Русский
Русский
English
Статистика
Реклама

Квантовая физика

Может ли Вселенная осознанно имитировать собственное существование?

19.06.2020 14:01:25 | Автор: admin

Тетраэдры представляюn квазикристаллическую спиновую сеть (QSN) фундаментальную субструктуру пространства-времени

Согласной новой гипотезе, Вселенная имитирует собственное существование в «странной петле». В статье, опубликованной учеными из Института исследований квантовой гравитации, утверждается, что в основе гипотезы лежит теория панпсихизма, согласно которой все в природе одушевлено. Статья опубликована в журнале Entropy и, как пишут авторы работы, призвана объединить понимание квантовой механики с нематериалистической точкой зрения. Иными словами, ученые хотят понять насколько реальны мы и все, что нас окружает. Согласитесь, это как минимум интересный вопрос для современной науки и нашего понимая Вселенной.

Что такое реальность?

Насколько реальна реальность? Что, если все, чем вы являетесь, все, что вы знаете, все люди в вашей жизни, а также все события не существуют физически на самом деле, а являются очень сложной симуляцией? Как в серии мультсериала «Рик и Морти», когда один из героев попал в симуляцию и даже не заметил этого. Наши постоянные читатели знают, что философ Ник Бостром рассмотрел этот вопрос в основополагающей статье «Живем ли мы в компьютерной симуляции?», в которой предполагает, что все наше существование может быть продуктом очень сложных компьютерных моделей (симуляций), которыми управляют продвинутые существа, чью истинную природу мы, возможно, никогда не сможем узнать.

Я не являюсь сторонницей этой идеи, но несмотря на все кажущееся безумие предположения Бострома, мы и правда не знаем что такое реальность. Современная наука пока не в силах познать квантовый мир и понять, например, почему на атомном уровне частицы меняют свое поведение, когда за ними наблюдают. Во времена, когда физики работают над сооружением миссии, способной выяснить, существует ли параллельная вселенная или вселенные, идея Бострома не выглядит чем-то экстраординарным.

А вот новая теория делает шаг вперед что, если нет и продвинутых существ, а все в "реальности" есть самоимитация, которая порождает себя сама из "чистой мысли?"

Кадр из сериала Рик и Морти. Момент, когда Джерри узнал что все это время жил в симуляции

Физическая Вселенная это «странная петля» пишет в работе команда Quantum Gravity Research, базирующегося в Лос-Анджелесе Института теоретической физики, основанного ученым и предпринимателем Клеем Ирвином. Работа отталкивается от гипотезы моделирования Бострома, согласно которой вся реальность это чрезвычайно детализированная компьютерная программа и спрашивают: вместо того, чтобы полагаться на продвинутые формы жизни для создания технологии, необходимой для создания всего в нашем мире, не лучше ли предположить, что сама Вселенная является «ментальной имитацией самой себя»? Эту идею ученые связывают с квантовой механикой, рассматривая вселенную как одну из многих возможных моделей квантовой гравитации.

Один важный аспект, отличающий эту точку зрения от прочих подобных ей, связан с тем, что первоначальная гипотеза Бострома материалистична и рассматривает Вселенную как физическую. Для Бострома мы могли быть просто частью симуляции предков, созданной постлюдьми. Даже сам процесс эволюции может быть просто механизмом, с помощью которого будущие существа испытывают бесчисленные процессы, целенаправленно перемещая людей через уровни биологического и технологического роста. Таким образом, они генерируют предполагаемую информацию или историю нашего мира. В конечном итоге, разницы мы не заметим.

Но откуда берется физическая реальность, которая породила бы симуляцию? Их гипотеза принимает нематериалистический подход, утверждая, что все во Вселенной есть информация, выраженная в виде мысли. Таким образом, Вселенная «самореализуется» в собственное существование, опираясь на лежащие в ее основе алгоритмы и правило, которое исследователи называют «принципом эффективного языка». Согласно этому предложению, симуляция всего сущего лишь одна «великая мысль».

Чтобы всегда быть в крусе послдених научных открытий, подписывайтесь на наш новостной канал в Telegram!

Как возникла могла симуляция возникнуть сама по себе?

Как это ни удивительно, но ответ прост: она всегда была там, считают исследователи, объясняя концепцию «вневременного эмерджентизма». Эта идея гласит, что времени вообще нет. Вместо него существует всеобъемлющая мысль, которая и является нашей реальностью, предлагая встроенное подобие иерархического порядка, полное «под-мыслей», которые простираются вплоть до кротовой норы к базовой математике и фундаментальным частицам. В силу также вступает правило эффективного языка, предполагающее, что люди сами являются такими «эмерджентными под-мыслями» и переживают и находят смысл в мире через другие под-мысли (называемые «кодовыми шагами или действиями») самым экономичным образом (ну и дела).

Мы много не знаем, а значит, должны рассматривать все гипотезы без исключения

В переписке с Big Think физик Дэвид Честер уточнил:

Хотя многие ученые выступают за истинность материализма, мы считаем, что квантовая механика может дать намек на то, что наша реальность является ментальной конструкцией. Недавние достижения в квантовой гравитации, такие как видение пространства-времени, возникающего с помощью голограммы, также являются намеком на то, что пространство-время не является фундаментальным. В некотором смысле ментальная конструкция реальности создает пространство-время, чтобы эффективно понять себя, создавая сеть подсознательных сущностей, которые могут взаимодействовать и исследовать совокупность своих возможностей.

Свою гипотезу ученые связывают с панпсихизмом, который рассматривает все существующее как мысль или сознание, целью существования которого является генерирование смысла или информацию. Если все это трудно понять, авторы предлагают еще одну интересную идею, которая может связать ваш повседневный опыт с этими философскими соображениями. Подумайте о своих мечтах как о собственных личных симуляциях, предлагает команда. Хотя они довольно примитивны (по суперинтеллектуальным стандартам будущего ИИ), сновидения, как правило, обеспечивают лучшее разрешение, чем современное компьютерное моделирование и являются прекрасным примером эволюции человеческого разума.

Конечно, не всем это понравится, но Вселенная и правда может обладать сознанием. По крайней мере, исключить этого мы не можем

Наиболее примечательной является сверхвысокая точность разрешения этих основанных на разуме симуляций и точность физики в них. Они указывают на осознанные сновидения когда сновидец осознает, что находится во сне как на примеры очень точных симуляций, созданных вашим разумом, которые временами невозможно отличить от любой другой реальности. Так что откуда вам знать, пока вы читаете эту статью, что вы не во сне? Выходит, не так уж и трудно представить себе, что чрезвычайно мощный компьютер, который мы сможем создать в недалеком будущем, сможет воспроизвести подобный уровень детализации.

Безусловно, некоторые из идей Клея и его команды в академическом сообществе называют спорными. Но авторы работы считают, что «мы должны критически подумать о сознании и некоторых аспектах философии, которые неудобны для некоторых ученых.» Не могу не согласиться, ведь в науке не бывает авторитетов. А что вы думаете по этому поводу? Ответ будем ждать здесь!

Подробнее..

Что такое Общая теория относительности Эйнштейна?

14.07.2020 00:20:07 | Автор: admin

Общая теория относительности геометрическая теория тяготения, развивающая специальную теорию относительности

Общая теория относительности является основным строительным блоком современной физики. Она объясняет гравитацию, основываясь на способности пространства «изгибаться», или, говоря точнее, связывает силу тяжести с изменяющейся геометрией пространства-времени. Альберт Эйнштейн основал «Общую» теорию относительности (ОТО) в 1915 году, через десять лет после создания «специальной» теории, применив универсальную скорость света и предположив, что законы физики остаются неизменными в любой данной системе отсчета. Но так ли сложна ОТО, как может показаться на первый взгляд?

Как понять Общую теорию относительности?

Общую теорию относительности Эйнштейна можно выразить всего в 12 словах:«пространство-время говорит материи, как двигаться; материя говорит пространству-времени, как изгибаться». Но это краткое описание, сделанное физиком Джоном Уилером, скрывает более сложную и глубокую истину. Помимо квантовой теории, общая теория относительности является одним из двух столпов современной физики нашей рабочей теории гравитации и очень большой теории планет, галактик и Вселенной в целом. Она является продолжением специальной теории относительности Эйнштейна но настолько массивной, что ему потребовалось 10 лет, с 1905 по 1915 год, чтобы перейти от одной к другой.

Как пишет New Scientist, согласно специальной теории относительности (СТО) движение искривляет пространство и время. ОТО Эйнштейна объединила ее с принципом, отмеченным Галилеем более трех столетий назад: падающие объекты ускоряются с одинаковой скоростью независимо от их массы.

Перо и молоток, упавшие с падающей Пизанской башни, ударятся о землю одновременно, если вы не учитываете сопротивление воздуха.

Вслед за Галилеем Исаак Ньютон показал, что это может быть верно только в том случае, если присутствует странное совпадение: инерционная масса, которая количественно определяет сопротивление тела ускорению, всегда должна быть равна гравитационной массе, которая количественно определяет реакцию тела на гравитацию. Нет никакой очевидной причины, почему это должно быть так, но ни один эксперимент никогда не разделял эти две величины.

Точно так же, как он использовал постоянную скорость света для построения специальной теории относительности, Эйнштейн объявил это принципом природы: принципом эквивалентности. Вооружившись этим и новой концепцией пространства и времени как переплетенного «пространства-времени», вы можете построить картину, в которой гравитация является лишь формой ускорения.

Массивные объекты искривляют пространство-время вокруг себя, заставляя предметы ускоряться по направлению к ним.

Хотя гравитация доминирует в больших космических масштабах и вблизи очень больших масс, таких как планеты или звезды, она на самом деле является самой слабой из четырех известных сил природы и единственной, не объясненной квантовой теорией. Квантовая теория и общая теория относительности применяются в разных масштабах. Это мешает понять, что происходило в самые ранние моменты Большого взрыва, например, когда Вселенная была очень маленькой, а сила гравитации огромна. В другой ситуации, когда эти силы сталкиваются у горизонта событий черной дыры, возникают неразрешимые парадоксы.

Например, квантовая механика имеет способы принимать во внимание такие понятия, как бесконечность, но если мы попытаемся сделать то же самое с общей теорией относительности, математика порождает предсказания, которые не имеют смысла.

Некоторые физики возлагают надежду на то, что однажды некая «теория всего» сможет объединить квантовую теорию и общую теорию относительности, хотя такие попытки, как теория струн и теория петлевой квантовой гравитации, до сих пор не принесли никаких результатов. Между тем ОТО Эйнштейна предсказала, что очень плотные скопления массы могут исказить пространство-время настолько, что даже свет не сможет вырваться из него. Теперь мы называем эти объекты «черными дырами», можем фотографировать «горизонт событий», который окружает этих космических монстров, и практически убеждены, что в центре каждой массивной галактики вращается сверхмассивная черная дыра.

Математические уравнения общей теории относительности Эйнштейна, проверенные снова и снова, в настоящее время являются наиболее точным способом предсказания гравитационных взаимодействий, заменив разработанные Исааком Ньютоном за несколько столетий до этого.

Еще больше интересных статей о том, как устроена Вселенная вокруг нас, читайте на нашем канале в Яндекс.Дзен. Подписка позволяет читать статьи, которых нет на сайте.

Но, возможно, самый большой триумф общей теории относительности наступил в 2015 году, когда были открыты гравитационные волны рябь в пространстве-времени, вызванная движением очень массивных объектов. Сигнал о том, что две черные дыры соединились и слились воедино, стал триумфом кропотливой, терпеливой работы, проделанной международной командой исследователей лабораторий LIGO VIRGO. Подробнее о том, как эксперты ищут гравитационные волны сегодня, читайте в увлекательном материале Ильи Хеля. Так или иначе, разработка квантово-физической «версии» общей теории относительности остается постоянной целью современной физики.

Подробнее..

Физики зафиксировали квантовый шум в лаборатории LIGO что нужно знать?

15.07.2020 14:09:23 | Автор: admin

Благодаря работе лабораторий LIGO VIRGO ученым удалось обнаружить гравитационные волны

Исследователи из проекта LIGO продемонстрировали, как сверхтонкая настройка приборов позволяет им раздвигать границы фундаментальных законов физики. Лазерно-интерферометрическая гравитационно-волновая обсерватория (LIGO) обнаруживает гравитационные волны, возникающие в результате катастрофических событий во Вселенной, таких как слияние нейтронных звезд и черных дыр. Эти пространственно-временные колебания позволяют ученым наблюдать гравитационные эффекты в экстремальных условиях и исследовать фундаментальные вопросы о Вселенной и ее истории. Недавно ученые зарегистрировали движение массивного объекта зеркала детектора под действием квантовых эффектов. Но что это означает?

Что такое квантовый шум?

Недавно физикам удалось измерить сдвиг огромного зеркала детектора LIGO, вес которого достигает сорока килограммов. Напомним, что в международную исследовательскую группу LIGO входит около 40 научно-исследовательских институтов, а над анализом данных, поступающих с детектора и других обсерваторий, трудятся более 600 ученых. Основной задачей LIGO является обнаружение и регистрация гравитационных волн космического происхождения, которые впервые были предсказаны Альбертом Эйнштейном в Общей теории относительности (ОТО) в 1916 году.

Как показали результаты исследования, опубликованного в журнале Nature, 40-килограммовые зеркала LIGO могут двигаться в ответ на крошечные квантовые эффекты, называемые квантовым шумом. В физике квантовый шум относится к неопределенности физической величины, что обусловлено его квантовым происхождением. В общем и целом квантовый шум является одним из фундаментальных квантовых законов: принципа неопределенности Гейзенберга, согласно которому некоторые физические величины не могут одновременно иметь абсолютно точные значения.

Улучшение инструментов и приборов LIGO в будущем откроет немало тайн Вселенной

Еще больше интересных статей о том, как устроена Вселенная вокруг нас, читайте на нашем канале в Яндекс.Дзен. Подписка позволяет читать статьи, которых нет на сайте.

Говоря простыми словами, некоторые величины измерить невозможно, так как физические законы этого не позволяют. На практике это означает, что в данных любого измерительного прибора присутствует квантовый шум, который настолько мал, что теряется в более мощных шумах, а еще его нельзя устранить. Однако физикам удалось измерить крошечный сдвиг сорокакилограммового зеркала детектора LIGO. Чтобы лучше понимать происходящее, представьте, что зафиксированный сдвиг в несколько раз меньше атома водорода. Но почему эта фиксированная «квантовая дрожь» важна для современной науки?

Как работает LIGO?

Так как принцип неопределенности Гейзенберга гласит, что с абсолютной точностью измерить пару физических величин нельзя, неопределенность, все же, можно уменьшить в одной из них, одновременно увеличив в другой. Именно так и поступили физики в ходе исследования они уменьшили квантовый шум и проверили, не изменился ли общий шум от всех источников и если да, то как. Для этого они использовали специальный прибор, с помощью которого удалось измерить вклад квантового шума в смещение зеркал LIGO.

Это интересно: Пять фактов, которые мы узнаем, если LIGO обнаружит слияние нейтронных звезд

Напомним, что в ядре детекторов LIGO находятся лазерные интерферометры километрового масштаба, которые измеряют расстояние между 40-килограммовыми подвесными зеркалами с наилучшей точностью, когда-либо достигнутой. Беспрецедентный уровень чувствительности LIGO достигается благодаря самой современной технике, необходимой для подавления вибрационных и тепловых шумов в детекторах. Именно на таких уровнях чувствительности в игру вступает квантовая механика: исследователи использовали давление света на зеркала и количество фотонов в лазерном луче. Важное значение здесь имеет положение зеркал, так как только первая из двух величин оказывает на них влияние.

