Наука физика

Пистолет в космосе все такое же опасное оружие, как и на Земле

В каждый свой полет советские космонавты брали с собой необычное оружие охотничий пистолет ТП-82. Он был предназначен для того, чтобы космические путешественники могли защитить себя в случае приземления в безлюдных местах. Например, благодаря пистолету они были способны отпугнуть диких животных или даже спастись от преступников. Также при помощи этого инструмента можно было разжечь костер, подавать сигналы о помощи и даже рубить дрова поистине многофункциональный инструмент! А как вы думаете, могли ли космонавты выстрелить из пистолета прямо в космосе?

Использование оружия в космосе

Для некоторых людей это будет большим открытием, но да, стрелять из пистолета в космосе действительно возможно! Это подтвердили специалисты, с которыми связались авторы сайта Live Science. В космическом вакууме нет кислорода для горения огня, но патронам он и не нужен. Современные боеприпасы содержат собственный окислитель, благодаря которому происходит взрыв пороха и вылетает свинцовая пуля и это работает где угодно, даже в открытом космосе.

Оружие советских космонавтов пистолет ТП-82. Источник изображения: fishki.net

Единственное, что будет отличаться, это след от выстрела. На Земле дым от пороха образует привычный струйный след, а вот в космосе он будет расходиться в форме шара, медленно расширяясь от ствола.

Как ведет себя пуля в космосе

Стрелять в космосе можно. А что же произойдет с человеком и пулей после выстрела?

Как только пуля покинет ствол, по третьему закону Ньютона человек почувствует обратное воздействие сила, с которой пуля движется вперед, отбросит его тело назад. Поскольку масса человека намного больше массы пули, его скорость будет небольшой, буквально несколько сантиметров в секунду. Но в космосе нет сопротивления воздуха, поэтом человек будет лететь назад бесконечно.

Летящий назад космонавт не остановится до тех пор, пока во что-нибудь не врежется. Источник изображения: Live Science

Пуля, выпущенная в космосе, тоже будет лететь вперед бесконечно, потому что вокруг нее почти нет материи, которая могла бы ее замедлить. Кроме того, сама Вселенная постоянно расширяется, и объекты в космосе отдаляются друг от друга все быстрее. Это значит, что все, что находится далеко от пули, будет от нее только удаляться пуля никогда не догонит эти объекты.

Ученые подсчитали, что пуля сможет настичь только отдельные атомы, которые находятся относительно близко на расстоянии до 4050 тысяч световых лет. Все, что дальше, просто будет уноситься прочь с той же скоростью, с какой летит пуля, или даже быстрее.

Читайте также: Почему все объекты в космосе находятся в движении

В космосе можно выстрелить себе в спину

Удивительно, но теоретически, в космосе человек может выстрелить себе в спину.

Такое может произойти, если он находится на орбите планеты и производит выстрел строго горизонтально. В таком случае, пуля может начать двигаться по кругу, следуя за изгибом планеты, и вернуться обратно к человеку.

Исходя из всего этого можно сделать вывод, что стрелять в космосе очень опасно. Источник изображения: space.com

На Луне это может произойти с особенно высокой вероятностью: если выстрелить вдоль горизонта с вершины высокой горы, пуля сделает полный круг и вернется к человеку. Если человек будет стоять высоко, пуля точно не врежется в многочисленные неровности земного спутника.

Вам будет интересно: Каким было самое первое блюдо, которое съел Юрий Гагарин в космосе

Что будет если выстрелить в планету

Если выстрелить в сторону такой огромной планеты, как Юпитер, то даже не нужно тщательно прицеливаться. Мощное гравитационное поле Юпитера притянет пулю как только пуля окажется в зоне притяжения планеты, она начнет двигаться по искривленной траектории, направляясь к поверхности.

Юпитер гигантская планета Солнечной системы. Источник изображения: stock.adobe.com

По мере приближения к Юпитеру скорость пули будет стремительно расти. Если она летит прямо к планете, то под действием гравитации может достичь впечатляющих 60 километров в секунду к моменту пересечения границ газового гиганта.

Обязательно подпишитесь на наш Дзен-канал. Так вы не пропустите ничего интересного!

Если в космосе работает оружие, значит, в будущем там могут совершаться преступления. О том, как полиция будет их расследовать, читайте в этом материале.

Одни из величайших культурных и технологических достижений произошли в период с 1945 по 1971 год.

