообщество приветствовали присуждение Нобелевской премии по физике 2021 года ученым-климатологам-первопроходцам, которые заложили основы для нашего понимания роли человеческой деятельности и парниковых газов в изменении климата.

Шведская королевская академия наук процитировала американо-японского профессора Сюкуро Манабе (Принстонский университет) и немецкого профессора Клауса Хассельманна (Институт метеорологии Макса Планка), «за физическое моделирование климата Земли, количественную оценку изменчивости и надежное прогнозирование глобального потепления».

Лауреаты Нобелевской премии по физике 2021 года

Манабе и Хассельман разделили награду с итальянским физиком-теоретиком, профессором Джорджио Паризи из Римского университета Сапиенца) «за открытие взаимодействия беспорядка и колебаний в физических системах от атомного до планетарного масштаба».

По мере роста осведомленности общественности об изменении климата отрадно видеть, что Нобелевская премия по физике признает работу ученых, которые внесли большой вклад в наше понимание изменения климата, в том числе двух авторов МГЭИК Сюкуро Манабе и Клауса Хассельмана, сказал Хосунг Ли, Председатель Межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК).

Интересно, кто удостоится Нобелевской премии по физике в 2022 году?

«Конкретные действия до сих пор не были достаточно амбициозными…. Очевидно, что необходимо повысить уровень амбиций. Мы не можем ждать десятилетиями, чтобы начать действовать», отмечают лауреаты Нобелевской премии по физике.

Методы численного моделирования, разработанные Манабе, учитывают взаимодействие между атмосферой и океанами, являются основой моделирования и прогнозов земной системы, используемых для долгосрочного прогнозирования климата, и незаменимы не только для прогнозирования глобального потепления, но и для ежедневного и сезонного прогнозирования.

О том, что происходит с климатом планеты можно ознакомиться здесь: Новая нормальность: человечеству объявлен Красный код

Физика элементарных частиц выходит на новый уровень

Ну что, вот мы и добрались до самого интересного новейших открытий в области физики элементарных частиц. И они поражают воображение. В январе 2021 года физики доказали существование энионов третьего царства частиц. Интересно, что до недавнего времени существовало всего две категории или царства частиц бозоны и фермионы.

Критерий деления элементарных частиц на два лагеря это значение спина, квантового числа, которое характеризует собственный момент импульса частицы. Если спин отдельно взятой частицы определяется целым числом перед вами бозон, а если полуцелым фермион.

Тетракварк собственной персоной

В этом году исследователи обнаружили первые признаки существования третьего царства частиц энионов, поведение которых не похоже на поведение ни бозонов, ни фермионов.

Апрель тоже принес немало новостей ученые объявили о существовании неизвестных для науки элементарных частиц и взаимодействий между ними, которые жизненно необходимы для природы и эволюции космоса.

Больше по теме: Ученые впервые сфотографировали кристаллы Вигнера. Рассказываем что это такое и как физикам это удалось

В некоторых из предложенных на сегодняшний день теорий Вселенная содержит несколько типов бозонов Хиггса, а не только тот, что включен в Стандартную модель. И все же, несмотря на имеющиеся данные, доказать наличие неизвестной силы непросто и перед учеными стоит нелегкая задача.

Стандартная модель элементарных частиц, источник CERN

Но эти усилия, однозначно, стоят того, ведь мы столько узнали о Вселенной! И сколько еще тайн нам предстоит открыть! А какие научные изыскания за 2021 год запомнились вам? Ответ будем ждать здесь, а также в комментариях к этой статье.

Подробнее..

Аналитик данных лучшие курсы для обучения с нуля

31.12.2021 18:12:12 | Автор: admin

Анализ данных — одна из самых востребованных профессий сегодня

В наши дни все большую популярность набирают диджитал-профессии, которые позволяют не только работать из любой точки на планете (конечно, при условии наличия под руками компьютера и стабильного интернета), но и обеспечить себе безбедную жизнь. Одной из востребованных профессий на сегодня является аналитика данных. Аналитика данных позволяет получить полезную для развития компании информацию. Благодаря умению найти нужную информацию в массиве данных, аналитик может спрогнозировать кризисные ситуации и помочь компании избежать их. Также с помощью правильной аналитики можно найти новые пути развития компании.