Проект LIGO был предложен в 1992 году Кипом Торном, Рональдом Древером из Калифорнийского технологического института и Райнером Вайссом из Массачусетского технологического института.

Важно понимать, что законы квантовой механики лежат в основе современных технологий включая компьютер, смартфон и любой электроприбор. Мы знаем, что квантовые законы работают.

Таким образом, исследователям удалось доказать, что квантовый шум LIGO это неопределенность в давлении света. Все вышеперечисленное означает, что на полигоне LIGO физики смогли заглянуть ниже так называемого стандартного квантового предела предела, когда в измерениях используются только естественные квантовые состояния.

В эксперименте использовался неклассический «сжатый свет», который уменьшает квантовые флуктуации лазерного поля. Всего несколько лет назад этот тип квантового поведения был бы слишком слаб, чтобы его можно было наблюдать. Но новые методы измерения позволяют раздвинуть горизонты физики, а будущие усовершенствования и модернизация инструментов позволят добиться улучшенной чувствительности уже имеющихся приборов. Это означает, что в будущем мы сможем создавать гравитационно-волновые технологии, которые позволят более детально проникать в пространство-время и открывать головокружительные тайны Вселенной. Так что нас с вами ждет череда увлекательных научных открытий.

Подробнее..

Почему наша Вселенная такая странная и существуют ли законы физики?

25.08.2020 00:04:08 | Автор: admin

Как хорошо мы знаем Вселенную, чтобы утверждать, что известные законы физики существуют?

Природа может быть разной для разных людей. Природа может быть чудесной. Природа может быть странной. У природы есть законы. Природа продолжает удивлять ученых, которые пытаются эти законы понять. За последние несколько десятилетий научное сообщество пришло к принятию концепции «естественности» это термин, придуманный Эйнштейном, который описывает изящно сложные законы природы. Ученые считают, что если Вселенная естественна, то ее можно объяснить математически. Но если ее природа неестественна, то некоторые законы физики произвольны и кажутся чрезвычайно тонко настроенными, чтобы позволить жизни (как мы ее знаем) возникнуть и существовать. И все же, ученые стремятся к единому описанию реальности. Но современная физика допускает множество различных описаний, многие из которых эквивалентны друг другу и связаны ландшафтом математических возможностей.

Тайны Вселенной

В череде обыденных будней может показаться, что мы знаем о мире и Вселенной достаточно, чтобы утвердительно ответить на вопрос о том, существуют ли все известные законы физики. Однако ученые, изучающие квантовый мир могут с этим не согласиться. Как пишет Quanta Magazine, физики нашли много примеров двух совершенно различных описаний одной и той же физической системы.

Итак, если физические ингредиенты это частицы и силы, то рецепты это математические формулы, кодирующие их взаимодействия. В таком случае, сам процесс приготовления пищи и есть процедура квантования, которая превращает уравнения в вероятности физических явлений. Вот почему квантовые физики задаются вопросом, как разные «рецепты приготовления» приводят к одинаковым результатам.

Еще больше увлекательных статей о том, как устроена наша Вселенная, читайте на нашем канале в Google News

Альберт Эйнштейн, как известно, считал, что, учитывая некоторые общие принципы, существует уникальный способ построить последовательную, функционирующую вселенную. С точки зрения Эйнштейна, если бы мы достаточно глубоко исследовали сущность физики, существовал бы один и только один способ, которым все компоненты материя, излучение, силы, пространство и время сочетались бы вместе, чтобы заставить реальность работать, подобно тому, как уникально сочетаются шестеренки, пружины, циферблаты и колесики механических часов.

Физика элементарных частиц

Современная Стандартная модель физики элементарных частиц действительно представляет собой плотно сконструированный механизм, состоящий всего из нескольких компонентов. Однако вместо того, чтобы быть уникальной, Вселенная кажется одним из бесконечного множества возможных миров. Мы понятия не имеем, почему именно эта комбинация частиц и сил лежит в основе структуры природы.

Возможно, мы живем в Мультивселенной

Кроме того, стандартная модель содержит 19 констант природы такие числа, как масса и заряд электрона, которые должны быть измерены в экспериментах. Значения этих «свободных параметров», по-видимому, не имеют более глубокого смысла.

Если наш мир всего лишь один из многих, то как мы можем существовать одновременно с альтернативными вселенными? Нынешнюю точку зрения можно рассматривать как полярную противоположность эйнштейновской мечте об уникальном космосе. Современные физики охватывают огромное пространство возможностей и пытаются понять его всеобъемлющую логику и взаимосвязь. Из золотоискателей они превратились в географов и геологов, детально описывающих ландшафт и изучающих силы, которые его сформировали.

Вам будет интересно: Почему физики считают, что мы живем в Мультивселенной?

Теория струн

Теория струн стала переломным моментом для современной физики. На данный момент она является единственной теорией, ближе всех подобравшейся к той самой «теории всего» мечте Альберта Энйштена, способную описать все частицы и силы, включая гравитацию, а также подчиняясь строгим логическим правилам квантовой механики и теории относительности.

Хорошей новостью во всей этой истории является то, что у теории струн нет циферблата (как у механических часов). Не имеет смысла спрашивать, какая теория струн описывает нашу Вселенную, потому что существует только одна. Отсутствие каких-либо дополнительных признаков приводит ученых к выводу о том, что все числа в природе должны определяться самой физикой. Они не являются «константами природы», а лишь переменными, фиксируемыми уравнениями (возможно, неразрешимо сложными).

Однако важно понимать, что существует сложное, огромное количество решений теории струн. В физике это не является чем-то необычным. Мы традиционно различаем фундаментальные законы, заданные математическими уравнениями и решения этих уравнений. Как правило, существует всего несколько законов, но бесконечное число решений. Возьмем законы Ньютона. Они четки и элегантны, но описывают невероятно широкий спектр явлений, от падающего яблока до орбиты Луны.

Если вы знаете начальные условия конкретной системы, то сила этих законов позволяет решать уравнения и предсказывать, что произойдет дальше. Мы не ожидаем и не требуем априори уникального решения, которое описывает все.

В теории струн некоторые особенности физики, которые мы обычно рассматриваем как законы природы такие как конкретные частицы и силы, на самом деле являются решениями. Они определяются формой и размером скрытых дополнительных измерений. Пространство всех этих решений часто называют «ландшафтом», но это преуменьшение. Даже самые впечатляющие горные пейзажи бледнеют в сравнении с необъятностью этого пространства.

Ландшафт Вселенной

Но как ученые изучают обширный ландшафт физических моделей Вселенной, которые легко могут иметь сотни измерений? Чтобы это понять, давайте представим себе ландшафт как в значительной степени неразвитую пустыню, большая часть которой скрыта под толстыми слоями неразрешимой сложности. Только на самых окраинах мы находим пригодные для жизни места. Здесь мы находим основные модели, которые полностью понимаем. Они не имеют большой ценности для описания реального мира, но служат удобной отправной точкой для изучения местных окрестностей.

Возможно, законов физики не существует

Хорошим примером может служить теория квантовой электродинамики (КТП), описывающая взаимодействие материи и света. Эта модель имеет единственный параметр, называемый константой тонкой структуры , которая измеряет силу силы между двумя электронами. В теории квантовой электродинамики все процессы можно рассматривать как возникающие из элементарных взаимодействий. Например, силу отталкивания между двумя электронами можно представить в виде обмена фотонами. КТП просит нас рассмотреть все возможные способы, которыми два электрона могли бы обмениваться фотоном, что на практике означало бы, что физики должны решить сложнейшую задачу, с бесконечным множеством решений.

Чтобы всегда быть в курсе последних новостой из мира науки и высоких технологий, подписывайтесь на наш канал в Telegram

Почему все это так волнительно для физики? Прежде всего, вывод о том, что многие, если не все, модели являются частью одного огромного взаимосвязанного пространства, является одним из самых удивительных результатов современной квантовой физики. Это изменение перспективы, достойное термина «сдвиг парадигмы». Он говорит нам, что вместо того, чтобы исследовать архипелаг из отдельных островов, мы обнаружили один огромный континент.

В некотором смысле, изучая одну модель достаточно глубоко, мы можем изучить их все. Мы можем исследовать, как эти модели связаны, освещая их общие структуры. Важно подчеркнуть, что это явление в значительной степени не зависит от того, описывает ли теория струн реальный мир или нет. Это неотъемлемое свойство квантовой физики, которое останется здесь, какой бы ни оказалась будущая теория всего.

Подробнее..

Шкала Ландау умнейшие физики в истории человечества

03.10.2020 14:05:46 | Автор: admin

Сольвеевские конгрессы серия международных конференций по обсуждению фундаментальных проблем физики и химии, проводимая в Брюсселе международными Сольвеевскими институтами физики и химии с 1911 года. На фото участники пятого Солвеевского конгресса слева направо нижний ряд: Ирвинг Ленгмюр (Нобелевская премия по химии, 1932 далее просто НПХ), Макс Планк (НПФ-1918), Мария Кюри (НПФ1903, НПХ-1911), Хенрик Лоренц (НПФ-1902), Альберт Эйнштейн (НПФ-1921), Поль Ланжевен, Шарль Гюи, Чарльз Вильсон (НПФ-1927), Оуэн Ричардсон (НПФ-1928). Средний ряд: Петер Дебай (НПХ-1936), Мартин Кнудсен, Уильям Брэгг (НПФ-1925), Хендрик Крамерс, Поль Дирак (НПФ-1933), Артур Комптон (НПФ-1927), Луи де Бройль (НПФ-1929), Макс Борн (НПФ-1954), Нильс Бор (НПФ-1922). Верхний ряд: Огюст Пикар (без нобелевки, зато с изобретением батискафа Трест, спустившегося на дно Мариинской впадины), Эмиль Анрио, Пауль Эренферст, Эдуард Герцен, Теофил де Дондер, Эрвин Шрёдингер (НПФ-1933), Жюль Эмиль Вершафельт, Вольфганг Паули (НПФ-1945), Вернер Гейзенберг (НПФ-1932), Ральф Фаулер, Леон Бриллюэн.

Лауреат Нобелевской премии советский физик Лев Ландау использовал логарифмическую шкалу для ранжирования лучших физиков XX века по их вкладу в науку. Лев Ландау (1908-1968) был одним из лучших физиков Советского Союза, внесший свой вклад в ядерную теорию, квантовую теорию поля и, среди прочих, астрофизику. В 1962 году он получил Нобелевскую премию по физике за разработку математической теории сверхтекучести. Ландау также написал великолепный учебник по физике, обучая целые поколения ученых. Блестящий ум, Ландау любил классифицировать все в своей жизни он оценивал людей по их интеллекту, красоте (физик известен своей любовью к блондинкам), вкладу в науку, тому, как они одевались и даже как разговаривали. Из этой статьи вы узнаете, кого выдающийся советский ученый считал лучшими физиками в истории человечества.

Сверхтекучесть способность вещества в особом состоянии (квантовой жидкости), возникающем при температурах, близких к абсолютному нулю, протекать через узкие щели и капилляры без трения.

Шкала Ландау

Одна из самых известных классификаций Ландау это его рейтинг величайших физиков ХХ века. Эта шкала логарифмическая, то есть вклад ученых, отнесенных к первому классу, в десять раз больше, чем вклад физиков, отнесенных ко второму классу, и так далее. Другими словами, чем больше число, тем меньший вклад, по мнению Ландау, внес тот или иной физик в науку.

Альберт Эйнштейн Ранг 0,5

Эйнштейн, создатель Общей теории относительности, по мнению советского ученого, принадлежит к своему собственному классу. Ландау считал себя величайшим умом среди весьма впечатляющей группы ученых, которые переосмыслили современную физику. Ландау, однако, считал, что если бы этот список был расширен до ученых предыдущих столетий, Исаак Ньютон отец классической физики, также присоединился бы к Эйнштейну, занимая почетную первую строчку в этой логарифмической шкале.

физик-теоретик, один из основателей современной теоретической физики

Вам будет интересно: Почему квантовая физика сродни магии?

Ранг 1

Группа в этом классе самых умных физиков включала лучшие умы, которые разработали теорию квантовой механики.

Вернер Гейзенберг (1901 — 1976) — немецкий физик-теоретик, получивший известность в поп-культуре благодаря альтер-эго Уолтера Уайта в фильме «Во все тяжкие». Он известен принципом неопределенности Гейзенберга, и его Нобелевская премия 1932 года категорически утверждает, что это было не что иное, как «создание квантовой механики».

Немецкий физик-теоретик, один из создателей квантовой механики, лауреат Нобелевской премии по физике (1932), член ряда академий и научных обществ мира.

Эрвин Шредингер (1887 — 1961) — австрийско-ирландский физик, подаривший нам печально известный мысленный эксперимент «кошка Шредингера» и других магов разума из квантовой механики. Уравнение Шредингера нобелевского лауреата вычисляет волновую функцию системы и то, как она изменяется с течением времени.

Эрвин Шрёдингер один из основоположников квантовой механики. Его уравнение волновой функции стало образцом проявления нестандартного мышления при изучении проблем микромира.

Еще больше увлекательных статей о выдающихся ученых и последних научных открытиях читайте на нашем канале в Google News

Поль Дирак (1902-1984) еще один гигант квантовой механики, этот английский физик-теоретик разделил Нобелевскую премию 1933 года с Эрвином Шредингером «за открытие новых продуктивных форм атомной теории.»

Нильс Бор (1885 — 1962) датский физик, который сделал фундаментальные дополнения к тому, что мы знаем об атомной структуре и квантовой теории, что привело к его Нобелевской премии по физике 1922 года.

Шатьендранат Бозе (1894 — 1974) индийский математик и физик, известен своими работами по квантовой механике. Один из создателей квантовой статистики, теории конденсата Бозе Эйнштейна. Бозонные частицы названы в его честь.

Шатьендранат один из членов-основателей (1935)[6] Индийской национальной академии наук

Юджин Вигнер (1902 — 1995) — венгерско-американский физик-теоретик, получивший в 1963 году Нобелевскую премию по физике за работы по теории атомного ядра и элементарных частиц. Как известно, он принял участие во встрече с Лео Силардом и Альбертом Эйнштейном, которая привела к написанию ими письма президенту Франклину Д. Рузвельту, результатом которого стало создание Манхэттенского проекта.

Луи де Бройль (1892-1987) — французский теоретик, внесший ключевой вклад в квантовую теорию. Он предложил волновую природу электронов, предположив, что вся материя обладает волновыми свойствами пример концепции корпускулярно-волнового дуализма, Центральной в теории квантовой механики.

Энрико Ферми (1901 — 1954) — американский физик, которого называют «архитектором ядерного века», а также «архитектором атомной бомбы». Он также создал первый в мире ядерный реактор и получил Нобелевскую премию по физике 1938 года за работу по индуцированной радиоактивности и за открытие трансурановых элементов.

Итальнский физик Энрико Ферми один из отцов-основателей атомной бомбы

Если вам интересны новости науки и технологий, подпишитесь на наш канал в Яндекс.Дзен. Там вы найдете материалы, которые не были опубликованы на сайте!

Вольфганг Паули (1900-1958) — австрийский теоретик-теоретик, известный как один из пионеров квантовой физики. В 1945 году он получил Нобелевскую премию по физике за открытие нового закона природы принципа исключения (он же принцип Паули) и развитие теории спина.