Как думаете, мы и правда живем в «золотой век» технологического, медицинского, научного и социального прогресса? Похоже, все действительно так нас окружают удивительные технологии, представить которые было не так уж и просто всего 20 лет назад. Средняя продолжительность жизни растет с каждым днем и практически каждую неделю мы узнаем о «новых надеждах» для больных раком, разработках в лаборатории, которые могут привести к новым методам лечения, разговорах о новой эре космического туризма, суперджетах и отправке людей на Марсе. Звучит потрясающе, но если присмотреться внимательнее, то видение беспрецедентных инноваций оказывается иллюзорным многие из захватывающих дух историй о прогрессе на самом деле предположения (а временами и вовсе фантазии). Так, согласно недавно опубликованному исследованию, темпы новаторских научных открытий и технологических инноваций замедляются, несмотря на постоянно растущий объем знаний. Но почему?

Эксперты называют прорывными открытиями те, которые не основаны на уже существующих идеях и выводят всю научную область на новую территорию.

«Золотой век» научно-технического прогресса

За несколько лет до публикации Общей теории относительности (ОТО), академическое сообщество считало, что физика, как дисциплина, достигла предела. Однако после публикации Эйнштейна, ставшей самой настоящей революцией в этой области, появилась квантовая механика. Сегодня едва ли кто-то усомниться в том, что середина ХХ века стала отправной точкой стремительного научно-технического прогресса.

Так, в 1942 году в США был разработан первый атомный реактор, а 11 лет спустя ученые изучили молекулярную структуру ДНК (которая хранит генетический код), что положило начало развитию генной инженерии. Четыре года спустя, в 1957 году, СССР запустили в космос первый спутник, а в 1961 году Юрий Гагарин стал первым человеком в космосе. Поразительно, но спустя всего 8 лет американская миссия «Аполлон-11» достигла Луны и астронавты Нил Армстронг и Эдвин Базз Олдрин впервые ступили на поверхность нашего спутника.

Исследователи обнаружили, что в последние десятилетия темпы прорывных научных открытий замедлились.

И несмотря на то, что в 1990 годы интернет стал доступен широкой публике, как и мобильная спутниковая связь, «золотой век» научно-технического прогресса пришелся на 40-50-е гг. ХХ века. многие исследователи считают, что это стало возможным благодаря превращению науки в главный фактор социально-экономического развития общества.

Больше по теме: Математика конца света: может ли научный прогресс привести к гибели человечества?

Ряд исследователей и вовсе считает, что так называемый золотой век инноваций длился примерно с 1945 по 1971 год. Практически все, что определяет современный мир, либо возникло, либо посеяло семена именно в этот период: таблетки, электроника, компьютеры, Интернет, атомная энергия, телевидение, антибиотики, космические путешествия и пр. Но что происходит сегодня? Можем ли мы с уверенностью утверждать, что научно-технический прогресс по-прежнему продолжается?

Современная наука распадается на более изолированные области знания

Может показаться удивительным, но несмотря на все достижения в области медицины, ядерной энергетики и искусственного интеллекта, научно-технический прогресс замедляется, а новых, иновационных открытий становится меньше. К такому выводу пришли авторы работы, недавно опубликованной в журнале Nature. Они полагают, что большинство современных открытий развивают уже существующие знания.

Вам будет интересно: Каким будет мир с населением 10 миллиардов человек?

Научно-технический прогресс замедлился

В ходе работы авторы проанализировали примерно 45 миллионов научных работ и не менее 3,9 миллионов патентов в период с 1945 по 2010 год. Полученные результаты показали, что с начала этих временных интервалов исследовательские работы и патенты консолидировали или развивали уже имеющиеся знания. При этом больше всего пострадали области естественных наук, таких как химия и физика.

Характер исследований меняется, поскольку постепенные инновации становятся все более распространенными, пишут авторы научной работы.

Научно-технический прогресс замедлился. В будущем эта тенденция, скорее всего продолжится

Исследователи обнаружили, что, несмотря на взрывной рост инноваций и научных исследований в последние десятилетия, разработки стали более постепенными и менее разрушительными, замедлив прогресс во многих ключевых областях. Это означает, что может потребоваться больше времени, чтобы сделать те ключевые прорывы, которые значительно продвинут науку вперед.

Читайте также: Стоит ли доверять науке?

Полученные результаты также подчеркивают необходимость переосмысления методов в научных исследованиях и использовать инновации для решения насущных проблем человечества, например изменение климата и освоение космоса. И это несмотря на достижения за последние годы, включая развитие искусственного интеллекта, ядерного синтеза и редактирования генома по мнению авторов нового исследования, эти достижения не противоречат замедлению темпов роста научно-технического прогресса.

Научно-технический прогресс застопорился во многих ключевых областях науки.

Обнаружение гравитационных волн и разработка вакцин против COVID-19 являются прекрасными примерами новаторской работы, происходящей в то время, когда большинство исследований носят более поэтапный и медленный характер. При этом наблюдаемый упадок прорывных научных открытий вряд ли связан со снижением качества исследований. Но как в том случае объяснить происходящее?