Data analyst решает различные задачи, которые во многом зависят от сферы деятельности компании. Это могут быть как простые задачи, например, провести A/B тестирование и определить, у какого лендинга выше конверсия, или выяснить, сколько сотрудников уволилось до конца испытательного срока в этом году по сравнению с предыдущим. Так и более масштабные — какие новые продукты разрабатывать, на какие рынки выходить, в какой проект инвестировать.

Спрос на аналитиков данных на российском рынке труда — зашкаливает

Спрос на аналитиков данных на российском рынке труда превышает предложение. С каждым годом увеличивается количество компаний, которые полагаются на анализ данных для принятия важных бизнес-решений. В декабре 2021 года по запросу Аналитик данных на hh.ru открыто 14787 вакансий с зарплатой от 80 тысяч рублей и выше.

Как стать аналитиком данных и насколько трудно освоить профессию с нуля?
Аналитика данных считается одной из профессий в ИТ, в которую можно войти без математического образования. Data analyst должен знать такие инструменты, как Python и SQL, и уметь управлять хранилищами данных и системами аналитики.

Python один из самых дружелюбных языков программирования для начинающих. У него простой и понятный синтаксис и правила. Кроме того, при возникновении ошибки в коде, она подробно описывается на английском языке. Необходимую для работы базу можно освоить за 2-3 месяца.

Еще один язык программирования, с которым работают аналитики данных, это SQL. Он используется для хранения, поиска, извлечения, обновления и удаления данных. Язык SQL очень практичен и прост в использовании, его синтаксис легко запомнить. С помощью SQL можно не только извлекать и обрабатывать данные, но и проектировать базы данных.

В перечне задач Data Analyst при работе с массивами данных лежит базовый сбор информации, ее обработка (сортировка данных, настройка фильтров и выборки). Выполнив эти действия, аналитик приступает к поиску закономерностей и визуализацией данных для дальнейшего анализа. В итоге специалист делает выводы и на их основе строит гипотезы с целью улучшения существующих показателей. Аналитику важно не только уметь анализировать данные, но и расшифровывать их владельцу бизнеса или ответственному лицу. Поэтому, он должен обладать навыками визуализации информации (как минимум, создания презентаций, доступных пониманию других специалистов).
Для успешной работы специалисту нужно хорошо знать сферу бизнеса, в которой он ведет свою деятельность. Это предполагает глубокое погружение в нишу, поскольку по-другому сложно составлять выводы только на основе заданной информации.

Какими качествами должен обладать Data Analyst?

Стать аналитиком данных может каждый

Чтобы успешно выполнять свои обязанности, аналитик данных должен обладать такими качествами:

  • логическое мышление, умение структурировать большой массив данных, находить взаимосвязь данных;
  • терпение, усидчивость и скрупулезность в выполнении регулярных задач;
  • концентрация и умение сосредоточиться на рабочем процессе;
  • умение работать автономно, отсутствие высокой потребности в коммуникации (аналитику данных предстоит львиную долю времени проводить в компьютерных системах).

Обладаете всеми этими качествами? Тогда вам подойдет эта профессия. Если же вы активный человек, который не представляет свою жизнь без постоянной коммуникации, лучше вам выбрать другое направление, чтобы избежать разочарования в выбранной профессии.

Можно ли изучить аналитику данных самостоятельно?

Сейчас на просторах всемирной паутины находится множество информации в свободном доступе, и если говорить об обучении, то бесплатно базовые знания можно получить практически в любой профессии. Это полезно для того, чтобы понять, подойдет ли вам та или иная сфера деятельности.

Подробно же и глубоко изучить некоторые профессии бесплатно практически невозможно, либо это займет огромное количество времени. Поэтому, для достижения эффективного и быстрого результата лучше всего пройти профильные курсы по выбранной вами специальности. Поскольку мы начали говорить о профессии аналитика данных, рассмотрим лучшие предложения на рынке по изучению этой сферы.

Курс Аналитик данных от Нетология

Обучиться на аналитика данных в Нетологии можно за 10 месяцев

Длительность обучения — 10 месяцев. Занятия проходят в комбинированной форме: в виде живых вебинаров, где студенты могут задать вопросы и получить обратную связь от преподавателя здесь и сейчас, и в формате видеолекций.

В ходе курса студенты выполняют 80 домашних заданий и к окончанию курса имеют 10 кейсов в портфолио.

Курс Аналитик данных подходит как для начинающих аналитиков, так и для маркетологов, продакт менеджеров, которые хотят освоить базовые навыки аналитики и работать эффективнее.