Макс Планк (1858-1947) — немецкий физик-теоретик, получивший в 1918 году Нобелевскую премию по физике за кванты энергии. Он был создателем квантовой теории, физики атомных и субатомных процессов.

Ранг 2.5

Ландау оставил после себя множество достижений это и многотомные научные труды по физике, и сотни метких афоризмов, и знаменитая теория счастья.

Ранг 2.5 так Ландау первоначально оценивал себя. Эта скромность вызвана тем, что Ландау полагал, что не произвел никаких фундаментальных достижений. Позже, по мере роста собственных достижений советский ученый повысил свой ранг до 1,5.

Подробнее..

Шкала Ландау умнейшие физики ХХ века

03.10.2020 20:01:59 | Автор: admin

Сольвеевские конгрессы серия международных конференций по обсуждению фундаментальных проблем физики и химии, проводимая в Брюсселе международными Сольвеевскими институтами физики и химии с 1911 года. На фото участники пятого Солвеевского конгресса слева направо нижний ряд: Ирвинг Ленгмюр (Нобелевская премия по химии, 1932 далее просто НПХ), Макс Планк (НПФ-1918), Мария Кюри (НПФ1903, НПХ-1911), Хенрик Лоренц (НПФ-1902), Альберт Эйнштейн (НПФ-1921), Поль Ланжевен, Шарль Гюи, Чарльз Вильсон (НПФ-1927), Оуэн Ричардсон (НПФ-1928). Средний ряд: Петер Дебай (НПХ-1936), Мартин Кнудсен, Уильям Брэгг (НПФ-1925), Хендрик Крамерс, Поль Дирак (НПФ-1933), Артур Комптон (НПФ-1927), Луи де Бройль (НПФ-1929), Макс Борн (НПФ-1954), Нильс Бор (НПФ-1922). Верхний ряд: Огюст Пикар (без нобелевки, зато с изобретением батискафа Трест, спустившегося на дно Мариинской впадины), Эмиль Анрио, Пауль Эренферст, Эдуард Герцен, Теофил де Дондер, Эрвин Шрёдингер (НПФ-1933), Жюль Эмиль Вершафельт, Вольфганг Паули (НПФ-1945), Вернер Гейзенберг (НПФ-1932), Ральф Фаулер, Леон Бриллюэн.

Лауреат Нобелевской премии советский физик Лев Ландау использовал логарифмическую шкалу для ранжирования лучших физиков XX века по их вкладу в науку. Лев Ландау (1908-1968) был одним из лучших физиков Советского Союза, внесший свой вклад в ядерную теорию, квантовую теорию поля и, среди прочих, астрофизику. В 1962 году он получил Нобелевскую премию по физике за разработку математической теории сверхтекучести. Ландау также написал великолепный учебник по физике, обучая целые поколения ученых. Блестящий ум, Ландау любил классифицировать все в своей жизни он оценивал людей по их интеллекту, красоте (физик известен своей любовью к блондинкам), вкладу в науку, тому, как они одевались и даже как разговаривали. Из этой статьи вы узнаете, кого выдающийся советский ученый считал лучшими физиками в истории человечества.

Сверхтекучесть способность вещества в особом состоянии (квантовой жидкости), возникающем при температурах, близких к абсолютному нулю, протекать через узкие щели и капилляры без трения.

Шкала Ландау

Одна из самых известных классификаций Ландау это его рейтинг величайших физиков ХХ века. Эта шкала логарифмическая, то есть вклад ученых, отнесенных к первому классу, в десять раз больше, чем вклад физиков, отнесенных ко второму классу, и так далее. Другими словами, чем больше число, тем меньший вклад, по мнению Ландау, внес тот или иной физик в науку.

Альберт Эйнштейн Ранг 0,5

Эйнштейн, создатель Общей теории относительности, по мнению советского ученого, принадлежит к своему собственному классу. Ландау считал себя величайшим умом среди весьма впечатляющей группы ученых, которые переосмыслили современную физику. Ландау, однако, считал, что если бы этот список был расширен до ученых предыдущих столетий, Исаак Ньютон отец классической физики, также присоединился бы к Эйнштейну, занимая почетную первую строчку в этой логарифмической шкале.

физик-теоретик, один из основателей современной теоретической физики

Вам будет интересно: Почему квантовая физика сродни магии?

Ранг 1

Группа в этом классе самых умных физиков включала лучшие умы, которые разработали теорию квантовой механики.

Вернер Гейзенберг (1901 — 1976) — немецкий физик-теоретик, получивший известность в поп-культуре благодаря альтер-эго Уолтера Уайта в фильме «Во все тяжкие». Он известен принципом неопределенности Гейзенберга, и его Нобелевская премия 1932 года категорически утверждает, что это было не что иное, как «создание квантовой механики».

Немецкий физик-теоретик, один из создателей квантовой механики, лауреат Нобелевской премии по физике (1932), член ряда академий и научных обществ мира.

Эрвин Шредингер (1887 — 1961) — австрийско-ирландский физик, подаривший нам печально известный мысленный эксперимент «кошка Шредингера» и других магов разума из квантовой механики. Уравнение Шредингера нобелевского лауреата вычисляет волновую функцию системы и то, как она изменяется с течением времени.

Эрвин Шрёдингер один из основоположников квантовой механики. Его уравнение волновой функции стало образцом проявления нестандартного мышления при изучении проблем микромира.

Еще больше увлекательных статей о выдающихся ученых и последних научных открытиях читайте на нашем канале в Google News

Поль Дирак (1902-1984) еще один гигант квантовой механики, этот английский физик-теоретик разделил Нобелевскую премию 1933 года с Эрвином Шредингером «за открытие новых продуктивных форм атомной теории.»

Нильс Бор (1885 — 1962) датский физик, который сделал фундаментальные дополнения к тому, что мы знаем об атомной структуре и квантовой теории, что привело к его Нобелевской премии по физике 1922 года.

Шатьендранат Бозе (1894 — 1974) индийский математик и физик, известен своими работами по квантовой механике. Один из создателей квантовой статистики, теории конденсата Бозе Эйнштейна. Бозонные частицы названы в его честь.

Шатьендранат один из членов-основателей (1935)[6] Индийской национальной академии наук

Юджин Вигнер (1902 — 1995) — венгерско-американский физик-теоретик, получивший в 1963 году Нобелевскую премию по физике за работы по теории атомного ядра и элементарных частиц. Как известно, он принял участие во встрече с Лео Силардом и Альбертом Эйнштейном, которая привела к написанию ими письма президенту Франклину Д. Рузвельту, результатом которого стало создание Манхэттенского проекта.

Луи де Бройль (1892-1987) — французский теоретик, внесший ключевой вклад в квантовую теорию. Он предложил волновую природу электронов, предположив, что вся материя обладает волновыми свойствами пример концепции корпускулярно-волнового дуализма, Центральной в теории квантовой механики.

Энрико Ферми (1901 — 1954) — американский физик, которого называют «архитектором ядерного века», а также «архитектором атомной бомбы». Он также создал первый в мире ядерный реактор и получил Нобелевскую премию по физике 1938 года за работу по индуцированной радиоактивности и за открытие трансурановых элементов.

Итальнский физик Энрико Ферми один из отцов-основателей атомной бомбы

Если вам интересны новости науки и технологий, подпишитесь на наш канал в Яндекс.Дзен. Там вы найдете материалы, которые не были опубликованы на сайте!

Вольфганг Паули (1900-1958) — австрийский теоретик-теоретик, известный как один из пионеров квантовой физики. В 1945 году он получил Нобелевскую премию по физике за открытие нового закона природы принципа исключения (он же принцип Паули) и развитие теории спина.

Макс Планк (1858-1947) — немецкий физик-теоретик, получивший в 1918 году Нобелевскую премию по физике за кванты энергии. Он был создателем квантовой теории, физики атомных и субатомных процессов.

Ранг 2.5

Ландау оставил после себя множество достижений это и многотомные научные труды по физике, и сотни метких афоризмов, и знаменитая теория счастья.

Ранг 2.5 так Ландау первоначально оценивал себя. Эта скромность вызвана тем, что Ландау полагал, что не произвел никаких фундаментальных достижений. Позже, по мере роста собственных достижений советский ученый повысил свой ранг до 1,5.

Подробнее..

Тайны квантовой механики что такое квантовая запутанность?

29.10.2020 02:01:32 | Автор: admin

Если нагреть газ в пробирке и посмотреть на исходящий от него свет через призму, вы увидите непересекающиеся вертикальные линии

Около 100 лет назад ученые впервые задумались о природе некоторых необычных свойств света. Например, света, исходящего от газов, когда их нагревают в пробирке. Если посмотреть на этот свет сквозь призму, можно заметить кое-что необычное. Не спектр, в котором цвета плавно переходят один в другой, отражаясь в хрустальном бокале, а отчетливые линии, цвета которых не смешиваются, как в радуге. Речь идет о вертикальных лучах света, похожих на карандаши каждый своего цвета. Однако объяснить столь странное свойство света ученые не могли. Поиски ответов безуспешно продолжались, пока физик Нильс Бор в начале ХХ века не выдвинул самую невероятную и фантастическую гипотезу. Бор был убежден, что разгадка отчетливых линий кроется в самом сердце материи структуре атома.

Фантастическая гипотеза

По мнению ученого атомы напоминают крошечные модели Солнечной системы, так как электроны вращаются вокруг ядра, подобно планетам. Но электроны, в отличие от планет, двигаются по одной определенной орбите и ни по какой другой. Бор утверждал, что когда атом нагревается, электроны приходят в движение и перескакивают с одной орбиты на другую. При этом, каждый скачок сопровождается выбросом энергии в форме света с определенной длиной волны. Вот откуда взялись те странные вертикальные линии и понятие «квантовый скачок».

В документальном фильме National Geographic о квантовой теории, физик Брайан Грин рассказывает об удивительных свойствах квантового скачка, которые заключаются в том, что электрон перемещается с одной орбиты сразу на другую, будто бы не пересекая пространство между ними. Как если бы Земля в одно мгновенье поменялась орбитами с Марсом или Юпитером. Бор считал, что из-за странных свойств электронов в атоме, они излучают энергию определенными, неделимыми порциями, которые называются кванты. Именно поэтому электроны могут двигаться строго по определенным орбитам и могут находиться либо в одной точке, либо в другой, но никак не посередине. В повседневной жизни мы не сталкиваемся ни с чем подобным.

Если бы бейсбольный мяч оказался в двух местах одновременно, мы могли бы поверить, что нас обманывает волшебник. Но в квантовой механике наличие частицы в двух местах одновременно это именно то, что заставляет нас считать эксперимент истинным.

При нагреве атомов электроны начинают перескакивать с одной орбиты на другую.

Каким бы невероятным ни казалось предположение Бора, физики довольно быстро нашли большое количество доказательств в пользу его теории электроны действительно ведут себя по совершенно иным законам, нежели планеты Солнечной системы или шарики для пинг-понга. Открытие Бора и его коллег, однако, противоречило общеизвестным законам физики и вскоре привело к столкновению с идеями, высказанными Альбертом Эйнштейном.

Квантовая запутанность

Эйнштейн не мог смириться с неопределенностью Вселенной, вытекающей из квантовой механики. Физик считал, что объект существует не только когда за ним наблюдают (как утверждал Нильс Бор), но и все остальное время. Ученый писал: «Мне хочется верить, что Луна светит даже когда я на нее не смотрю.» Сама мысль о том, что реальность Вселенной определяется когда мы открываем и закрываем глаза казалась ему немыслимой. По мнению Эйнштейна квантовой теории не хватало чего-то, что описало бы все свойства частиц, в том числе их местонахождение даже в тот момент, когда за ними не наблюдают. И в 1935 году Эйнштейну показалось, что он нашел слабое место квантовой механики. Это было невероятно странное явление, противоречащее всем логическим представлениям о Вселенной квантовая запутанность.

Квантовая запутанность это теоретическое предположение вытекающее из уравнений квантовой механики, согласно которому две частицы могут запутаться, если находятся довольно близко друг к другу. Их свойства при этом становятся взаимосвязанными.

Но даже если разделить эти частицы и отправить в разные концы света, как предлагает квантовая механика, они все равно могут остаться запутанными и неразрывно связанными. Эйнштейну такая связь между частицами казалась невозможной, он так ее и назвал «сверхъестественная связь на расстоянии». Ученый допускал, что запутанные частицы могут существовать, но считал, что никакой «сверхъестественной связи на расстоянии» нет. Напротив, все предопределено задолго до момента измерения.

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.

Нильс Бор, в свою очередь, полагался на уравнения, доказывающие, что частицы ведут себя как два колеса, которые могут мгновенно связать случайные результаты своего вращения, даже находясь на огромном расстоянии друг от друга. Так кто же прав?

Определить, действительно ли между запутанными частицами существует «сверхъестественная связь» как между вращающимися колесами, или же никакой связи нет и свойства частиц предопределены заранее, как в случае с парой перчаток, удалось физику Джону Белл. С помощью сложных математических вычислений Белл показал, что если сверхъестественной связи нет, то квантовая механика неверна. Однако физик-теоретик также доказал, что вопрос можно решить, построив машину, которая создавала и сравнивала бы много пар запутанных частиц.

Основываясь на инструкциях Белла физик, специалист по квантовой механике Джон Клаузер собрал машину, способную проделывать эту работу. Машина Клаузера могла измерять тысячи пар запутанных частиц и сравнивать их по очень многим параметрам. Полученные результаты заставили ученого думать, что он допустил ошибку. Вскоре французский физик Ален Аспе подобрался к самой сути спора Эйнштейна и Бора.

Ален Аспе французский физик, специалист по квантовой оптике, теории скрытых параметров и квантовой запутанности.

В опыте Аспе измерение одной частицы могло прямо повлиять на другую только в случае, если сигнал от первой частицы ко второй прошел бы со скоростью, превышающей скорость света. Что, как мы знаем, невозможно. Таким образом оставалось только одной объяснение сверхъестественная связь. Более того, проведенные эксперименты доказали, что математическая основа квантовой механики верна.

Запутанность квантовых состояний это реальность.

Выходит, квантовые частицы могут быть связаны несмотря на огромные расстояния, а измерение одной частицы действительно может повлиять на ее далекую пару, как если бы пространства между ними никогда не существовало. Но ответить на вопрос о том как работает эта связь сегодня не может никто.

Квантовая запутанность частиц также не исключает того факта, что когда-нибудь телепортация станет реальностью. Так, ученые уже сегодня телепортируют сотни частиц, о чем подробнее писала моя коллега Дарья Елецкая. А как вы думаете, удастся ли ученым создать единую теорию квантовой гравитации? Ответ будем ждать в комментариях к этой статье, а также в нашем Telegram-чате.

Подробнее..

Может ли квантовая механика объяснить существование пространства-времени?

04.11.2020 22:18:48 | Автор: admin

Ученые ищут ответ на вопрос о том из чего состоит пространство-время уже много лет, но пока безуспешно

Квантовая механика странная. Для нас, существ, не способных видеть микромир не вооруженным глазом, представить себе как все устроено на уровне атомов довольно сложно. Между тем, согласно атомной теории, все во Вселенной состоит из мельчайших частиц атомов, скрепленных друг с другом электрическими и ядерными силами. Физические эксперименты, проведенные в ХХ веке показали, что атомы можно дробить на еще более мелкие, субатомные частицы. В 1911 году британский физик Эрнест Резерфорд провел ряд экспериментов и пришел к выводу, что атом похож на Солнечную систему, только по орбитам вместо планет вокруг него вращаются электроны. Два года спустя, взяв за основу модель Резерфорда, физик Нильс Бор изобрел первую квантовую теорию атома и в этой области теоретической физики все стало еще сложнее. Но если квантовая механика объясняет как взаимодействуют между собой мельчайшие частицы, может ли она объяснить существование пространства-времени?