Еще больше интересных статей о последних открытиях в области науки и технологий читайте на нашем канале в Яндекс.Дзен там регулярно выходят статьи, которых нет на сайте!

Причины упадка научно-технического прогресса

Среди причин замедления научно-технического прогресса исследователи выделяют процесс обучения, который стал более длительным и включает в себя масштабный объем знаний. Некоторые эксперты называют сложившуюся ситуацию «бременем исследований» отмечая, что современным ученым приходиться слишком много учиться, из-за чего у них остается не так много времени на грандиозные и прорывные открытия.

Другой причиной также может быть обстановка в академических кругах, которая требует от исследователей публиковать все больше и больше научных статей (по которым эксперты оценивают друг друга). Сегодня многие специалисты и изобретатели вынуждены фокусироваться на узких специализациях, а они редко являются чем-то новаторским.

XX век подвел итоги развития фундаментальной науки, после чего начался переход к совершенно новой форме существования знания

Прогресс прекратился более 40 лет назад. Большая часть того, что произошло с тех пор постепенное улучшение. Хотя с этой точкой зрения многие не согласны, отмечают ученые, которые не принимали участие в исследовании

При этом авторы научной работы полагают, что мы не становимся менее инновационными как вид, однако ситуация в которой ученых «заставляют сокращать свои статьи», чтобы увеличить количество публикаций, может привести (и очевидно приводит) к «притуплению научных исследований».

Это интересно: В поисках межзвездных памятников или что останется после нас?

Авторы метаанализа призывают университеты и финансирующие корпорации уделять больше внимания качеству публикаций, а не количеству, а также рассмотреть возможность предоставления годичных академических отпусков, что позволит ученым больше размышлять и пробовать что-то новое.

Социально-экономическое развитие общества

Возможно наибольшим эффектом на развитие науки и технологий обладает экономическая ситуация сегодня прогресс практически полностью направлен на потребителя. Американский экономист Тайлер Коуэн в своем эссе «Великая стагнация» (2011) утверждает, что, по крайней мере, в США достигнуто технологическое плато. Конечно, смартфоны великолепны, но вряд ли их можно сравнить с созданием космических обсерваторий и победой над оспой.

Современная наука переживает очередной кризис некогда единое научное пространство фрагментируется

Экономисты описывают этот экстраординарный период в терминах увеличения богатства. После Второй мировой войны мир захлестнул бум научных и технологических инноваций наряду с увеличением продолжительности жизни и ее качества. Еще одной причиной может являться глобальное старение населения, о чем мы рассказывали ранее.

Читайте также: Теорема конца света: как и когда человечество исчезнет с лица Земли?

И все же за последние десятилетия мир сильно изменился то, что считалось нормой в 1945 году (и даже в 1970-х) сегодня кажется неприемлемым, а общество избавилось от огромного количества предрассудков, которые отошли на второй план. Так что будем наблюдать к чему нас приведут ближайшие десятилетия.

Первый в своем роде лазерный громоотвод позволит управлять молниями

Молния чрезвычайно горячая всего одна вспышка способна нагреть воздух до температуры, в пять раз превышающей температуру поверхности Солнца. Из-за резкого скачка температур окружающий молнию воздух создает раскаты грома, которые мы слышим увидев вспышку. По сути, молния это мощный электрический разряд, возникающий в грозовых облаках. Попав, например, в дерево или дом, она может стать причиной пожара и гибели людей. Так, чтобы обеспечить защиту зданий и их обитателей от подобной участи, почти три столетия назад американский политик и интеллектуал Бенджамин Франклин изобрел молниеотвод. С тех пор эти металлические решетки над зданиями спасли тысячи жизней и критически важных объектов, а в основу всех последующих разработок в этой области легло изобретение Франклина. И все же недавно произошло кое-что интересное инженеры разработали устройство для управления молнией с помощью лазера. Последний, как оказалось, работает как громоотвод, рассеивая атмосферные разряды.

В чем опасность молнии?

По статистике каждую секунду поверхность нашей планеты принимает не менее сотни ударов молний, каждый из которых движется со скоростью более 320 000 километров в час и вырабатывает огромное количество электроэнергии. Удары молний во время грозы создают радиочастотные помехи и скачки напряжения, которые сокращает срок службы электронных устройств.

Так, удары молний ответственны за 20% случаев повреждения электрооборудования в жилых и офисных помещениях, а остальные 80% приходится на скачки напряжения. Но вот что особенно интересно по данным государственной электросетевой корпорации Китая, в 84% случаев повреждения оборудования молниезащита не сработала, хотя сами молниеотводы исправно работают.

Удары молний серьезная проблема не только для электроники

Это интересно: Шаровая молния самое таинственное природное явление

Причина, как указывают специалисты, заключается в ошибках при установке и обслуживании комплекса устройств по защите от молний. В то же самое время современная молниезащита не может на 100% гарантировать сохранение оборудования после удара.