Школа Нетология помогает своим студентам попасть в профессиональные сообщества и найти первую работу в сфере аналитики данных. Кроме этого, студенты получают дипломы о профессиональной переподготовке установленного образца.

По окончании курса каждый студент изучает и развивает:

  • аналитическое мышление;
  • SQL;
  • метрики, гипотезы и точки роста;
  • способы аналитики больших данных;
  • Python;
  • NumPy, Pandas, MPL;
  • статистику.

Среди недостатков курса можно выделить отсутствие обучения работы с BI-инструментами, некоторые навыки, преподаваемые на лекциях, уже теряют свою актуальность. Отсутствует углубленное обучение реальным задачам аналитика.

Курс Аналитик данных от Яндекс.Практикум

Яндекс.Практикум учит той же профессии всего за 6 месяцев

Обучение на курсе проходит на специальном тренажере, который позволяет оттачивать и практиковать навыки. Это позволяет проходить обучение в удобное время, без привязки к графику занятий. Продолжительность обучения составляет 6 месяцев. По окончании курса студенты имеют в своем портфолио 13 проектов, которые они могут презентовать своим потенциальным работодателям.

По окончании курса каждый студент получает навыки в:

  • Python;
  • предобработке данных;
  • исследовательском анализе;
  • статистическом анализе;
  • SQL;
  • анализе бизнес-показателей;
  • принятии решений на основе данных;
  • автоматизация аналитических процессов;
  • составлении прогнозов и предсказаний.

Недостатком этих курсов можно отнести то, что они не подходят для абсолютных новичков, поскольку обучение начинается сразу с Python, отсутствует обратная связь с куратором (его у студента попросту нет). Также нет видеозаписей по изучаемым материалам. Студенту доступен только тренажер для отработки навыков. Но с другой стороны, чтобы начать обучение, не нужно ждать, пока соберется группа и поток будет запущен. Курс от Яндекс.Практикум — это инструмент для углубления полученных ранее знаний и навыков.

Профессия Аналитик данных от школы Skypro

В школе Skypro вас будут учить продвинутые мастера своего дела

Курс аналитики данных в Skypro преподают опытные практикующие специалисты с огромным багажом практических навыков и теоретических знаний, которые постараются в максимально доступной форме донести информацию студентам.

Длительность обучения на курсе составляет 10 месяцев. Обучаться вы можете в любое удобное время, поскольку занятия доступны в записи, для удобства студентов есть мобильное приложение. В ходе обучения студенты выполняют 52 домашних задания и по окончании курса имеют в своем портфолио 5 проектов, которые можно презентовать потенциальному работодателю на этапе собеседования.

Студенты школы не только получают знания, но и имеют возможность коммуницировать с сокурсниками, обсуждать интересующие вопросы и многое другое.

По окончании курса студенты получают дипломы о профессиональной переподготовке. Школа способствует трудоустройству студентов по окончании курсов. Конечный результат зависит от желания студента учиться, практиковать полученные знания и навыки.

По окончании курса каждый студент получает такие навыки:

  • SQL для анализа данных;
  • математическое моделирование в Excel;
  • Python для анализа данных;
  • статистика и А/Б-тестирование;
  • прогнозирование.

Среди недостатков курса можно отметить отсутствие выделенных отдельно этапов анализа данных. Однако, все эти этапы студенты осваивают, изучая основные инструменты аналитики данных.

Курс Data Analyst от Skillfactory

Skillfactory обещает обратную связь и диплом об окончании обучения

Школа Skillfactory предлагает большое разнообразие курсов, в основе которых лежит изучение и применение востребованных языков программирования.

Обучение проходит в формате работы с конспектами. Студенты имеют возможность изучать лекции в любое удобное время, что позволяет обучаться в индивидуальном режиме. Продолжительность курса составляет 10 месяцев.

В ходе курса студенты получают обратную связь от куратора потока, а также имеют возможность общаться с сокурсниками в отдельном чате в Slack. Кроме теоретических занятий, студенты проходят обучение и оттачивают свои знания и навыки на программах-тренажерах.

По окончании курса студенты получают сертификаты о профессиональной подготовке установленного образца и имеют в своем портфолио 10 задач и 4 проекта. Школа берет на себя подготовку студентов к дальнейшему трудоустройству.