Что такое пространство-время?

Уверена, большинство из нас воспринимают пространственно-временной континуум как нечто, само собой разумеющееся. И в этом нет ничего удивительного, ведь не каждый день мы размышляем над чем-то подобным. Но если хорошенько задуматься, то окажется, что ответить на вопрос о том, что представляет собой пространство-время не так уж просто.

Начнем с того, что в соотвествии с теорией относительности (ОТО) Эйнштейна, Вселенная имеет три пространственных измерения и одно временное измерение. При этом все четыре измерения органически связаны в единое целое, являясь почти равноправными и в определенных рамках и условиях способными переходить друг в друга. В свою очередь пространственно-временной континуум или пространство-время это физическая модель, дополняющая пространство временным измерением.

Пространство-время непрерывно.

В рамках общей теории относительности пространство-время также имеет единую динамическую природу, а его взаимодействие со всеми остальными физическими объектами и есть гравитация.

В рамках ОТО теория гравитации и есть теория пространства-времени, которое не является плоским и способно менять свою кривизну.

Из ОТО также следует, что гравитация является результатом массы, такой как планета или звезда, искажающая геометрию пространства-времени. Космический аппарат NASA Gravity Probe, запущенный в 2004 году, точно измерил, насколько гравитация Земли искривляет пространство-время вокруг нее, в конечном итоге подтвердив расчеты Эйнштейна. Но откуда взялось пространство-время? Ответ, как это ни странно, может скрывать в себе квантовая механика.

Квантовая механика и теория гравитации

Как пишет портал Astronomy.com, сегодня физики стоят на пороге революции, которая может привести к пересмотру всего что мы знаем о пространстве-времени и, возможно, к объяснению того, почему квантовая механика кажется такой странной.

«Пространство-время и гравитация должны в конечном итоге возникнуть из чего-то другого», пишет физик Брайан Свингл из Университета Мэриленда в статье, опубликованной в журнале Annual Review of Condensed Matter Physics. Иначе трудно понять, как гравитация Эйнштейна и математика квантовой механики могут примирить их давнюю несовместимость.

Квантовая механика противоречит ОТО

Взгляд Эйнштейна на гравитацию как проявление геометрии пространства-времени был чрезвычайно успешным. Но то же самое относится и к квантовой механике, которая с безошибочной точностью описывает махинации материи и энергии на атомном уровне. Однако попытки найти математическое решение, которое совместило бы квантовую странность с геометрической гравитацией, наталкивались на серьезные технические и концептуальные препятствия.

Хотите всегда быть в курсе последних новостей из мира популярной науки и высоких технологий? Подписывайтесь на наш новостной канал в Google News чтобы не пропустить ничего интересного.

По крайней мере, так было долгое время при попытках понять обычное пространство-время. Возможный ответ пришел из теоретического изучения альтернативных геометрий пространства-времени, мыслимых в принципе, но обладающих необычными свойствами. Одна из таких альтернатив известна как антидеситтеровское пространство, которое имеет тенденцию сжиматься само по себе, а не расширяться, как это делает Вселенная. Для жизни, безусловно, это было бы не самое приятное место. Но как лаборатория для изучения теорий квантовой гравитации, оно может многое предложить и даже стать ключом к квантовым процессам, которые могут быть ответственны за создание пространства-времени.

Что такое антидеситтеровское пространство?

Исследования антидеситтеровское пространства предполагают, например, что математика, описывающая гравитацию (то есть геометрию пространства-времени), может быть эквивалентна математике квантовой физики в пространстве с одним меньшим измерением.

Представьте себе голограмму плоскую двумерную поверхность, которая включает в себя трехмерное изображение. Подобным же образом, возможно, четырехмерная геометрия пространства-времени может быть закодирована в математике квантовой физики, работающей в трехмерном пространстве. Или, может быть, нужно больше измерений а вот сколько измерений требуется, являются частью проблемы, которую нужно решить.

Квантовая запутанность одна из сложнейших для понимания научных теорий

Во всяком случае, исследования в этом направлении открыли удивительную возможность: само пространство-время может быть порождено квантовой физикой, в частности загадочным явлением, известным как квантовая запутанность. Подробно о том, что представляет собой квантовая запутанность я рассказывала в этой статье.

Если попробовать объяснить более-менее простыми словами, то квантовая запутанность это сверхъестественная связь между частицами, разделенными огромными расстояниями. Испускаемые из общего источника, такие частицы остаются запутанными независимо от того, как далеко они друг от друга находятся. Если вы измерите свойство (например, спин) одной частицы, то узнаете, каким будет результат измерения спина другой частицы. Но до измерения эти свойства еще не определены, что противоречит здравому смыслу и подтверждается многими экспериментами. Кажется, что измерение в одном месте определяет, каким будет измерение в другом отдаленном месте.

Вам будет интересно: Почему квантовая физика сродни магии?

Энергичные усилия нескольких физиков подарили миру теоретические доказательства того, что сети запутанных квантовых состояний плетут ткань пространства-времени. Эти квантовые состояния часто описываются как «кубиты» биты квантовой информации. Запутанные кубиты создают сети с геометрией в пространстве с дополнительным измерением, выходящим за пределы числа измерений, в которых находятся кубиты. Таким образом, квантовую физику кубитов можно приравнять к геометрии пространства с дополнительным измерением.

Примечательно, что геометрия, созданная запутанными кубитами, может очень хорошо подчиняться уравнениям из общей теории относительности Эйнштейна, которые описывают движение под действием гравитации по крайней мере, последние исследования указывают в этом направлении.

Подводя итог отмечу, что никто точно не знает, какие квантовые процессы в реальном мире ответственны за соткание ткани пространства-времени. Возможно, некоторые допущения, сделанные в уже имеющихся расчетах, окажутся ошибочными. Но вполне возможно, что физика стоит на пороге проникновения в основы природы глубже, чем когда-либо. В существование, содержащее ранее неизвестные измерения пространства и времени.

Подробнее..

Существуют ли доказательства того, что мы живем в Мультивселенной?

30.12.2020 16:10:03 | Автор: admin

Если параллельные реальности существуют, то как сильно отличаются от нашей?

Как думаете, существует ли параллельная вселенная? Или их много? Несмотря на то, что разговоры о параллельных мирах излюбленная тема научных фантастов, теоретическая физика допускает их существование. Так, выдающийся физик-теоретик, легенда космологии Стивен Хокинг считал, что попасть в иную реальность можно сквозь черную дыру. Еще один известный ученый Митио Каку предлагает несколько иной взгляд на Мультивселенную — с точки зрения квантовой механики, согласно законам которой одна и та же частица может существовать в двух местах одновременно. Более того, Каку отмечает, что все больше ученых сегодня не верят в существование одной-единственной Вселенной, считая подобную точку зрения лишь одной из многих теорий, способных объяснить устройство нашего мира. Но есть ли хоть малейшие доказательства существования множества миров или наоборот, их отсутствия? Давайте разбираться.

Другой мир

Хочу сразу предупредить читателя — все разговоры о параллельных мирах так или иначе упираются в законы, описывающие как элементарные частицы (протоны, фотоны, электроны, кварки и пр.) взаимодействуют между собой. А все что касается квантовой физики, и я не преувеличиваю, очень и очень сложно. Причем иногда до такой степени, что сами ученые открыто признаются в том, что не понимают ее. Но если умнейшие представители рода человеческого не могут с уверенностью сказать как устроена Вселенная на атомном уровне, что же говорить обо всех остальных, обычных жителях планеты? Можно ли вообще разобраться в том, сколько существует альтернативных реальностей?

Начнем с того, что современная наука пока не может ни доказать, ни опровергнуть существование Мультивселенной. А это означает, что тонкую грань между наукой и научной фантастикой бывает сложно заметить, но мы с вами не будем выходить за пределы физических теорий.

Кто знает, может быть прямо сейчас вы из параллельной вселенной тоже читаете эту статью.

Итак, в интервью Russia Today доктор Митио Каку утверждает, что теоретическая физика всерьез рассматривает вероятность того, что наша Вселенная может сосуществовать с другими мирами. Так, если Мультивселенная реальна, она может объяснить многие законы природы. Более того, существование параллельных вселенных могло бы объяснить появление жизни на нашей планете — только вспомните череду случайных событий, позволивших нашим далеким предкам выйти из воды на сушу. Со стороны может даже показаться, что Вселенная существует для того лишь, чтобы на свет появились мы с вами. Но означает ли это, что где-то в космосе есть Бог? Не обязательно. Каку отмечает, что сам факт нашего существования может указывать на то, что в других вселенных у нашей планеты не было бы Луны, а энергии Солнца могло оказаться недостаточно для поддержания на Земле температуры для возникновения жизни.

Еще больше новостей из мира популярной науки и высоких технологий читайте на нашем канале в Google News.

Где доказательства?

Прошлой весной репортаж с крупнейшего в мире нейтринного телескопа раскинувшейся сетки детекторов, вплетенных в антарктический лед, совпал со вспышкой гиперболических заголовков в мировых СМИ. Утверждалось, что ученые наконец обнаружили доказательства существования параллельного мира. Правда, очень необычного — исследователи утверждали, что время в этом мире идет в обратную сторону, а Большой взрыв представляет собой конец, а не начало. Хотя начинать поиски своего стареющего двойника пока слишком рано, физики предположили существование такой Вселенной не просто так. Дело в том, что они поймали странные сигналы из космоса, которые не поддаются простому объяснению.

Шесть лет назад в ходе эксперимента в Антарктике, исследователи обнаружили странные частицы, которые могут свидетельствовать о существовании параллельной реальности. Устройство, называемое антарктической импульсной переходной антенной (ANITA), улавливает радиосигналы, возникающие при столкновении высокоэнергетических частиц из глубокого космоса с нашей атмосферой. Некоторые волны скользят по земле, прежде чем их зафиксирует ANITA, а другие отскакивают ото льда.

Гигантский воздушный шар, который нес на себе набор антенн ANITA над Антарктидой.

В основе этой тайны лежат нейтрино: призрачные, высокоэнергетические частицы, которые могут проходить сквозь почти любой материал невредимыми, но могут производить предательские радиоимпульсы, которые улавливает ANITA. Чтобы продолжить изучение необычных сигналов, физики обратились к IceCube — нейтринному телескопу, состоящему из длинных цепочек детекторов, расположенных вблизи южного полюса. Нейтрино, проходя сквозь лед, может производить другие частицы, которые испускают крошечные вспышки света, которые могут обнаружить датчики IceCube.

Читайте также: Если существуют другие вселенные, то сталкиваются ли они с нашей?

Новые данные, опубликованные в марте в журнале The Astrophysical Journal, означают, что ученым придется продолжать искать менее очевидные объяснения. Некоторые предположили, что аномалии возникли из-за радиоволн, отражающихся от пещер или погребенных во льду озер. Другие теоретики предлагали более экзотические идеи, например о том, что тяжелые, высокоэнергетические частицы в соответствии с данными ANITA могут описывать одного кандидата на темную материю-таинственное вещество, которое, как полагают исследователи, составляет 85% всей материи во Вселенной. И, наконец, третьи выдвинули гипотезу, согласно которой экзотические частицы соответствуют существующей теоретической модели параллельной вселенной симметричной нашей, но населенной антиматерией и движущейся в обратном направлении.

Согласитесь, все три предположения как минимум интригуют и буквально заставляют нас представить то, какой Вселенная может быть на самом деле. Так или иначе, на сегодняшний день нет 100% доказательств того, что частицы, которые уловила ANITA, действительно исходят из параллельного мира, в котором вообще все наоборот. Исследователи, работающие над проектом отмечают, что впереди еще очень много работы и перепроверки данных, так что остается только ждать результатов будущих открытий. Ну а мы, в свою очередь, поможем вам скорость время — так, летом я рассказывала об удивительном взгляде на Вселенную Нобелевского лауреата Сэра Роджера Пенроуза, рекомендую к прочтению.

Подробнее..

Физики доказали существование анионов третьего царства частиц

06.01.2021 22:16:46 | Автор: admin

Законы квантовой механики описывают поведение элементарных частиц.

2020 год запомнится миру не только как год, побивший все мыслимые и немыслимые температурные рекорды, но и как период человеческой истории, в ходе которого было доказано существование третьего царства частиц под названием «анионы», которые существуют в двух измерениях одновременно. Вообще, говоря о физике частиц, необходимо отметить, что до недавнего времени их существовало всего две категории или царства бозоны и фермионы. Критерий деления элементарных частиц на два лагеря 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. В этом году исследователи обнаружили первые признаки существования третьего царства частиц анионов, поведение которых не похоже на поведение ни бозонов, ни фермионов. Рассказываем что такое анионы и почему их открытие имеет огромное значение для современной физики.

Что такое «анионы»?

Каждая последняя частица во Вселенной от космических лучей до кварков является либо фермионом, либо бозоном. Эти категории делят строительные блоки Вселенной на два различных царства. В уходящем 2020 году исследователи обнаружили первые признаки существования третьего царства частиц анионов. Интересно что анионы не ведут себя ни как фермионы, ни как бозоны; вместо этого их поведение находится где-то посередине.

В статье, опубликованной летом 2020 года в журнале Science, физики обнаружили первые экспериментальные доказательства того, что эти частицы не вписываются ни в одно из известных физикам царств. «Раньше у нас были бозоны и фермионы, а теперь у нас есть это третье царство элементарных частиц», сказал Фрэнк Вильчек, лауреат Нобелевской премии по физике из Массачусетского технологического института в интервью изданию Quanta Magazine.

Так как законы квантовой механики, описывающие поведение элементарных частиц, сильно отличаются от известных законов классической физики, понять их довольно трудно. Чтобы сделать это, исследователи предлагают представить себе… рисунок петель. Все потому, что когда анионы сплетены, один из них как бы «обвивается» вокруг другого, изменяя квантовые состояния.

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

Еще больше увлекательных статей о законах квантовой механики и последних открытиях в области физики читайте на нашем канале в Яндекс.Дзен. Там регулярно выходят статьи, которых нет на сайте.

Итак, представьте себе две неразличимые частицы, похожие на электроны. Возьмите одну, а затем обмотайте ее вокруг другой так, чтобы она вернулась туда, откуда начала свой путь. На первый взгляд может показаться что ничего не изменилось. И действительно, на математическом языке квантовой механики две волновые функции, описывающие начальное и конечное состояния, должны быть либо равны, либо иметь отклонение в одну единицу. (В квантовой механике вы вычисляете вероятность того, что наблюдаете, возведя в квадрат волновую функцию, так что этот коэффициент 1 вымывается).

Если волновые функции частицы идентичны, то перед вами бозоны. А если они отклоняются на 1 коэффициент, то вы смотрите на фермионы. И хотя вывод, полученный в ходе нового исследования может показаться чисто математическим упражнением, он имеет серьезные последствия для современной физики.