Помимо угрозы для всех типов электрических и коммуникационных сетей, удары молний опасны для жизни. Исследователи выделяют пять различных способов поражения человека молнией. Так, жертвы прямого удара чаще всего находятся на открытой местности, а часть тока проходит вдоль поверхности кожи и непосредственно над ней, другая часть проходит через тело как правило через сердечно-сосудистую и/или нервную системы.

Подробнее о том, в какие места чаще всего попадают молнии и как от них спастись ранее рассказывал мой коллега Рамис Ганиев, рекомендую к прочтению

Что такое молниеотвод?

Молниезащита (грозозащита или громоотвод) представляет собой комплекс разнообразных мер. Самый известный тип громоотвода называется стержень Франклина проводящий электричество металлический стержень, который перехватывает молнии и направляет их на землю. Чаще всего молниеотвод устанавливают на аэродромах, портах, промышленных зданиях или рядом с ними.

Молниеотвод помогает предотвратить накапливание заряда.

Если говорить совсем просто, то система молниезащиты обеспечивает легкий путь молнии к земле. Каждая часть «стержня Франклина» изготавливается из алюминия или меди и устанавливается в самой высокой точке здания или другой конструкции.

Больше по теме: Интересные и малоизвестные факты о молниях

Громоотводы также соединяются с другими металлическими компонентами например, с телевизионной антенной и нисходящими проводами, соединяющие стержень и систему заземления. Интересно, что устанавливать громоотводы можно на любом количестве зданий и других конструкций.

Молния электрический искровой разряд в атмосфере, обычно может происходить во время грозы, проявляющийся яркой вспышкой света и сопровождающим её громом.

К слову, деревянные конструкции без «стержней Франклина» подвержены риску возгорания, а пористые или насыщенные водой строительные материалы, такие как кирпич и бетон, могут и вовсе взорваться после удара молнии.

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

Может ли лазер защитить от молнии?

Недавно группа ученых из Женевского университета и других исследовательских центров разработала первый в мире лазерный громоотвод. С его помощью, как сообщают авторы изобретения, можно отражать молнии на десятки метров причем даже в плохую погоду. И несмотря на то, что это звучит необычно, в 2004 и 2011 году над ней работали исследователи из разных стран мира. Правда, никаких убедительных доказательств получить так и не удалось.

Теперь мощный лазер, направленный в небо, можно использовать как громоотвод. Дело в том, что мощный лазерный луч, направленный в атмосферу, ионизирует путь, по которому следует молния и фактически направляет ее в определенное место, где ее можно заземлить.

Устройство испытали на горе Санти для защиты 124-метровой телекоммуникационной антенны.

Читайте также: Можно ли в грозу разговаривать по телефону?

Чтобы доказать работоспособность теории, ученые провели эксперимент на горе Санти на северо-востоке Швейцарии, установив новый громоотвод рядом с телекоммуникационной антенной высотой 124 метра. В результате новое лазерное устройство уловило и перенаправило разряд молнии в небо, предотвратив его попадание в антенну.

Мы потратили год анализируя данные и пришли к выводу, что разряд молнии следует за лучом практически 60 метров прежде чем достигает антенны. Это означает, что лазер увеличивает радиус защитной поверхности со 120 до 189 см, объясняют авторы эксперимента.

Так как удары молнии можно предсказать, исследователи из Федеральной политехнической школы Лозанны (EPFL) разработали систему искусственного интеллекта, дополняющую лазерный громоотвод для прогнозирования вспышек молнии. Новая система позволяет прогнозировать удар за 10-30 минут на площади 30 километров (с погрешностью 20%).

Новое исследование призвано улучшить стратегии молниезащиты жизненно важной инфраструктуры электростанций, аэропортов и стартовых площадок для космических миссий.

И хотя новая модель имеет фундаментальное преимущество над ранее разработанными системами, у ученых впереди много сложной работы. Так, исследователям предстоит понять как именно возникают удары молнии и найти наилучший способ защиты зданий, самолетов, небоскребов и людей.

Не пропустите: В документах XII века найдено самое первое упоминание шаровой молнии

Как управлять молнией

Создатели первого в мире лазерного молниеотвода пришли к выводу о необходимости дополнительных исследований и экспериментов, полученные ими результаты расширяют современное понимание лазерной физики в атмосфере и могут помочь в разработке новых стратегий защиты людей и критически важных объектов инфраструктуры.

В ходе эксперимента за шесть часов работы во время грозовой активности лазер изменил траекторию четырех восходящих грозовых разрядов.

А вы знали, что антиматерию охладили почти до абсолютного нуля лазерным лучом? Все подробности здесь, не пропустите!