По окончании курса каждый студент получает такие навыки:

  • работа с базами SQL;
  • работа в google таблицах;
  • программирование на языке Python;
  • статистика;
  • создание презентаций в PowerBI;
  • специализация на продуктовую или маркетинговую аналитику.

Среди недостатков обучения в Skillfactory можно назвать инструментальный подход к обучению, маленькое количество выполненных в ходе обучения проектов. Ощутимым недостатком является отсутствие видеолекций и визуального сопровождения на занятии.

Факультет аналитики Big Data от Geekbrains

Geekbrains учит дольше всего — 18 месяцев

Школа Geekbrains проводит обучение студентов в разнообразных направлениях: от развития вспомогательных навыков и улучшения soft skills до получения углубленных знаний и навыков в востребованных сегодня профессиях.

Geekbrains предлагает самый продолжительный курс аналитики данных. В течение 18 месяцев студенты изучают полный набор необходимых аналитику знаний. Обучение проходит в формате вебинаров, в ходе которых студенты не только получают теоретические знания, но и могут задать свои вопросы преподавателю.

Курс предполагает освоение не только основных навыков аналитика, но и сопутствующих знаний, которые могут пригодиться специалисту в его работе.

По окончании курса студенты получают диплом о профессиональной переподготовке и имеют в портфолио 9 готовых проектов. Geekbrains помогает своим студентам с трудоустройством, но итоговый результат зависит от старания студента во время обучения, и его желания развиваться в профессии.

В ходе курса студенты изучают:

  • Python;
  • Linux рабочая станция;
  • MySQL;
  • Big Data;
  • Hadoop;
  • математику для Data Science;
  • А/Б-тестирование;
  • системы машинного обучения;
  • аналитику для бизнеса в PowerBI.

Среди недостатков курса можно назвать перенасыщенность информацией, большое количество вспомогательных навыков, а также отсутствие обучения непосредственным задачам аналитика.

Курс Аналитик данных с нуля от Skillbox

Skillbox позволяет выбрать период обучения самостоятельно

Выбирая этот курс, вы индивидуально планируете продолжительность обучения вместе с менеджером школы.

Полный курс включает 230 уроков, которые разбиты на 45 модулей. Обучение проходит в формате видеозаписей, что позволяет каждому студенту обучаться в удобное время, не пропуская занятия.

Этот курс подходит не только для обучения с нуля, но и для дообучения и повышения квалификации. Например, если вы уже начали работать аналитиком данных или прошли курс по аналитике ранее, но вам не хватает каких-то навыков, вы можете получить их у Skillbox, не проходя весь курс целиком.

По окончании обучения студенты защищают свои дипломные работы и получают дипломы о профессиональной переподготовке.

В ходе курса студенты изучают:

  • навыки работы в Excel;
  • программирование на языке Python;
  • работу с SQL;
  • статистику;
  • веб-аналитику;
  • визуализацию данных в BI.

Недостатком курса является подход к обучению от освоения инструментов, а не от решения задач. Студенты осваивают технические навыки, но им требуется дополнительная информация о методах решения задач с помощью этих инструментов.

Какие курсы по аналитике данных выбрать?

Выбирать курс аналитика данных тоже нужно с умом

Подводя итог всему сказанному, можно смело утверждать, что каждая система обучения хороша по-своему, но не совершенна. Если вы предпочитаете обучаться самостоятельно в удобное для вас время, то наверняка вам придутся по душе курсы от Skillbox и Skillfactory. Если вы хотите углубить свои практические навыки и способны самостоятельно найти и освоить теорию, вам понравится Яндекс.Практикум.

Получать знания от опытных практикующих специалистов гораздо быстрее и полезнее, потому что они в курсе всех современных тенденций. Поэтому, если вы хотите почувствовать себя настоящим студентом, который посещает лекции, общается с преподавателем, выполняет домашние задания и отвечает на вопросы преподавателей, вам лучше выбрать Geekbrains или Нетологию. А если вдобавок к этому ваша задача быстро освоить профессию с нуля с дальнейшим трудоустройством — выбирайте Skypro.

Дополнительно рекомендуем вам сделать следующее:

  • Изучить отзывы на независимых площадках;
  • Связаться с менеджерами онлайн-курсов и уточнить условия договора;
  • Попросить предоставить проверенную домашнюю работу одного из студентов. Таким образом вы сможете оценить полноту ответа от наставников.

Чтобы вам проще было сделать правильный выбор, мы сравнили основные параметры курсов: стоимость, длительность курсов, форматы обучения и недостатки каждого онлайн-университета.