Три царства элементарных частиц

Исследователи также отмечают, что фермионы это антисоциальные члены мира частиц, так как никогда не занимают одно и то же квантовое состояние. Из-за этого электроны, которые относятся к классу фермионов, попадают в различные атомные оболочки вокруг самого атома. Из этого простого явления возникает большая часть пространства в атоме удивительное разнообразие периодической системы и вся химия.

Читайте также: Ученые приблизились к пониманию того, почему существует Вселенная

Бозоны, с другой стороны, являются стадными частицами, обладающими счастливой способностью объединяться и разделять одно и то же квантовое состояние. Таким образом, фотоны, которые относятся к классу бозонов, могут проходить друг через друга, позволяя световым лучам беспрепятственно перемещаться, а не рассеиваться.

Бозон Хиггса это событие, вытекающие из столкновений между протонами в Большом адронном коллайдере CERN. При столкновении в центре частица распадается на два фотона (пунктирные желтые и зеленые линии)

Но что произойдет, если закольцевать одну квантовую частицу вокруг другой? Вернется ли она в исходное квантовое состояние? Чтобы понять произойдет это или нет, необходимо углубиться в краткий курс топологии математического изучения форм. Считается, что две формы топологически эквивалентны, если одна может быть преобразована в другую без каких-либо дополнительных действий (склеивания или разделения). Пончик и кофейная кружка, как гласит старая поговорка, топологически эквивалентны, потому что одно может быть плавно и непрерывно сформировано в другое.

Рассмотрим петлю, которую мы сделали, когда вращали одну частицу вокруг другой. В трех измерениях эту петлю можно сжать до точки. Топологически это выглядит так, как если бы частица вообще не двигалась. Однако в двух измерениях петля не может сжиматься, она застревает на другой частице. Это означает, что сжать петлю в процессе не получится. Из-за этого ограничения обнаруженного только в двух измерениях петля одной частицы вокруг другой не эквивалентна пребыванию частицы в том же самом месте. Да, голова идет кругом. Вот почему физикам понадобился третий класс частиц анионы. Их волновые функции не ограничены двумя решениями, определяющими фермионы и бозоны и эти частицы не являются ни тем ни другим.

«Топологический аргумент стал первым признаком существования анионов», считает один из авторов научной работы Гвендаль Фев, физик из Сорбоннского университета в Париже. Когда электроны ограничены в движении в двух измерениях, они охлаждаются почти до абсолютного нуля, подвергаясь воздействию сильного магнитного поля.

Исследователи построили в лаборатории маленький адронный коллайдер чтобы доказать существование анионов.

В начале 1980-х годов физики впервые использовали эти условия для наблюдения «дробного квантового эффекта Холла», при котором электроны собираются вместе, чтобы создать так называемые квазичастицы, имеющие долю заряда одного электрона. В 1984 году в основополагающей двухстраничной работе Фрэнка Вильчека, Даниэля Ароваса и Джона Роберта Шриффера было показано, что эти квазичастицы могут быть любыми. Но ученые никогда не наблюдали подобного поведения квазичастиц, а значит не могли доказать, что анионы не похожи ни на фермионы, ни на бозоны.

Это интересно: Почему квантовая физика сродни магии?

Вот почему новое исследование революционно физика наконец удалось доказать, что анионы ведут себя как нечто среднее между поведением бозонов и фермионов. Интересно и то, что в 2016 году три физика описали экспериментальную установку, напоминающую крошечный адронный коллайдер в двух измерениях. Фев и его коллеги построили нечто подобное чтобы измерить флуктуации токов в коллайдере.

Им удалось показать, что поведение анионов в точности соответствует теоретическим предсказаниям. В общем и целом авторы научной работы надеятся, что запутанные анионы смогут сыграть важную роль в создании квантовых компьютеров. Подробнее о том, что такое квантовый компьютер и как он работает, читайте в материале моего коллеги Рамиса Ганиева.

Подробнее..

Физики доказали существование энионов третьего царства частиц

07.01.2021 02:18:15 | Автор: admin

Законы квантовой механики описывают поведение элементарных частиц.

2020 год запомнится миру не только как год, побивший все мыслимые и немыслимые температурные рекорды, но и как период человеческой истории, в ходе которого было доказано существование третьего царства частиц под названием «энионы», которые существуют в двух измерениях одновременно. Вообще, говоря о физике частиц, необходимо отметить, что до недавнего времени их существовало всего две категории или царства бозоны и фермионы. Критерий деления элементарных частиц на два лагеря 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. В этом году исследователи обнаружили первые признаки существования третьего царства частиц энионов, поведение которых не похоже на поведение ни бозонов, ни фермионов. Рассказываем что такое энионы и почему их открытие имеет огромное значение для современной физики.

Что такое «энионы»?

Каждая последняя частица во Вселенной от космических лучей до кварков является либо фермионом, либо бозоном. Эти категории делят строительные блоки Вселенной на два различных царства. В уходящем 2020 году исследователи обнаружили первые признаки существования третьего царства частиц энионов. Интересно что энионы не ведут себя ни как фермионы, ни как бозоны; вместо этого их поведение находится где-то посередине.

В статье, опубликованной летом 2020 года в журнале Science, физики обнаружили первые экспериментальные доказательства того, что эти частицы не вписываются ни в одно из известных физикам царств. «Раньше у нас были бозоны и фермионы, а теперь у нас есть это третье царство элементарных частиц», сказал Фрэнк Вильчек, лауреат Нобелевской премии по физике из Массачусетского технологического института в интервью изданию Quanta Magazine.

Так как законы квантовой механики, описывающие поведение элементарных частиц, сильно отличаются от известных законов классической физики, понять их довольно трудно. Чтобы сделать это, исследователи предлагают представить себе… рисунок петель. Все потому, что когда энионы сплетены, один из них как бы «обвивается» вокруг другого, изменяя квантовые состояния.

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

Еще больше увлекательных статей о законах квантовой механики и последних открытиях в области физики читайте на нашем канале в Яндекс.Дзен. Там регулярно выходят статьи, которых нет на сайте.

Итак, представьте себе две неразличимые частицы, похожие на электроны. Возьмите одну, а затем обмотайте ее вокруг другой так, чтобы она вернулась туда, откуда начала свой путь. На первый взгляд может показаться что ничего не изменилось. И действительно, на математическом языке квантовой механики две волновые функции, описывающие начальное и конечное состояния, должны быть либо равны, либо иметь отклонение в одну единицу. (В квантовой механике вы вычисляете вероятность того, что наблюдаете, возведя в квадрат волновую функцию, так что этот коэффициент 1 вымывается).

Если волновые функции частицы идентичны, то перед вами бозоны. А если они отклоняются на 1 коэффициент, то вы смотрите на фермионы. И хотя вывод, полученный в ходе нового исследования может показаться чисто математическим упражнением, он имеет серьезные последствия для современной физики.

Три царства элементарных частиц

Исследователи также отмечают, что фермионы это антисоциальные члены мира частиц, так как никогда не занимают одно и то же квантовое состояние. Из-за этого электроны, которые относятся к классу фермионов, попадают в различные атомные оболочки вокруг самого атома. Из этого простого явления возникает большая часть пространства в атоме удивительное разнообразие периодической системы и вся химия.

Читайте также: Ученые приблизились к пониманию того, почему существует Вселенная

Бозоны, с другой стороны, являются стадными частицами, обладающими счастливой способностью объединяться и разделять одно и то же квантовое состояние. Таким образом, фотоны, которые относятся к классу бозонов, могут проходить друг через друга, позволяя световым лучам беспрепятственно перемещаться, а не рассеиваться.

Бозон Хиггса это событие, вытекающие из столкновений между протонами в Большом адронном коллайдере CERN. При столкновении в центре частица распадается на два фотона (пунктирные желтые и зеленые линии)

Но что произойдет, если закольцевать одну квантовую частицу вокруг другой? Вернется ли она в исходное квантовое состояние? Чтобы понять произойдет это или нет, необходимо углубиться в краткий курс топологии математического изучения форм. Считается, что две формы топологически эквивалентны, если одна может быть преобразована в другую без каких-либо дополнительных действий (склеивания или разделения). Пончик и кофейная кружка, как гласит старая поговорка, топологически эквивалентны, потому что одно может быть плавно и непрерывно сформировано в другое.

Рассмотрим петлю, которую мы сделали, когда вращали одну частицу вокруг другой. В трех измерениях эту петлю можно сжать до точки. Топологически это выглядит так, как если бы частица вообще не двигалась. Однако в двух измерениях петля не может сжиматься, она застревает на другой частице. Это означает, что сжать петлю в процессе не получится. Из-за этого ограничения обнаруженного только в двух измерениях петля одной частицы вокруг другой не эквивалентна пребыванию частицы в том же самом месте. Да, голова идет кругом. Вот почему физикам понадобился третий класс частиц энионы. Их волновые функции не ограничены двумя решениями, определяющими фермионы и бозоны и эти частицы не являются ни тем ни другим.

«Топологический аргумент стал первым признаком существования энионов», считает один из авторов научной работы Гвендаль Фев, физик из Сорбоннского университета в Париже. Когда электроны ограничены в движении в двух измерениях, они охлаждаются почти до абсолютного нуля, подвергаясь воздействию сильного магнитного поля.

Исследователи построили в лаборатории маленький адронный коллайдер чтобы доказать существование энионов.

В начале 1980-х годов физики впервые использовали эти условия для наблюдения «дробного квантового эффекта Холла», при котором электроны собираются вместе, чтобы создать так называемые квазичастицы, имеющие долю заряда одного электрона. В 1984 году в основополагающей двухстраничной работе Фрэнка Вильчека, Даниэля Ароваса и Джона Роберта Шриффера было показано, что эти квазичастицы могут быть любыми. Но ученые никогда не наблюдали подобного поведения квазичастиц, а значит не могли доказать, что анионы не похожи ни на фермионы, ни на бозоны.

Это интересно: Почему квантовая физика сродни магии?

Вот почему новое исследование революционно физика наконец удалось доказать, что энионы ведут себя как нечто среднее между поведением бозонов и фермионов. Интересно и то, что в 2016 году три физика описали экспериментальную установку, напоминающую крошечный адронный коллайдер в двух измерениях. Фев и его коллеги построили нечто подобное чтобы измерить флуктуации токов в коллайдере.

Им удалось показать, что поведение энионов в точности соответствует теоретическим предсказаниям. В общем и целом авторы научной работы надеятся, что запутанные энионы смогут сыграть важную роль в создании квантовых компьютеров. Подробнее о том, что такое квантовый компьютер и как он работает, читайте в материале моего коллеги Рамиса Ганиева.

Подробнее..

Симуляция или нет? Почему некоторые ученые полагают, что наш мир нереален?

09.01.2021 00:18:18 | Автор: admin

Кадр из сериала «Черное зеркало», эпизод Playtest.

В одной из серий мультсериала «Рик и Морти» один из главных героев, будучи похищенным инопланетянами, попадает в ультра-высокотехнологичную компьютерную симуляцию и не замечает этого, продолжая заниматься привычными делами. Но может ли нечто подобное происходить с нами? Может ли быть так, что все, что мы видим, чувствуем, и слышим на самом деле нереально? В 2003 году профессор Оксфордского университета, шведский философ Ник Бостром написал статью, в которой привел аргументы в пользу того, что наш мир компьютерная симуляция. По мнению Бострома, «если мы живем в симуляции, то наблюдаемая Вселенная всего лишь крошечный кусочек того, что физически существует. Хотя мир, который мы видим, в некотором смысле «реален», на фундаментальном уровне реальности он не находится». Но неужели все в нашей Вселенной от мельчайшего атома до самой большой галактики не более чем компьютерный проект на жестком диске какого-то всемогущего существа?

Аргумент моделирования

Да, на первый взгляд представление о реальности как о компьютерной симуляции может показаться смехотворным. Но если вспомнить достижения человечества в области компьютерных игр, виртуальной реальности и робототехники (а некоторые игры сегодня настолько хорошо передают визуальные и физические свойства нашего мира), что вопрос о том, не живем ли в чем-то подобном больше не кажется бредом сумасшедшего.

В своей основополагающей статье 2003 года Ник Бостром впервые сформулировал «аргумент моделирования». Суть его заключается в том, что наша реальность на самом деле искусно смоделирована и управляется с помощью продвинутых компьютерных технологий. Шведский философ предположил, что развитые цивилизации, обладая технологиями с огромными вычислительными мощностями, могут запустить компьютерное моделирование своих предков то есть нас с вами и, учитывая сложность технологии, мы не будем знать, что на самом деле наш мир нереален.

Интересно и то, что всего за несколько десятилетий ученым удалось разработать устройства, способные изучать и имитировать многие основные характеристики человеческого интеллекта. Если вычислительная мощность продолжит расти по существующей траектории, возможно, наши потомки (или другая разумная жизнь) смогут легко создать симуляцию Вселенной.

Возможно, вся наша жизнь нереальна. Но мы никогда об этом не узнаем. Или нет?

Несколько известных ученых и философов выразили свою поддержку теории моделирования. Так, в 2016 году во время ежегодных дебатов в Американском музее естественной истории (Isaac Asimov Memorial Debate) астрофизик и популяризатор науки Нил Деграсс Тайсон сказал, что шансы того, что наша Вселенной является моделируемой реальностью, составляют 50 на 50. Тайсон также указал на большой разрыв в интеллекте между шимпанзе и людьми и это при том, что наши ДНК совпадают на 98%. Таким образом, существо, во много раз превосходящее нас по уровню интеллектуального развития, может как существовать, так и потенциально создать симуляцию нашего мира.

Еще один аргумент в пользу теории моделирования исходит от физика-теоретика Джеймса Гейтса из Мэрилендского университета, который изучает материю на уровне кварков субатомных частиц, из которых состоят протоны и нейтроны в ядрах атомов. По мнению ученого, кварки подчиняются правилам, которые в чем-то напоминают компьютерные коды, корректирующие ошибки в обработке данных. Правда, как именно эти «корректирующие коды», которые в реальном мире помогают работать браузерам, оказались в уравнениях о кварках, электронах и суперсимметрии остается загадкой.

Это интересно: Может ли Вселенная осознанно имитировать собственное существование?

В свою очередь космолог Алан Гут из Массачусетского технологического института предполагает, что Вселенная может реально существовать и одновременно являться лабораторным экспериментом. Согласно его гипотезе, наш мир создан неким сверхразумом, подобно тому, как биологи в лабораториях растят колонии микроорганизмов. В таком случае Вселенная, в которой проводился бы подобный эксперимент, осталась бы целой и невредимой. Новый мир образовался бы в отдельном пространственно-временном пузыре, который быстро отделился бы от материнской вселенной и потерял с ней контакт.

Тем не менее, какие бы удивительные и порой провокационные теории не выдвигали исследователи, почти невозможно доказать, что мы находимся в реальной вселенной, потому что любое "доказательство" может быть частью программы.

Природа реальности

Несмотря на солидные философские и теоретические аргументы, некоторые из которых изложены выше, в 2017 году команда исследователей из Оксфордского университета нашла достаточно убедительные доказательства того, что наша Вселенная это нечто большее, чем мобильное приложение. Доказательства? Попытки смоделировать конкретные квантовые явления, такие как эффект Холла, быстро выходят из-под контроля согласно работе, опубликованной в журнале Science Advances, моделирование всего нескольких сотен электронов с помощью квантового метода требует большего количества атомов, чем существует во Вселенной.

Кадр из мультсериала «Рик и Морти» в котором главные герои оказываются в симуляции, созданной пришельцами.