Полученные результаты также имеют большое значение для изучения климатических изменений удары молнии над горами (в результате глобального потепления) могут спровоцировать ураганы и послужить дополнительной причиной лесных пожаров, которые ранее достигли беспрецедентного уровня. Ученые также надеятся, что их разработка существенно снизит риск поражения молнией в густонаселенных районах мегаполисов.

Результаты нового исследования показали, что свет ведет себя как волна и частица не только в пространстве, но и во времени.

Один из самых странных и известных экспериментов в физике двухщелевой эксперимент, лучше прочих иллюстрирует таинственную природу квантовой механики. Все потому, что свет, воспринимаемый нами как нечто обыденное, может вести себя и как частица и как волна одновременно, что удалось подтвердить экспериментальным путем в 2021 году. Однако первым на этот необычный феномен обратил внимание английский физик и математик Томас Юнг в 1801 году, когда заметил, что при сложении звуковых волн происходит ослабление и усиление звука. Предположив, что свет подобен звуку, Юнг решил провести эксперимент, в ходе которого направил пучок света на непрозрачный экран-ширму с двумя параллельными прорезями, позади которого был установлен еще один, проекционный экран. Ширина прорезей, при этом, была приблизительно равна длине волны излучаемого света. Результатом эксперимента стала интерференционная картина, которая демонстрирует, что фотон как будто проходит через обе щели одновременно. Недавно, однако, ситуация усложнилась изменения, внесенные физиками в классический опыт Юнга, показали, что поведение фотонов меняется в зависимости от… времени.

Классический опыт Юнга

Прежде чем перейти к увлекательным результатам исследования, опубликованного в журнале Nature Physics, обратимся к классическому эксперименту Юнга, а также вспомним основные принципы квантовой механики. Так, по мнению автора этой статьи, читателю будет проще разобраться в происходящем.

Начнем с того, что споры о природе света в академических кругах велись с 18 века. Исаак Ньютон, например, считал, что свет состоит из потока частиц, а голландский физик и астроном Кристиан Гюйгенс, напротив, называл свет волнами, вибрирующими в некоем подобии эфира. Эти догадки основывались на волновой природе звуковых волн, которые распространяются по изогнутым трубам, огибая углы, в отличие от света. Более того, Ньютон заметил, что в воде скорость света менялась, что заставило его привнести в свою теорию необъяснимую силу, способную объяснить это странное явление.

Исаак Ньютон был убежден, что свет это частица, а не волна

Это интересно: Почему квантовая физика сродни магии?

Так как в те годы молодой ученый пользовался большой популярностью, оспорить его теорию никто не решался вплоть до 1801 года. Тогда, как упоминалось выше, Томас Юнг впервые наблюдал интерференцию. Причиной, по которой этот эрудированный ученый с опытом в разных областях науки, включая медицину, заинтересовался светом, стала препарация бычьего глаза, во время которой он размышлял о том, как глаза фокусируются на объектах на разных расстояниях. Впоследствии Юнг предложил теорию цветового зрения.

Юнг также восхищался Ньютоном, однако к 1800 году заметил кое-что неладное в корпускулярной теории. Так, свет вел себя по-разному между воздухом и водой одна его часть отражалась, а вторая преломлялась, что невозможно объяснить теорией Ньютона. Чтобы разобраться в происходящем, Юнг, как и его предшественники, обратился к звуку, заметив, что при пересечении двух звуковых волн, они интерферируют друг с другом. Со временем физик начал понимать, что явление интерференции может быть применимо и к свету.

Напомню, что интерференция возникает, когда два набора волн накладываются друг на друга. Ранее я рассказывала о результатах эксперимента, который показал, что квантовая запутанность существует между разнородными частицами.

Свет не так прост, как кажется

В 1801 году, размышляя над экспериментами Ньютона, Юнг выдвинул основную идею знаменитого эксперимента, однако его результаты впоследствии были раскритикованы академическим сообществом. Установка, предложенная Юнгом, в дальнейшем использовалась для демонстрации волновой природы света и способности электронов вести себя как волны и создавать интерференционные картины.

Ситуация изменилась многим позже благодаря становлению квантовой механики, когда физики (во многом благодаря опыту Юнга) перестали сомневаться в двойственной природе света, который, как мы знаем, может вести себя и как волна и как частица одновременно.

ВАЖНО: В 2021 году физики экспериментально подтвердили корпускулярно-волновой дуализм.