Эта таблица поможет вам сравнить курсы и выбрать тот, что подходит именно вам

Подробнее..

Погружение в теорию хаоса непредсказуемость и эффект бабочки

04.01.2022 20:12:25 | Автор: admin

Можно ли отправиться в прошлое, изменить его и вернуться обратно?

Кто из нас не мечтал о путешествиях во времени? Например, о путешествии в прошлое чтобы спасти кого-то от фатальной ошибки, собрать доказательства нераскрытых преступлений и увидеть наконец, как жили наши далекие предки в африканской саванне. Эта тема настолько популярна, что в Голливуде от нее откажется разве что ленивый. Исследователи, однако, утверждают, что мир не ведет себя аккуратно и упорядоченно. Если бы это было так, идентичные события всегда приводили бы к одним и тем же моделям «побочных эффектов», а будущее было бы полностью предсказуемым и даже предрешенным. К счастью, теория хаоса утверждает обратное и полная случайность тоже не про нас. Мы существуем где-то посередине, в мире, который часто кажется случайным, но на самом деле подчиняется определенным правилам и законам. Согласно теории хаоса малейшие изменения могут привести к радикальным последствиям в будущем в другом месте и в другое время.

Теория хаоса гласит, что небольшие изменения приводят к большим последствиям.

Теория хаоса

В 1970-х годах американский математик и метеоролог Эдвард Лоренц не только открыл хаос (что было событием случайным) но также определил его ключевой механизм, отметив странное свойство повторение (построение траектории с течением времени) любых двух близлежащих точек приводит к их разделению.

По сути, хаос это наука о неожиданностях, о нелинейности и непредсказуемости. В то время как большинство научных областей имеют дело с предположительно предсказуемыми явлениями, такими как гравитация, электричество или химические реакции, теория хаоса являет собой фактическую невозможность предсказания или контроля, например турбулентности, погоды, экономики, состояния мозга и так далее.

Наш мир устроен бесконечно сложно

Эти явления часто описываются с помощью фрактальной математики, которая отражает бесконечную сложность природы. Многие природные объекты обладают фрактальными свойствами, включая облака, деревья и реки, однако многие системы, в которых мы живем, демонстрируют сложное, хаотичное поведение.

Признание хаотической, фрактальной природы нашего мира может подарить нам его новое понимание. Хаос это не просто беспорядок. Он исследует переходы между порядком и беспорядком, которые часто происходят удивительным образом.

Принципы хаоса

Один из принципов хаоса предложенных Лоренцом тот самый эффект бабочки. Если бабочка хлопает крыльями в России, это, возможно, приведет к урагану где-то в Нью-Мексико. Согласна, звучит как полная бессмыслица, но эта связь реальна. Если бы бабочка не взмахнула крыльями в нужной точке пространства/времени, урагана бы не произошло.

Еще один принцип заключается в том, что небольшие изменения в начальных условиях приводят к резкому изменению результатов. В конце-концов наша жизнь является постоянной демонстрацией этого принципа. Кто знает, каковы будут долгосрочные последствия обучения миллионов детей хаосу и фракталам?

Фракталы это бесконечно сложные паттерны, которые создаются путем многократного повторения простого процесса в непрерывном цикле обратной связи. Движимые рекурсией, фракталы представляют собой образы динамических систем картины Хаоса. Геометрически они существуют между нашими привычными измерениями.

На микроуровне все происходит иначе

Важно понимать, что закономерности внутри хаоса скрыты, так как они очень чувствительны к любым, даже самым крошечным изменениям. Это означает, что похожие, но не идентичные ситуации могут привести к совершенно разным результатам. Другой способ при этом гласит: в хаотичном мире последствия могут быть совершенно несоразмерны их причинам. И хотя правила детерминированы, будущее непредсказуемо в долгосрочной перспективе.

Поскольку хаос настолько чувствителен к небольшим изменениям, существует почти бесконечное количество способов, следующих правилам, и нам необходимо знать невероятное количество подробностей о настоящем и прошлом, чтобы точно определить, как будет развиваться мир.

Теория хаоса утверждает, что небольшие изменения могут привести к последствиям. Но одной из центральных концепций теории является невозможность точного предсказания состояния системы.

Фрактал, с математической точки зрения, это, прежде всего, множество с дробной, промежуточной, не целой размерностью.