Но что же происходит, если допустить, что мы живем в симуляции? Некоторые эксперты предполагают, что по мере продолжения работы программы будут возникать проблемы так сказать, сбои в матрице. Как пишет The New Yorker, некоторые философы, например Дэвид Чалмерс из Нью-Йоркского университета, предполагают, что все более странные события в «реальном» мире могут свидетельствовать о том, что наша Вселенная является чьей-то симуляцией. За пределами моделирования Вселенной эти события могут представлять собой расходящиеся «точки» в реальности. Таким образом, каждый выбор, каким бы незначительным он ни был, может создать свою собственную Вселенную.

Читайте также: Астрономы создали 8 миллионов Вселенных внутри компьютера. И вот что они узнали

И все же, в то время как странные события и странно упорядоченная природа фундаментальной математики указывают на возможность того, что наш мир это компьютерная симуляция, недавние квантовые исследования предполагают, что Вселенная слишком сложна для моделирования. А как вы думаете, наша реальность и правда симуляция или есть еще более умопомрачительные теории? Ответ будем ждать здесь, а также в комментариях к этой статье.

Подробнее..

Что доказывает теорема Пуанкаре о возвращении

13.01.2021 18:04:09 | Автор: admin

Теорий, гипотез, теорем и просто рассуждений очень много. Все их надо доказывать.

Все началось еще в конце XIX века, когда ученый из Франции, Анри Пуанкаре, изучал различные части систем, которые могут быть полностью проанализированы. Как обычно, звучит это не так сложно, но именно его труды легли в основу большой задачи и стали одной из загадок, которую ученые современности называют Задачами тысячелетия. Думаю вы легко согласитесь, что если подождать достаточное количество времени, то планеты в небе выстроятся в нужную вам линию. Так же будет и с частицами газа или жидкости, которые могут сколько угодно менять свое положение, но теоретически в один из моментов времени выстроятся относительно друг друга так, как они располагались в момент начала измерений. На словах все просто — рано или поздно это случится, иначе быть не может. Вот только на деле доказать это довольно сложно. Именно над этим и работал Анри Пуанкаре больше века назад. Позже его теории были доказаны, но от этого не стали менее интересными.

Кто такой Анри Пуанкаре

Жюль Анри Пуанкаре (фр.Jules Henri Poincar) родился 29 апреля 1854 в Нанси, Франция, а умер 17 июля 1912 в Париже, Франция. Он был французским ученым, в сферу интересов которого входили самые разные науки. Среди них были: математика, механика, физика, астрономия и философия.

Кроме того, что он занимался исследованиями, Анри Пуанкаре в разные годы также был главой Парижской академии наук, членом Французской академии и ещё более 30 академий мира, в том числе иностранным членом-корреспондентом Петербургской академии наук.

Физики зафиксировали квантовый шум в лаборатории LIGO что нужно знать?

Чуть ли не единогласно историки называют Анри Пуанкаре одним из величайших математиков всех времён. Его ставили в один ряд с Гильбертом, последним математиком-универсалом, учёным, способным охватить все математические результаты своего времени.

Анри Пуанкаре сделал для математики настолько много, что некотрые его труды до сих пор приносят нам пользу.

Перу Анри Пуанкаре принадлежат более 500 статей и книг. Все это говорит о нем, как о гении, который даже спустя более 100 лет после своей смерти может изменить мир будущего своими теориями, формулами, рассуждениями и прочими научными трудами.

Что такое теорема возвращения Пуанкаре

Теорема Пуанкаре о возвращении одна из базовых теорий эргодической теории. Её суть в том, что при сохраняющем меру отображении пространства на себя почти каждая точка вернётся в свою начальную окрестность. На это потребуется огромное, но конечное количество времени.

С одной стороны, все логично, но есть у данной теории и немного непонятное следствие. Например, у нас есть сосуд, который разделен перегородкой на два отсека. В одном находится газ, а во втором ничего. Если убрать перегородку, то газ заполнит собой весь сосуд. Если верить теории повторения, то рано или поздно все частицы газа должны выстроиться в изначальной последовательности в половине сосуда.

Почему квантовая физика сродни магии

Немного развязывает руки то, что время, которое на это потребуется, может быть очень большим. Но такое следствие не совсем корректно, так как изменились условия наблюдения. Зато, если говорить о том, что перегородку мы убирать не будем, объем газа не изменится и ему не придется нарушать законы физики, произвольно меняя свою плотность, и частицы газа рано или поздно действительно займут те места, в которых они были на момент начала наблюдений.

Есть такие загадки науки, которые были понятны гению, но после него никто так и не может этого доказать. Хотя, все понимают, что автор был прав.

Теория Пуанкаре в квантовой системе

Если мы говорим о том, что в традиционной системе повторения возможны и даже неизбежны, то можно предположить, что в квантовой системе, в которой возможны несколько состояний, все немного иначе. Оказывается, это не так, и труды Пуанкаре могут быть применены и к квантовым системам. Однако правила будут немного иными.

Проблема применения заключаются в том, что состояние квантовой системы, которая состоит из большого количества частиц, не может быть измерено с большой точностью, не говоря уже об идеальном измерении. Более того, можно сказать, что частицы в таких системах можно рассматривать в качестве полностью независимых объектов. Учитывая запутанности, не сложно понять, что при анализе таких систем придется столкнуться с большим количеством сложностей.

Квантовый пластырь может помочь человеку справиться с болезнями

Несмотря на это, ученые не были бы учеными, если бы не попытались продемонстрировать эффект повторения Пуанкаре в том числе и в квантовых системах. Сделать это у них получилось. Вот только пока это возможно только для систем с очень небольшим числом частиц. Их состояние нужно измерить как можно точнее и обязательно учесть его.

Золотые слова!

Сказать, что сделать это сложно — ничего не сказать. Главная сложность в том, что время, которое потребуется системе для возвращения в исходное состояние, будет очень сильно возрастать даже при незначительном увеличении количества частиц. Именно поэтому некоторые ученые анализируют не систему в целом, а ее отдельные частицы. Они пытаются понять, возможно ли возвращение к первоначальному значению некоторых участков этой системы.

Для этого они изучают и анализируют поведение ультрахолодного газа. Он состоит из тысяч атомов и удерживается на месте при помощи электромагнитных полей. Описать характеристики подобного квантового газа можно несколькими величинами. Они говорят о том, насколько тесно могут быть связаны частицы с помощью эффектов квантовой механики. В обычной жизни это не так важно и может даже показаться чем-то ненужным, но в квантовой механике это имеет решающее значение.

Присоединяйтесь к нам в Telegram

В итоге, если понять, как такие величины характеризуют систему в целом, можно будет говорить о возможности квантового возвращения. Получив такие знания, можно более смело говорить о том, что мы знаем, что такое газ, какие процессы в нем происходят и даже прогнозировать последствия воздействия на него.

Квантовые системы сильно отличаются от всего, что мы можем себе представить.

В последнее время ученые смогли доказать, что квантовые состояния могут возвращаться, но некоторые поправки в концепцию повторения внести все же стоит. Не стоит пытаться измерить всю квантовую систему в целом, ведь эта задача близка к невозможности. Куда правильнее будет сосредоточиться на некоторых ее элементах, которые можно измерить и предсказать поведение системы в целом.

Может ли квантовая механика объяснить существование пространства-времени?

Если сказать более смело, то такие исследования и наработки в сфере самых разных наук приближают создание настоящего квантового компьютера, а не тех тестовых систем, которые существуют сейчас. Если дело продвинется, то нас ждет большое будущее. А сначала казалось, что это просто измерение чего-то непонятного. Не так ли?

Подробнее..

Китай создал квантовый сигнал связи с помощью спутника

19.06.2020 00:10:29 | Автор: admin

Китайские ученые создали квантовую линию связи. Ее длина превышает тысячу километров.

Международная команда ученых объявила о первой одновременной передаче зашифрованного квантового сообщения, которое было отправлено с космического спутника на два наземных телескопа, расположенных на расстоянии 1120 километров друг от друга. Таким безопасным каналом связи ученым удалось соединить города Наньшань и Дэлинха. Правда, пока данные передаются довольно медленно на отправку одного байта уходит около полутора минут. Как пишет испанская El Pais, несмотря на то, что квантовые явления происходят в микроскопических масштабах, они могут оказывать влияние на видимый мир.

Что такое квантовый канал связи?

Используя спутник «Мо-Цзы» физики из Китая, Великобритании и Сингапура создали квантовый канал связи между двумя китайскими городами. Необходимо отметить, что одна из главных проблем в работе современных систем квантовой связи заключается в том, что свет при движении через оптоволокно постепенно «угасает», поэтому для ретранслятора был использован спутник«Мо-Цзы» (Micius):

Используя спутник связи «Мо-Цзы» нам удалось произвести квантовый обмен ключами между двумя наземными станциями. Это стало возможным благодаря повышению эффективности передачи запутанных фотонов примерно в четыре раза и достижению скорости в 0,12 бит в секунду. А вот используя наземные системы передачи данных расстояние между узлами квантовых сетей составляет всего несколько сотен километров пишут авторы в новой работе.

Теоретически, квантовое распределение является абсолютно безопасным способом обмена секретными ключами между удаленными пользователями. Метод основывается на фундаментальных законах квантовой физики: процесс измерения квантовой системы изменяет ее состояние. Как пишет The Conversation, две частицы могут быть переплетены таким образом, что то, что происходит с одной, мгновенно происходит с другой, даже если их разделяют миллиарды километров. Если кто-то пытается наблюдать эти частицы во время передачи, их состояние меняется, а запутанность нарушается. Это свойство позволяет создать систему связи, теоретически невозможную для взлома, поскольку сам факт наблюдения уничтожает сообщение.

Изображение предоставил Nature Juan Yin, / Nature, 2020

Если все происходящее кажется несколько удивительным, то вам будет интересно узнать, что в течение многих лет Китай, Европа и США работают над развитием квантовых коммуникационных сетей для отправки официальных сообщений или создания систем кибербезопасности на стратегических объектах. Ранее в лабораторных условиях исследователи продемонстрировали экспериментальное распределение ключа используя оптоволокна длиной 421 км.

Чтобы всегда быть в курсе последних научных открытий в области физики, подписывайтесь на наш новостной канал в Telegram!

В исследовании, опубликованном в журнале Nature, ученые подробно описывают передачу секретного ключа, написанного парами запутанных фотонов частиц света с помощью спутника «Мо-Цзы», который вращается на расстоянии 500 километров от Земли. Использование спутника имеет решающее значение, поскольку передача этих сообщений с использованием оптического волокна теряет много фотонов, так что ретрансляторы требуются каждые 100 или 150 километров. Более того, ретранслятор со всеми его механическими компонентами может быть взломан.

Мир квантовой информации

Примечательно, что в опубликованном исследовании ученые наглядно демонстрируют защиту своей системы связи от различных типов атак и показывают, что она безопасна. Ее скорость и эффективность в 100 миллионов раз выше, чем у наземного оптического волокна. Работа закладывает основу глобальной квантовой коммуникационной сети, подчеркивают авторы исследования. И действительно, до сих пор никому не удавалось осуществить передачу квантового сообщения на таком большом расстоянии.

Власти Поднебесной много лет инвестируют крупные суммы денег в новые технологии квантовой связи как в космосе, так и на земле. В предыдущем эксперименте исследователям удалось подключить Пекин и Шанхай к волоконно-оптической сети для передачи квантовых ключей. Кроме того, страна поставила несколько рекордов в области связи из космоса, например, передача в 2017 году квантового ключа, который позволил поддерживать телеконференцию между Веной и Пекином на расстоянии более 7000 километров, кстати, также с помощью спутника спутника «Мо-Цзы».

Квантовая связь это совокупность методов для передачи закодированной информации в квантовых состояниях из одной точки в другую.

Разница заключается в том, что в прошлый раз спутник выступал в качестве сейфа для хранения ключа при перемещении из точки А в точку В. Именно во время передачи сигнал становится уязвим для шпионажа. Напомним, что концепция квантовой связи была придумана в Европе, и именно здесь были проведены первые фундаментальные эксперименты в этой области. Но так как Китай делает большую ставку на освоение этой технологии, эта область научных исследований щедро финансируется. Авторы исследования также полагают, что успех последнего эксперимента подтолкнет Европу к разработке собственной сети, правда, используя свои технологий. Что, не могу не отметить, несколько странно, так как у науки не существует границ.

Читайте также: Запущена первая в России многоузловая квантовая сеть

Так или иначе, следующей важной вехой будет использование геостационарных спутников, расположенных на расстоянии около 35 000 километров от Земли позволит увеличить расстояние, на которое могут передаваться зашифрованные сообщения с помощью квантовой технологии. А как вы думаете, к чему нас приведет создание квантовой системы связи? Ответ будем ждать здесь!

Подробнее..

Что такое бозон Хиггса и почему ученые хотели его открыть

27.08.2020 00:12:52 | Автор: admin

В основе основ всегда есть что-то. Вопрос в том, как это найти.

Многие что-то где-то слышали про бозон Хиггса, а некоторые даже пробовали разобраться в вопросе того, что это такое. В итоге, объяснение данного процесса такое сложное, что понять все это не так легко. Мы просто знаем, что это важно, и все. Хотя иногда даже складывается ощущение, что ученые от нас что-то скрывают, и на самом деле аппаратура на миллиарды долларов, включая Большой адронный коллайдер, просто не нужна. Конечно, это не так, и физики сделали большое открытие (и продолжают делать новые), вот только надо понимать, даст ли это что-то нам с вами. Я имею в виду простых людей, которым интересно прочитать и удивиться, сколько денег потратили на новую лабораторию, но куда интереснее получить от этого какие-то преимущества. Давайте попробуем понять, светит ли нам мир во всем мире и будет в наших домах теплей от обнаружения бозона Хиггса. Да и вообще, что это такое.

Что такое бозон Хиггса

Прежде, чем рассказывать, чем является одно из самых важных открытий современной физики, надо дать этому определение. Желательно сделать это простым языком, а не так, чтобы его поняли только дипломированные физики. Этим и займемся.

Сделать это совсем просто — не просто. Еще в начале девяностых годов прошлого века в разных научных сообществах даже учреждались премии, которые должны были стимулировать ученых придумывать простые объяснения главной частицы всех теорий. Получалось так себе, но версии были очень разные.

Физики отчаянно хотят, чтобы бозон Хиггса был ошибкой

Например, одна из версий абстрактно сравнивала ситуацию с вечеринкой. Приводилась в пример группа людей, которая присутствует на каком-либо мероприятии, куда в какой-то момент заходит известный человек. Для наглядности можно даже сказать знаменитый. В итоге, некоторые люди в помещении начинают перемещаться в его сторону и идут за ним, так как хотят с ним пообщаться.

Во время такого следования толпа может разбиваться на небольшие группы, которые, допустим, будут обсуждать какие-то новости или сплетни. Постепенно они начнут передавать сплетню друг другу и начнут образовывать уплотнения.

Физики наконец-то увидели, на что распадается бозон Хиггса

В этом объяснении помещение является полем Хиггса, знаменитость является частицей, движущейся в поле, а группы людей будут представлять из себя возмущения этого поля. Ничего не понятно? Согласен! Но ведь это одно из самых простых объяснений. Если вы можете более просто объяснить, что такое бозон Хиггса, расскажите об этом в нашем Telegram-чате. Может у вас получится.