Становление квантовой механики

< Квантовая физика изучает устройство мира на микроскопическом уровне. В отличие от классической физики, сосредоточенной на исследовании макромира (включая космос и небесные тела), эта область исследований сконцентрирована на атомах крошечных кирпичиках мироздания, увидеть которые невооруженным глазом невозможно. Но это лишь малая часть странностей, встречающихся на пути ученых. Учитывая специфический характер квантовой механики, ее основателями были многие выдающиеся ученые, включая физика-теоретика Макса Планка, «отца» атома Нильса Бора, создателя Общей теории относительности (ОТО) Альберта Эйнштейна, физика Вернера Гейзенберга и многих других знаменитых деятелей науки. Все потому, что разобраться в происходящем было невероятно сложно.

Перед вами первый в истории снимок света и как волны, и как частицы. Фото сделано в лаборатории Фабрицио Карбоне (Fabrizio Carbone) в Федеральной политехнической школе Лозанны

Больше о других не менее странных явлениях квантовой механики читайте в нашей статье "Тайны квантовой механики что такое квантовая запутанность?"

И все же первенство в создании современной квантовой теории принадлежит немецкому физику Максу Планку, который опубликовал новаторское исследование, продемонстрировав, что энергия в определенных ситуациях может проявлять характеристики физической материи. Отметим, что в те годы энергия считалась исключительно непрерывным волнообразным явлением, независимым от характеристик физической материи.

Теория Планка, напротив, утверждала, что энергия состоит из компонентов, похожих на частицы или кванты. Его работа помогла разрешить ранее необъяснимые природные явления, включая поглощение света на атомном уровне, за что в 1918 году он был удостоен Нобелевской премии по физике.

Затем Эйнштейн, Бор, Луи де Бройль, Шредингер и Дирак развили теорию Планка, подарив миру квантовую механику математическое приложение квантовой теории, согласно которому энергия является одновременно и материей и волной и зависит от рядя переменных. Таким образом, квантовая механика придерживается вероятностного взгляда на устройство мироздания, что сильно отличается от механики классической, в которой все точные свойства объектов поддаются вычислению.

Перед вами фото, сделанное в 1927 году в ходе V Сольвеевского конгресса. Все 29 участников до неузнаваемости изменили мир.

Сегодня квантовая механика и теория относительности являются основой современной физики и... ее главной проблемой. Подробнее о том, почему ОТО противоречит квантовой механике и что это означает для современной науки читайте в статье "Может ли квантовая механика объяснить существование пространства-времени?", рекомендую!

Как квантовая механика изменила мир?

Сегодня о «таинственной» квантовой физике не слышал разве что ленивый, так как ее используют для объяснения самых разных и даже не существующих явлений. Что неудивительно, ведь вряд ли в мире найдется ученый, который полностью понимает устройство Вселенной на микроуровне. Квантовая механика, тем не менее, окончательно и бесповоротно изменила мир, способствуя развитию и становлению современной цивилизации. Чтобы внести некоторую ясность и обосновать громкие заявления, перечислим основные достижения этой научной дисциплины.

• Компьютеры и смартфоны это ярчайший пример того, что подарила миру квантовая механика. Все потому, что работа современной электроники на основе полупроводников зависит от волновой природы электронов. И поскольку мы понимаем эту волновую природу, то можем манипулировать электрическими свойствами кремния для создания компьютерных чипов: получить их можно смешивая крошечные доли необходимых элементов друг с другом.
• 

  Вы читаете эту статью благодаря квантовой механике

  Компьютерные чипы питают и приводят в действие настольные компьютеры, ноутбуки, планшеты, смартфоны и даже мелкую бытовую технику. Без детального понимания квантовой природы материи создать их было бы невозможно.

• Лазеры и телекоммуникации: в классических волоконно-оптических телекоммуникациях, используемых для передачи сообщений по волоконно-оптическим кабелям, источниками света являются квантовые устройства лазеры. Да-да, каждый раз, когда вы делаете телефонный звонок, то прямо или косвенно используете лазер, или, если хотите, саму квантовую физику.
• 

  Лазеры это генераторы и усилители когерентного излучения в оптическом диапазоне

  Ключевой принцип лазера описан Эйнштейном в 1917 году в работе о статистике фотонов (хотя сам термин был введен позже) и их взаимодействии с атомами. Результатом этого взаимодействия является индуцированное (или когерентное) излучение, при котором оба фотона грубо говоря "клонируют" друг друга, т. е. имеют одинаковые частоту, фазу и направление.

• С помощью навигационных систем GPS, подключенных к Интернету, можно проложить путь в любое незнакомое место. Все потому, что навигацию на смартфонах обеспечивает глобальная система позиционирования сеть спутников, каждый из которых передает сигнал, принимаемый GPS-навигатором, определяющим местоположение с точностью до нескольких метров. Работа GPS основана на постоянной скорости света для преобразования времени в расстояние.
• 

  Каждый раз, когда вы пользуетесь смартфоном, чтобы добраться из пункта А в пункт Б, благодарите за него квантовую механику
  

  Для точной и синхронизированной работы спутниковой системы, в каждый из них встроены атомные часы, работающие благодаря принципам квантовой механики. "Тиканье" часов это колебание микроволн, которое приводит к переходу между двумя определенными квантовыми состояниями в атоме цезия (или рубидия, в некоторых часах).