Это интересно: Можно ли верить прогнозам погоды?

Точно так же мы не можем перепроектировать некоторую часть информации о прошлом, просто зная текущие и даже будущие ситуации. При этом путешествие во времени не помогает восстановить прошлую информацию, так как даже при движении назад во времени хаотическая система все еще в игре и приводит к непредсказуемым последствиям.

И хотя эффект бабочки является классической поэтической метафорой, иллюстрирующей теорию хаоса, хаотическая динамика также проявляется в реальном контексте, включая рост популяции тигров и вращение лун Плутона. Чудеса.

Не забудьте подписаться на наш канал в Яндекс.Дзен там регулярно выходят статьи, которых нет на сайте

Существует ли эффект бабочки?

Итак, поскольку мы не можем знать все начальные условия сложной системы в достаточной (т.е. совершенной) детализации, надеяться предсказать конечную судьбу этой самой системы мы тоже не сможем. Однако результаты исследования в области квантовой физики, проведенное Лос-Аламосской Национальной лаборатории, показали, что так называемый эффект бабочки можно преодолеть в квантовой сфере, чтобы «расшифровать» потерянную информацию, по существу обратив время вспять.

Безусловно, эффект бабочки отлично смотрится в теориях о путешествиях во времени, однако результаты исследования, опубликованного в журнале Physical Review Letters, показали, что никаких доказательств эффекта бабочки в квантовой механике не существует.

Законы квантового мира очень сильно отличаются от тех, что мы можем непосредственно наблюдать

Как пишут авторы научной работы, мысленный эксперимент по «расшифровке» информации с помощью операций, обращающих время вспять, «как ожидается, приведет к тому же эффекту бабочки, что и в знаменитом рассказе Рэя Брэдбери «И грянул гром» путешественник во времени наступает на насекомое в далеком прошлом, но вернувшись назад понимает, что мир полностью изменился.

Больше по теме: Компьютерная симуляция доказала эффекта бабочки не существует

Но как выяснили исследователи квантовая система может эффективно исцелять и даже восстанавливать информацию, которая была зашифрована в прошлом и для этого не нужен хаос и эффект бабочки. С помощью компьютерного моделирования авторы исследования обнаружили, что во время путешествий во времени мир остается прежним, а это значит, что в квантовой механике эффекта бабочки не существует.

Путешествие во времени требует изменения прошлого даже простого добавления путешественника во времени, отмечают исследователи. Более того, понятие хаоса в классической физике и в квантовой механике должно пониматься по-разному.

Термин эффект бабочки появился в 1972 году

Нельзя не отметить и результаты еще одного интересного исследования, которые гласят, что на квантовом уровне путешествия во времени возможны. Подробнее о результатах можно прочитать здесь. И, конечно, подписывайтесь на наш новостной канал в Telegram так вы всегда будете в курсе последних событий из мира науки и высоких технологий!

Подробнее..

Что происходит квантовые компьютеры

08.01.2022 00:08:58 | Автор: admin

Квантовые компьютеры технологии будущего

Нам с вами довелось жить в удивительное время. Не самое спокойное, конечно, но посмотрите, чего добилась наука мы не просто дробим материю на атомы, мы создаем квантовые технологии и даже умеем ими пользоваться. Взять, к примеру, квантовые компьютеры. Эти машины выполняют вычисления на основе вероятности состояния объекта до его измерения — вместо 1 или 0 секунд. Это означает, что они могут обрабатывать экспоненциально больше данных по сравнению с классическими компьютерами, которые выполняют простые логические задачи и операции. Подобные технологии разрабатываются в течение десятилетий и по крайней мере две программы, написанные для квантового компьютера, датированы 90-ми гг.ХХ века. Одна из них раскладывает большие числа на простые множители и тем самым позволяет взломать нынешнее компьютерное шифрование. Вторая программа может осуществлять поиски, требующие квадратный корень от времени, которое затрачивается на них обычными компьютерами.

Квантовые технологии сложная область физики, которая исследует поведение субатомных частиц частиц, которые меньше атомов, основных строительных блоков всей материи во Вселенной.

Поговорим о кубитах

Одной из основных областей, представляющих интерес в рамках квантовой технологии, являются квантовые вычисления. В отличие от классического компьютера, который выполняет вычисления по одному за раз, квантовый компьютер может выполнять множество вычислений одновременно.

Основной единицей информации в квантовых вычислениях является «бит», который представляет одно из двух двоичных значений либо ноль, либо единицу.