Где-то тут должна ходить знаменитость и тогда мы поймем, что такое бозон Хиггса. Или нет…

Существует ли бозон Хиггса

Бозон Хиггса является фундаментальной частицей Стандартной модели. До недавнего времени найти ее было невозможно. При этом существование такой частицы физики предсказывали еще в шестидесятые годы прошлого века. У них не было оборудования, которое позволяло бы доказать существование таких частиц, и им нужен был инструмент, который создали только существенно позже. Произошло это в 2008 году, когда в ЦЕРНе (Европейский совет ядерных исследований) появился Большой адронный коллайдер.

Стандартная модель является теоретической конструкцией, применяемой в физике элементарных частиц. Она описывает электромагнитное взаимодействие всех элементарных частиц (слабое и сильное). Стандартная модель не описывает некоторые стороны физики, например, темную материю. Именно поэтому ее нельзя называть теорией всего. Картинка стандартной модели полностью сложилась, когда открыли бозон Хиггса.

Почему бозон Хиггса называют частицей Бога

С 2008 год ученые подкованы поисках Частицы Бога (одно из названий бозона Хиггса). Так ее называют по предложению Леона Ледермана, который был нобелевским лауреатом и выпустил книгу с заголовком, начинающимся с этих слов. Хотя самому ученому больше по душе было название Проклятая частица, но оно как-то не прижилось.

Благодаря этому американскому ученому бозон Хиггса стали называть именно так.

Как говорится, хоть чертом лысым назови, но частицу в итоге нашли и произошло это в 2012 году. Помог в обнаружении как раз тот самый Большой адронный коллайдер. При этом после обнаружения ученые сообщили об этом, но не торопились делать поспешных выводов и выступали очень осторожно. В первые дни после эксперимента ученые говорили, что они только нашли элементарную частицу, похожую на бозон Хиггса.

Что даст обнаружение частицы Бога

Немного абсурдный пример. Какое-нибудь насекомое живет под землей и никогда не вылезает на поверхность, но догадывается, что небо синее (вот такое умное насекомое). Потом оно видит синий цвет и понимает, какое на самом деле небо, и что оно было право. Вот только изменит ли это что-то с точки зрения самого неба? Конечно, нет. Оно как было синим, так и осталось, а насекомое, как жило под землей, так и продолжило там жить.

Почему наша Вселенная такая странная и существуют ли законы физики?

Примерно так же дела обстоят и с бозоном Хиггса. Он не позволит начать нам путешествовать во времени, не поспособствует созданию вечного двигателя и не станет основной лекарства от всех болезней. По сути его обнаружение просто подтвердило предполагаемые принципы взаимодействия частиц и свело воедино все утверждения Стандартной теории. Возможно, из-за его появления вопросов в других областях физики, наоборот, станет только больше.

Визуализаций поиска бозона Хиггса очень много.

Где можно применить бозон Хиггса

На практике применение бозона Хиггса пока невозможно, да и не понятно, где его применять. Зато он важен для фундаментальной физики. Ну, хотя бы он не привел к концу света, о котором говорили многие скептики. Были даже теории о том, что столкновение частиц в Большом адронном коллайдера может породить черную дыру, которая поглотит всю нашу Солнечную систему. А Дэн Браун в своей известной книге Ангелы и демоны сделал основной сюжета охоту за антивеществом, которое злоумышленники похитили в ЦЕРН.

Бозон Хиггса: портал в темный мир?

В итоге у нас (у человечества) есть бозон Хиггса и Большой адронный коллайдер в центре Европы, стоимость строительства которого превысила 10 миллиардов долларов. Практической пользы для простых людей чуть меньше, чем нет совсем, но звучит вся эта история интересно. Ну, хоть физики довольны — может найдут применение своей находке.

Подробнее..

Парадокс Вигнера что нужно знать о двойственности реальности?

02.09.2020 22:08:51 | Автор: admin

Причуды квантовой механики наблюдатель за наблюдателями

Квантовая механика странная, она противоречит здравому смыслу. Результаты исследования, проведенного в 2019 году показали, что итоги различных процессов в квантовом мире зависят от наблюдателя. Еще в 1960-х гг. американский физик венгерского происхождения Юджин Вигнер усложнил знаменитый мысленный эксперимент кота Шредингера, в котором кошка оказывается запертой в коробке с ядом, который высвобождается при распаде радиоактивного атома. Радиоактивность это квантовый процесс, поэтому история гласит, что атом в коробке и распался и не распался одновременно, оставив несчастное животное в подвешенном состоянии между жизнью и смертью так называемой квантовой суперпозиции. Но каково это, быть одновременно живым и мертвым?

Парадокс Вигнера усложненный эксперимент кота Шредингера. Вигнер ввел категорию "друзей" в результате чего кот в коробке остается жив.

Квантовый парадокс

Представьте человека, запертого в лаборатории и измеряющего квантовую систему. Вигнер утверждал, что абсурдно говорить, что он существует в суперпозиции (так как одновременно видит и не видит распад атома), пока дверь лаборатории закрыта. Мысленный эксперимент показывает, что вещи могут стать очень странными, если наблюдатель наблюдает за наблюдателями.

Квантовый физик из университета Гриффита в Брисбене (Австралия) Нора Тишлер и ее коллеги провели версию эксперимента Вигнера, объединив классический мысленный эксперимент с другой квантовой теорией квантовой запутанностью феноменом, связывающим частицы на огромных расстояниях. Исследователи также вывели новую теорему, которая накладывает самые сильные ограничения на фундаментальную природу реальности. Работа опубликована в журнале Nature Physics.

Издание Scientific American приводит слова физика-теоретика Эфраима Штейнберга из университета Торонто, который не принимал участия в исследовании, о том, что новая работа является «важным шагом вперед в области экспериментальной метафизики.»

Пока за квантовой системой не наблюдают, она не обязательно будет обладать определенными свойствами.

Это интересно: Физики придумали как спасти кота Шредингера

Квантовая вероятность

До 1920-х годов физики с уверенностью предсказывали результаты экспериментов. Но квантовая теория, по-видимому, изначально вероятностна: до тех пор, пока свойства системы не будут измерены, они могут охватывать мириады значений. Эта суперпозиция коллапсирует в одно состояние только при наблюдении за системой, и физики не могут точно предсказать, каким будет это состояние. Вигнер придерживался популярной тогда точки зрения, что сознание каким-то образом вызывает коллапс суперпозиции. Таким образом, его гипотетический друг определит результат, когда он или она произведут измерения и Вигнер никогда не увидит его или ее в суперпозиции.

С тех пор эта точка зрения вышла из моды. «Люди, занимающиеся основами квантовой механики, быстро отвергают точку зрения Вигнера как призрачную и неопределенную, потому что она делает наблюдателей особенными»,-говорит Дэвид Чалмерс, философ и когнитивист из Нью-Йоркского университета. Сегодня большинство физиков сходятся во мнении, что неодушевленные объекты могут вывести квантовые системы из суперпозиции с помощью процесса, известного как декогеренция.

Конечно, исследователи, пытающиеся манипулировать сложными квантовыми суперпозициями в лаборатории могут обнаружить, что их тяжелая работа разрушается быстрыми частицами воздуха, сталкивающимися с их системами. Поэтому они проводят испытания при ультракоротких температурах и пытаются изолировать аппараты от вибраций.

Еще больше увлекательных статей о том, как устроена наша Вселенная, читайте на нашем канале в Яндекс.Дзен. Там регулярно выходят статьи, которых нет на сайте.

Отмечу, что за последние десятилетия появилось несколько конкурирующих интерпретаций, наиболее экзотической из которых является точка зрения «многих миров», согласно которой всякий раз, когда вы делаете квантовое измерение, реальность разрушается, создавая параллельные вселенные. Таким образом, друг Вигнера разделился бы на две копии и действительно смог бы измерить нахождение в суперпозиции вне лаборатории.

Альтернативная «Бомовская» теория (названная в честь физика Дэвида Бома) гласит, что на фундаментальном уровне квантовые системы действительно обладают определенными свойствами; мы просто недостаточно знаем об этих системах, чтобы точно предсказать их поведение. Другая интригующая интерпретация называется ретрокаузальностью. Согласно ей события в будущем влияют на прошлое.

Проблема в том, что каждая интерпретация одинаково хороша или плоха в предсказании результатов квантовых тестов, поэтому выбор между ними дело вкуса. Никто не знает, что это за решение. Мы даже не знаем, является ли список возможных решений, которыми мы располагаем, исчерпывающим.

Квантовая физика похожа на магию

Другие модели, называемые теориями коллапса, действительно дают проверяемые предсказания. Эти модели опираются на механизм, который заставляет квантовую систему коллапсировать, когда она становится слишком большой, одновременно объясняя, почему кошки, люди и другие макроскопические объекты не могут находиться в суперпозиции. Ведутся эксперименты по поиску сигнатур таких коллапсов, но пока исследователи ничего не нашли. Квантовые физики также помещают все более крупные объекты в суперпозицию: в 2019 команда в Вене сообщила, что делает это с молекулой в 2000 атомов.

Большинство квантовых интерпретаций гласят, что нет никаких причин, по которым эти усилия по сверхразмерным суперпозициям не должны продолжаться вечно, предполагая, что исследователи могут разработать правильные эксперименты в первозданных лабораторных условиях, чтобы избежать декогеренции.

Теории коллапса, однако, утверждают, что однажды будет достигнут предел, независимо от того, насколько тщательно подготовлены эксперименты.

Наблюдатель за наблюдателями

Тишлер и ее коллеги были вдохновлены новой волной теоретических и экспериментальных работ, которые исследовали роль наблюдателя в квантовой теории, привнося запутанность в классический эксперимент Вигнера. Предположим, вы берете две частицы света или фотоны, которые поляризованы таким образом, что могут вибрировать горизонтально или вертикально. Фотоны также могут быть помещены в суперпозицию вибрирующих как горизонтально, так и вертикально одновременно, точно так же, как парадоксальный Кот Шредингера может быть как живым, так и мертвым но ровно до того момента, как за ним установлено наблюдение.

В общем и целом исследователи в очередной раз подтверждают квантовая физика сродни магии.

Подробнее..

В космической лаборатории на борту МКС создана странная форма материи

18.06.2020 18:18:35 | Автор: admin

Одно из самых холодных мест во Вселенной находится на борту МКС

А вы знали, что на Международной космической станции (МКС) находится Лаборатория холодного атома (ЛХА) одно из самых холодных мест в известной Вселенной? ЛХА начала свою работу в июне 2018 года и является первой установкой на орбите, производящей целые облака «ультрахолодных» атомов, температура которых может достигать доли градуса выше абсолютного нуля, -273.15C минимального предела температуры, которую может иметь физическое тело во Вселенной. Все это космическое безобразие ученые затеяли, разумеется, ради квантовой физики. Так, спустя два года непрерывной работы им удалось создать странную квантовую материю, существование которой было предсказано больше столетия назад.

Четыре состояния материи это жидкость, газ, твердое тело и плазма.

Что происходит в лаборатории холодного атома?

В течение 25 лет физики использовали экзотическое состояние материи, состоящее из ультрахолодных атомов, чтобы исследовать квантовое поведение в макроскопическом масштабе. Но сделать это удалось лишь на борту МКС. Практически за два года работы ЛХА, физики из NASA создали пятое состояние материи конденсат Бозе-Энштейна, существование которого было предсказано Альбертом Эйнштейном и индийским математиком Сатьендрой Нат Бозе почти сто лет назад.

Конденсат позволяет ученым детально исследовать тайны квантовой физики: когда атомы охлаждаются от такой низкой температуры (273,15C), они могут образовывать единый макроскопический квантовый объект ультрахолодные атомные облака, которые начинают походить на один "суператом", а не на группу отдельных атомов.

Говоря простыми словами, в охлажденном состоянии приличное число атомов оказывается в минимально возможных квантовых состояниях вот почему квантовые эффекты начинают проявляться на макроскопическом уровне. Авторы научной работы считают, что конденсат Бозе-Энштейна позволит им изучить малоизведанный микромир. Полученные результаты, опубликованные в журнале Nature, доказывают, что микрогравитация (постоянная невесомость) ЛХА позволяет ученым создавать явления, создание которых на Земле невозможно.

Как пишет Nature, в конденсате, вероятно, сокрыты ответы к самой загадочной энергии во Вселенной темной энергии, которая отвечает за ее ускоряющееся расширение. Подробнее о поисках темной энергии читайте в нашем материале.

Самая крутая лаборатория Вселенной настроена на открытие квантового мира

Пятое состояние материи

Согласитесь, создание пятого состояния материи в космосе важное событие для мировой науки. Но как ученым это удалось? Для получения конденсата исследователи использовали атомы рубидия-87, лазеры и высокий вакуум, которые существовали дольше секунды при 200 триллионных долях градуса выше абсолютного нуля, наравне с некоторыми из самых успешных экспериментов на Земле. В будущих экспериментах команда планирует опуститься до рекордных 20 триллионных долей градуса и создать конденсат, способный существовать до 5 секунд.

Создание конденсата Бозе-Эйнштейна из рубидия (мягкого металла, напоминающего калий) стало возможным исключительно в условиях микрогравитации. Впервые получить атомы рубидия-87 ученым удалось в 1995 году, используя изобретенную в 1980-х методику лазерного охлаждения и магнитного испарительного охлаждения.

Квантовая физика очень и очень странная, но ее активно изучают. Чтобы не пропустить интересных открытий в этой области, подписывайтесь на наш канал в Google News

Так выглядит Лаборатория холодного атома, расположенная на борту МКС в июне 2018 года

Необходимо отметить, что полученный конденсат не первый, созданный в условиях микрогравитации. Ряд предыдущих экспериментов показал как эта фаза материи ведет себя во время пребывания в невесомости. Но ЛХА первая лаборатория существующая в этой среде постоянно. Ее успех не был ожидаем, учитывая, что сама лаборатория размером со среднестатистическую посудомоечную машину.

Более того, область применения полученного конденсата Бозе-Эйнштейна и его объяснение варьируется в зависимости от поиска темной энергии, гравитационных волн, а также испытаний общей теории относительности и др. Тем не менее, важность этого открытия сложно переоценить.

Какие эксперименты проводят на борту МКС?

На самом деле в космосе проводят огромное количество научных экспериментов, каждый из которых уникален и позволяет лучше узнать Вселенную и нас самих. Так, одним из основных направлений космических исследований сегодня является выращивание на МКС большого количество разнообразных растений. За все время работы станции, космонавты выращивали ячмень, горох, редис, пшеницу, салатные культуры и др. Также постоянно ведутся исследования рака и болезни Паркинсона.

Вам будет интересно: Для чего ученые отправили марихуану на МКС?

Кроме того, проект Mayo Clinic культивирует стволовые клетки это позволит ученым понять почему некоторые виды рака оказываются устойчивыми к химиотерапии. чтобы улучшить наше понимание устойчивости рака к химиотерапии. О шести наиболее интересных научных экспериментов на борту Международной космической станции читайте в материале моего коллеги Ильи Хеля.

Подробнее..

Правда ли, что ученые обнаружили частицу, связанную с темной материей?

23.06.2020 14:12:56 | Автор: admin

Если аксионы действительно удалось обнаружить, это самый настоящий научный прорыв

Физики говорят, что нашли доказательства существования неуловимой элементарной частицы аксион, которая может входить в состав загадочной темной материи. Исследовательский проект по изучению темной материи XENON1T, расположенный в подземной лаборатории Гран Сассо в Италии, возможно, только что положил начало новой эры в физике. Как пишет The New York Times, подробно описывая научный эксперимент, международная команда ученых установила две тонны сверхчистого сжиженного ксенона в чане под итальянской горой. Ксенон это благородный газ без цвета, вкуса и запаха, который чрезвычайно стабилен. Инертность делает его идеальным кандидатом для обнаружения любых частиц, которые проходят через него. Неужели новое открытие самая настоящая революция в физике?