Удивительно, правда? Несмотря на то, что квантовая физика загадочна и непостижима, представить повседневную жизнь без нее попросту невозможно.

Современный опыт Юнга

Томас Юнг провел свой знаменитый эксперимент без малого 222 года назад. По этой причине современный опыт выглядит несколько иначе физики пропускают излучение отдельных частиц света или материи через две щели или отверстия, вырезанные в непрозрачном барьере. По другую сторону барьера находится экран, который регистрирует прибытие частиц.

Результат эксперимента, несмотря на модернизацию, не меняется: вместо того, чтобы пройти через ту или иную щель и накапливаться за каждой из них, фотоны переходят в определенные части экрана и избегают друг друга, что приводит к созданию чередующихся полос света и тьмы, то есть к интерференции. Так, однако, происходит не всегда оказалось, что в любой момент времени через аппарат проходит только один фотон.

Поведение фотонов меняется когда мы просто наблюдаем за ходом эксперимента. Реальность намного сложнее, чем кажется.

Это кажется нелогичным, но если посмотреть на фотон с математической точки зрения, приняв его за волновую функцию (абстрактную математическую функцию, представляющую состояние фотона/его местоположение), как все встает на свои места. Дело в том, что волновая функция ведет себя как волна а значит фотон попадает в обе щели. В результате новые волны исходят из каждой щели с другой стороны, распространяются и мешают друг другу.

Читайте также: Нобелевская премия по физике 2022: квантовая запутанность и телепортация

Таким образом мы можем сформулировать основную идею эксперимента с двумя щелями даже если пропускать фотоны через обе щели по одному за раз, то он все равно будет вести себя как волна, создавая интерференционную картину. Вот только эта волна вероятность, поскольку ученые не знают, через какую из двух щелей пройдет тот или иной фотон. Проблема заключается в том, что когда ученые пытаются определить какой именно фотон проходит через конкретную щель, интерференционная картина не возникает (что бы ученые не делали).

Эксперимент с отложенным выбором

Отметим, что в квантовой механике существует целый ряд классических двухщелевых экспериментов, включая эксперимент «с отложенным выбором» (так называемый «квантовый ластик с отложенным выбором»). Несмотря на странное название, идея достаточно проста испускаемые лазером фотоны попадают на двухщелевую пластину, за которой находится нелинейный оптический кристалл, который разбивает один фотон на пару запутанных фотонов (подробнее прочитать об этом явлении можно здесь).

Цель эксперимента заключается в формировании стандартной интерференционной картины, которую должен создать один из фотонов, а его «партнер» направиться к детектору. Этого, однако, не происходит: даже если второй фотон можно обнаружить после того, как первый попадает на экран, интерференционный картины не возникает.

Классический опыт Юнга, описание

Теоретически это означает, что наблюдение за фотоном может изменить события, которые уже произошли. Вот только как именно все это работает по-прежнему неизвестно, а значит перед нами одна из величайших загадок квантовой механики.

А вы знаете, что существуют разные интерпретации квантовой механики? Например, известно ли вам, что такое интерпретация Эверетта?

Как свет ведет себя во времени и пространстве?

Не прекращая попытки установить причину странного поведения фотонов, физики из Имперского колледжа Лондона опубликовали результаты инновационной работы в журнале Nature Physics, продемонстрировав, что опыт Юнга справедлив не только в отношении пространства, но и времени. В первоначальном эксперименте световые волны проходили через узкие промежутки в физическом пространстве, но в новой вариации физики использовали специальный материал, меняющий степень отражения света.

Когда на тонкий слой оксида индия электропроводящего прозрачного материала, который регулярно используется в сенсорных экранах смартфонов попадает интенсивный лазерный импульс, то он на крошечную долю секунды становится зеркалом. Этот материал, как говорится в работе, чрезвычайно быстро меняет свою отражательную способность, что сравнимо с частотой колебаний света.

Если бы вся история Вселенной от Большого взрыва до момента, когда вы читаете эту статью, длилась секунду, колебание света было бы равнозначно одному дню. Скорость переключения зеркал-щелей оказалась феноменальной считаные фемтосекунды, объясняет ведущий автор статьи Ромен Тироль.

Группе физиков удалось воссоздать двухщелевой эксперимент, который доказал волновую природу света во времени.

Если говорить совсем просто, то физики смогли наблюдать процессы интерференции света во времени после прохождения щелей световые волны то усиливали, то гасили друг друга (точно так же, как это происходит в классическом эксперименте Юнга). Однако на этот раз интерференция происходила на шкале времени.