По сути, кубит это гибрид слов «квантовый» и «бит». В современных компьютерах и смартфонах биты составляют наименьшую единицу хранения информации. Каждый из них при этом либо содержит значение 0, либо значение один. Но в кубите битом является квантовая частица. И это меняет все.

Квантовый компьютер работает на вероятностном принципе.

Кубит обладает гибкостью для представления либо нуля, либо одного, либо обоих одновременно. Эта способность объекта существовать более чем в одной форме одновременно называется суперпозицией. Однако когда несколько кубитов в компьютере взаимодействуют друг с другом, ситуация усложняется, так как возникает концепция запутанности: множество частиц в квантовой системе связаны и влияют друг на друга.

Разработка квантовых компьютеров позволит добиться научного прорыва в области биологии, химии, медицины и транспорта.

Например, если один кубит представляет ноль, другой кубит, связанный с ним, примет значение единицы, и наоборот это делает измерение каждого кубита зависимым от другого. Поскольку базовые информационные блоки квантовых компьютеров могут представлять все возможности одновременно, теоретически они намного быстрее и мощнее обычных компьютеров, к которым мы привыкли.

Технологии будущего

Недавно физики из Китая запустили квантовый компьютер, которому, по их словам, потребовалась 1 миллисекунда для выполнения задачи, которая заняла бы у обычного компьютера 30 триллионов лет! Все потому, что в квантовых вычислениях операции используют квантовое состояние объекта для создания кубита.

Эти состояния представляют собой неопределенные свойства объекта до того, как они были обнаружены, такие как вращение электрона или поляризация фотона.

Вместо того, чтобы иметь четкое положение, неизмеренные квантовые состояния возникают в смешанной «суперпозиции». Эти суперпозиции могут быть связаны с суперпозициями других объектов, а значит их конечные результаты будут математически связаны, даже если мы еще не знаем, что это такое.

Квантовые компьютеры для вычислений используют такие свойства квантовых систем, как суперпозиция и запутанность.

Вам будет интересно: Может ли квантовая механика объяснить существование пространства-времени?

Как собрать квантовый компьютер?

Итак, для создания функционального квантового компьютера требуется удерживать объект в состоянии суперпозиции достаточно долго, чтобы выполнять на нем различные процессы. К сожалению, как только суперпозиция встречается с материалами, которые являются частью измеряемой системы, она теряет свое промежуточное состояние в так называемой декогеренции.

Выходит, эти устройства должны быть способны защищать квантовые состояния от декогеренции, в то же самое время делая их легко читаемыми.

Квантовые состояния суперпозиции и запутанности чрезвычайно хрупки, и без правильной температуры и условий окружающей среды они быстро теряют свои качества и ведут себя хаотично. На данный момент квантовые компьютеры очень чувствительны: тепло, электромагнитные поля и столкновения с молекулами воздуха могут привести к декогеренции и сбою системы.

Квантовые компьютеры сегодня очень чувствительны

В идеале, квантовые компьютеры должны защищать кубиты от внешних помех, либо физически изолируя их, сохраняя в прохладном состоянии, либо заряжая тщательно контролируемыми импульсами энергии. Дополнительные кубиты необходимы для исправления ошибок, которые проникают в систему.

Потребность в специализированном оборудовании является ключевой причиной того, что только страны, готовые инвестировать большие ресурсы, изучают квантовые вычисления. А так как наука стремительно развивается, рано или поздно физики своего добьются.

В работе 2020 года физики из Китая изложили три области применения квантовых технологий, которые пыталась разработать страна. Так, квантовые датчики могли бы обнаружить подводную лодку, скрывающуюся на глубине сотен метров под океаном, или направлять устройства, которые могли бы работать независимо в течение нескольких месяцев без сигнала GPS.

Технологии будущего уже здесь, осталось немного подождать

А еще квантовые вычисления могут помочь исследователям разрабатывать новые лекарства, моделируя более крупные и сложные молекулы намного быстрее. Нескольких сотен запутанных кубитов было бы достаточно, чтобы представить больше чисел, чем атомов во Вселенной!

Подробнее о новейших открытиях в области квантовой физики можно прочитать здесь.

А еще не забудьте подписаться на наш канал в Telegram, так вы точно не пропустите ничего интересного!

Подробнее..

Категории

Последние комментарии

© 2006-2022, umnikizdes.ru