Темная материя это гипотетическая форма материи, которая не участвует в электромагнитном взаимодействии, а потому недоступная прямому наблюдению.

Аксион неуловимая частица

Как утверждают авторы исследования в официальном пресс-релизе, возможно, они обнаружили доказательства существования давно предсказанного типа субатомной частицы аксиона. Впервые существование аксиона было предложено в 1977 году для объяснения расхождений в физике элементарных частиц. Со временем аксионы также стали популярным способом объяснить существование темной материи таинственной субстанции, составляющей 85 процентов массы Вселенной. Примечательно, что на сегодняшний день нет прямых доказательств ее существования.

В рамках эксперимента XENON1T, исследователи установили две тонны сверхчистого сжиженного ксенона в чане под итальянской горой. В поисках участвуют полторы сотни ученых, которые производят сверхточные замеры элементарных частиц, сталкивающихся между собой. В ходе последнего исследования, физики зарегистрировали аномально много событий, что может свидетельствовать как о существовании новых частиц солнечных аксионов, так и о новых свойствах нейтрино, о чем я рассказывала в одной из предыдущих статей.

Чтобы всегда быть в крусе послдених научных открытий, подписывайтесь на наш новостной канал в Telegram!

В работе, которая пока что не прошла экспертную оценку и опубликована на сайте университета Пердью, исследователи пишут об обнаружении «удивительного превышения событий», взаимодействующих с частицами ксенона эти события нельзя объяснить с помощью стандартной модели физики. Напомню, что по мнению ученых темная материя состоит из частиц, свободно проходящих сквозь обычные детекторы (они не отличаются сильной чувствительностью), но при этом суммарно их масса достаточно большая, чтобы макроскопически оказывать влияние на вещество путем гравитационного взаимодействия.

Вот так выглядят поиски таинственной темной материи

Гравитационное взаимодействие элементарных частиц это самое слабое из всех фундаментальных взаимодействий, которое характеризуется участием во взаимодействии гравитационного поля или поля тяготения. Избыток выявленных взаимодействий на момент написания этой статьи имеет три объяснения. Согласно первому, наиболее простому объяснению, причиной огромного количества событий является загрязнение в резервуаре. Второе возможное объяснение предполагает, избыток событий может быть вызван нейтрино.

А вот третье объяснение является самым смелым и, по мнению ученых, может иметь серьезные последствия для физики. Как вы, вероятно, догадались, именно последнее объяснение предполагает существование аксионов. Если все действительно так, то это первое наблюдение неуловимой субатомной частицы. Необходимо отметить о чем также пишет Futurist.com что существование аксионов не является прямым объяснением темной материи, однако авторы научной работы полагают, что они могли бы подготовить почву для создания темной материи на ранних стадиях нашей Вселенной.

Это интересно: Может ли темная материя быть старше Большого взрыва?

Тайны Вселенной и темной материи

Ученые, несомненно, взволнованы третьем возможным объяснением, хотя призывают общественность к сдержанности, так как есть два других потенциальных объяснения. Но что, если команда XENON1T действительно обнаружила гипотетическую субатомную частицу?

Чан с благородным газом ксеноном в подземной лаборатории в Италии

Как написала в электронном письме Live Science Чанда Прескод-Вайнштейн, физик из университета Нью-Гэмпшира, которая не участвовала в исследовании, в случае подтверждения, это будет самым значимым открытием в физике со времен обнаружения космического ускорения.

Тем не менее, праздновать еще очень рано. Дело в том, что время от времени ученые ошибаются помните историю про открытие такой большой черной дыры, что ее существование не возможно? Спустя всего несколько месяцев после публикации исследования, сразу две независимых команды ученых выпустили опровержение, согласно которому обнаружение невозможной черной дыры оказалось ошибкой. Так что нам с вами остается ждать результатов рецензирования исследования и постараться узнать о таинственной темной материи как можно больше. Как думаете, это научный прорыв или простое загрязнение чана с ксеноном? Ответ будем ждать здесь!

Подробнее..

Компьютерная симуляция доказала эффекта бабочки не существует

06.08.2020 14:01:44 | Автор: admin

Эффект бабочки обозначает свойства некоторых хаотичных систем

Ну что ж, любители научной фантастики пришло время разочарований. Помните рассказ Рэя Брэдбери «И грянул гром»? В нем охотник-любитель по имени Экельс отправляется на дорогостоящую охоту в мезозойскую эру, но на обратном пути случайно сходит с тропы и наступает на бабочку. Вернувшись в свое время, герой понимает, что смерть бабочки повлекла за собой череду никому не подконтрольных изменений. Рассказ Брэбери описывает так называемый «эффект бабочки» теорию, согласно которой даже самые малейшие изменения способны вызвать хаос в будущем. Считается, что взмах крыльев бабочки в Великобритании может послужить причиной торнадо в США. Безусловно, эффект бабочки» отлично «смотрится» в теориях о путешествиях во времени, однако результаты исследования, опубликованного в журнале Physical Review Letters, никаких доказательств эффекта бабочки в квантовой механике не существует.

Термин эффект бабочки появился в 1972 году. Все началось с того, что профессор математики Массачусетского университета Эдвард Лоренц собирался выступить на конференции, но забыл отправить организатору тему лекции. В результате организатор мероприятия выбрал тему за тему Лоренца, которая звучала следующим образом предсказуемость: может ли взмах крыла бабочки в Бразилии вызвать торнадо в Техасе?

Реальны ли путешествия во времени?

Какими бы увлекательными не казались истории о путешественниках во времени, которым удалось изменить ход истории, исследователи из университета Лос-Аламосской Национальной лаборатории, расположенной в штате Нью-Мексико, США, доказали, что такого понятия как «эффект бабочки» для путешественников во времени не существует (конечно, при условии, что путешествия во времени реальны). Как пишут авторы научной работы, им на квантовом уровне удалось доказать, что временная шкала… способна к самовосстановлению. Но что это вообще означает?

Итак, представим, что вы путешествуете назад во времени и хотите, например, предотвратить создание атомной бомбы. Согласно «классическому» сюжету (эффект бабочки), если бы кто-то вернулся назад во времени и изменил прошлое даже малейшую его деталь это привело бы к необратимым изменениям временной шкалы. Представьте, как изменился бы мир, если бы атомную бомбу не изобрели в ХХ веке. Появился бы новый Оппенгеймер, Манхэттенский проект? Могло ли быть так, что во время испытаний они потерпели неудачу и в мире воцарилась ядерная зима? Согласитесь, довольно интересный мысленный эксперимент.

Главный герой рассказа «И грянул гром» отправляется поохотиться в мезозойскую эру, но видит тираннозавтра и решает вернуться домой.

Однако, проанализировав сложный мир квантовой физики, ученые обнаружили, что любому потенциальному путешественнику во времени вообще не придется волноваться об изменении прошлого, потому что временная шкала, по сути, лечит сама себя. В ходе компьютерного моделирования часть информации была «отправлена назад во времени», где и была повреждена. Однако по мере того, как фрагмент информации возвращался в «настоящее время», информация в основном оставалась неизменной, тем самым доказывая, что временная шкала исправлялась и исцелялась сама по себе.

Вам будет интересно: По мнению физиков существует два способа путешествий во времени

Издание Express.co приводит слова Николая Синицына, физика-теоретика из Лос-Аламосской Национальной лаборатории о том, что «на квантовом компьютере нет проблем с имитацией запуска эволюционного процесса в обратном направлении.» Это может показаться удивительным, но сегодня исследователи действительно могут увидеть, что происходит со сложным квантовым миром, если мы путешествуем назад во времени, добавляем небольшие изменения во временную шкалу и возвращаемся обратно.

Авторы работы также обнаружили, что во время таких путешествий мир остается прежним, а это значит, что в квантовой механике не существует эффекта бабочки. Выходит, Экельс мог наступить сразу на десять бабочек мезозойской эры и спокойно вернуться домой. Даже как-то скучно.

Еще больше интересных статей о том, почему наш мир такое странное и удивительное место читайте на нашем канале в Яндекс.Дзен. Там регулярно выходят статьи, которых нет на сайте.

Компьютерное моделирование и квантовая физика

Так как подобные эксперименты невозможно воспроизвести в реальном мире (по ряду причин), для создания компьютерной симуляции специалисты использовали квантовый компьютер, способный моделировать разные ситуации, их причины и следствия. В подобных экспериментах единицей информации являются кубиты, которые описываются «единицей», «нулем» или смешанной «суперпозицией» обоих состояний. Ранее мы рассказывали о том, что IBM представила свой первый квантовый компьютер массового производства. Подробнее об этом можно прочитать здесь.

Знаменитый физик-теоретик Стивен Хокинг считал, что путешествия назад во времени не возможны

В симуляции кубит был отправлен назад во времени, где был «измерен» именно это измерение и позволило изменить информацию. Необходимо отметить, что в квантовом состоянии а квантовая физика штука настолько сложная, что даже лучше эксперты признают, что изо всех сил пытаются ее понять как только квантовый атом измеряется, он меняет его, перемещая из квантового состояния.

Читайте также: Возможно ли построить машину времени? Астрофизики уверены, что да

В общем и целом, авторы новой работы обнаружили, что понятие хаоса в классической физике и в квантовой механике должно пониматься по-разному. Кстати, покойный Ричард Фейнман, которого считают одним из крестных отцов квантовой физики, однажды сказал: «Я думаю, что могу с уверенностью сказать, что квантовую механику никто не понимает».

Подробнее..

Некоторые ученые считают, что смерти не существует. Но почему?

07.08.2020 20:16:10 | Автор: admin

Кадр из фантастического боевика «Грань будущего» с Томом Крузом и Эмили Блант

Каждый из нас рано или поздно столкнется со смертью. Но что происходит в момент умирания и после него? На протяжении всей своей истории человечество ищет ответы на эти вопросы. Христианство и другие авраамические религии предлагают вечную жизнь в раю или аду, а вот буддизм смотрит на процесс жизни и смерти несколько иначе, предлагая реинкарнацию. Боги древнего Египта, скандинавский фольклор, мифы Древней Греции все эти истории так или иначе связаны со смертью и попытками справиться с утратой. Но что, если посмотреть на смерть иначе? Что, если смерть это на самом деле не конец, а ваше сознание просто загружается и появляется в другом пространстве-времени?

День сурка

Помните фильм «Грань Будущего» 2014 года а еще «День сурка» 1993 года с Биллом Мюрреем в главных ролях? Эти фильмы похожи, так как главные герои застревают во временной петле и проживают один и тот же день снова и снова и снова и снова. Герои Мюррея и Круза умирают множество раз, но вновь просыпаются на том же месте и в то же время. На самом деле гипотеза временной петли крайне популярна среди фантастов и сценаристов всего мира, поэтому вы легко вспомните еще с десяток похожих фильмов и рассказов.

Но если подойти к истории про день сурка немного с другой стороны, то вопрос о том, может ли оказаться так, что смерти на самом деле не существует, звучит не так уж и глупо. Более того, возникает все больше вопросов вдруг мы просто каждый раз начинаем жизнь заново в другом пространстве-времени или возвращаемся в тот момент времени, где смерти удалось избежать?

Билл Мюррей и сурок летят на встречу следующему дню (кадр из фильма «День сурка»)

Роберт Ланца является главой Astellas Global Regenerative Medicine это институт регенеративной медицины, в котором занимаются разработкой методов лечения стволовыми клетками с акцентом на болезни, вызывающие слепоту. Напомню, что стволовые клетки являются предшественниками всех клеток и тканей организма человека. Эти клетки способны поддерживать свою численность с помощью деления и обладают способностью «превращаться» в различные типы клеток. С возрастом количество стволовых клеток в организме человека снижается.

Еще больше статей о последних научных открытиях в области космологии и физики читайте на нашем канале в Google News

Как пишет британская Express.co, по мнению доктора Ланца, смерть это не конец, а просто квантовая перезагрузка, которая перемещает сознание в другое место в альтернативном пространстве-времени. Ученый считает, что наше сознание просто создает то, что мы воспринимаем как Вселенную, а без индивидуума не существует вообще ничего.

Новая теория также предполагает, что время и пространство не могут быть измерены, а являются просто понятиями, созданными нашим умом, чтобы помочь нам хранить информацию. Более того, Ланца убежден, что сознание существует благодаря энергии, которая содержится в наших телах и высвобождается, как только физические тела прекращают процесс, который он называет «биоцентризмом». Примечательно, что эту теория Ланца выдвинул еще в 2012 году. Мой коллега Рамис Ганиев написал на эту тему увлекательную статью, рекомендую к прочтению.

Биоцентризм это нерелегиозная идеология или научный подход в природоохранном деле. Главное в биоцентризме интересы живой природы в том виде, в каком они представляются человеку.

Да здравствует квантовая физика Альберт Эйнштейн

Важно понимать, что когда мы говорим о теории биоцентризма, мы в то же самое время говорим об Альберте Эйнштейне. Именно он впервые предположил то, что впоследствии озвучил Ланца: когда наши физические тела умирают, энергия сознания сохраняется и может продолжить существование на квантовом уровне. Помните знаменитые слова Альберта Эйнштейна:

Энергия не может быть создана или уничтожена, она лишь может трансформироваться из одной формы в другую.

Размышляя над словами Эйнштейна, Ланца предположил, что реинкарнация реальна, поскольку сознание содержится в самой Вселенной. В своем блоге для Huffington Post доктор Ланца пишет: «на самом деле именно теория относительности Эйнштейна показала, что пространство и время действительно относительны для наблюдателя.» Он добавляет: «если мир создан наблюдателем, мы не должны удивляться, что он разрушается вместе со смертью каждого из нас. Пространство и время исчезают, а вместе с ними исчезают и все Ньютоновские концепции порядка и предсказания.» Ученый указывает на убеждение Эйнштейна в том, что пространство и время это взаимосвязанные понятия и одно не может существовать без другого.

На фото доктор Роберт Ланца. Он считает, что время это исключительно человеческая конструкция

Сознание и время

Допустим, Ланца прав и время для погибшего человека действительно перезагружается а сознание появляется в другой точке пространства-времени. Однако есть кое-что, без чего ни то, ни другое не может существовать это наблюдатель. Это означает, что сознание просто вновь появляется в другой точке пространства-времени после смерти.

«Мы думаем, что прошлое это прошлое, а будущее это будущее. Но, как понял Эйнштейн, это просто не так. Без сознания пространство и время ничто; в действительности вы можете принять любое время прошлое или будущее как вашу новую систему отсчета. Смерть-это перезагрузка, которая ведет к новым возможностям.»

Роберт Ланца, глава Astellas Global Regenerative Medicine

Но есть еще кое-что, чего на данный момент никто не понимает это сознание. Ученым в полной мере неведомо что это, где находится и как именно функционирует. Разные исследователи и разные научные дисциплины по-разному смотрят на сознание и его возникновение, подробнее о том, как современная наука понимает сознание я писала в этой статье. Иными словами вопросов еще очень и очень много, но лично мне теория Ланца нравится, она довольно красивая. А что вы думаете об этой теории? Ответ будем ждать здесь!

Подробнее..

Категории

Последние комментарии

© 2006-2021, umnikizdes.ru