Таким образом, 222 года спустя, ученые доказали, что свет ведет себя как частица и волна не только в пространстве, но и во времени.

Мы также узнали о существовании более точных способов измерения оптического отклика среды, а результаты исследования в будущем могут привести к созданию новых вычислительных технологий и спектроскопии (что пригодится при изучении черных дыр и других астрофизических явлений). Помимо теоретической и концептуальной ценности, подобные эксперименты продолжают служить источником новых знаний и проводятся для разных типов волн, включая электронные, звуковые и др.

Только представьте какое влияние новое открытие может оказать на вычислительную мощность квантовых компьюетров

Мы также не можем исключать и других последующих открытий, к которым сегодня никто не решается приступить. В конечном итоге мы слишком мало знаем о природе Вселенной, в которой неизученных областей намного больше, чем можно себе представить. А как вы думаете, к чему могут привести дальнейшие эксперименты в области квантовой физики? Ответ, как и всегда, будем ждать в нашем Telegram-чате, спасибо за внимание!

В 1930-е годы ученые решили, что пчелы слишком большие, чтобы уметь летать. Где они совершили ошибку?

В Интернете можно найти утверждение, что согласно законам физики, пчелы и шмели не должны уметь летать. В некоторых источниках говорится, что в научном центре NASA даже висит плакат с надписью о том, что аэродинамическое тело пчелы не приспособлено летать, но хорошо, что пчела об этом не знает. Существует такой плакат на самом деле или нет, точно сказать невозможно, однако предположение что жужжащие насекомые нарушают законы физики действительно есть оно было выдвинуто в первой половине 20 века. Ученые тех времен обратили внимание, что пчелы имеют настолько крупные тела, что их крошечные крылья не способны создать достаточную подъемную силу. Правда ли это, или ученые ошиблись в своих расчетах?

Почему пчелы не умеют летать

История гласит, что предположение о неспособности пчел летать появилось в 1930-е годы, во время беседы биолога и специалиста по аэродинамике. Первый спросил, не кажется ли его собеседнику странным, что крупные насекомые летают при помощи маленьких относительно их тела крыльев. Эксперт по аэродинамике сделал несколько быстрых расчетов и объявил, что исходя из веса пчелы и площади ее крыльев, она не должна уметь летать это противоречит законам физики.

В некоторых источниках говорится, что отрицателем летательной способности пчел является Людвиг Прандтль немецкий механик и физик, который внес огромный вклад в основы гидродинамики и разработал теорию пограничного слоя. Другая версия гласит, что автором предположения является швейцарский ученый Якоб Аккерет, который тоже работал в области аэродинамики и известен как один из главных экспертов в воздухоплавании 20 века. Но, скорее всего, авторами расчетов были французский энтомолог Антуан Маньян и математик Андре Сент-Лагю.

Ученые решили, что пчелы не должны уметь летать потому, что в первой половине 20 века очень мало знали об особенностях полета насекомых

Итак, ученые пришли к выводу, что пчелы не должны уметь летать. Однако, их расчеты с самого начала были ошибочными, потому что все происходило во времена, когда наука не была так хорошо развита, как сейчас. В тридцатые годы прошлого столетия ученые не могли разглядеть как именно насекомые машут крыльями. Поэтому расчеты велись так, как будто насекомые летают как самолеты с жесткими крыльями.

Интересный факт: самый первый самолет в мире назывался Флайер 1 и был создан в 1903 году братьями Уилбером и Орвиллом Райт. На сегодняшний день одна часть этого летательного аппарата находится на Марсе.

Как летают самолеты

Самолеты с жесткими крыльями летают совершенно не так, как насекомые. Они держатся в воздухе за счет разного давления над крыльями и под ними оно возникает за счет того, что нижняя часть каждого крыла ровная, а верхняя имеет выпуклость. Когда самолет летит, его крылья буквально разделяет воздушный поток на две части. За счет выпуклости, скорость верхнего потока увеличивается, а нижний поток остается таким же. В результате этого, давление на самолет сверху снижается, а снизу увеличивается. Летательное средство будто бы плывет по воздуху.

На летательную способность самолета также сильно влияет угол атаки крыла

Как летают насекомые

В отличие от самолетов, пчелы и другие насекомые имеют гибкие крылья. Они не только махают ими вверх и вниз, но и совершают круговые движения. В результате под ними образуется вихрь воздуха, который и позволяет маленьким крыльям поднимать массивные тела пчел и шмелей. Благодаря сверхточным камерам было выяснено, что пчелы способны совершать до 250 взмахов крыльями в секунду и лететь со скоростью до 65 километров в час. Когда человек видит пчел и шмелей в процессе опыления растений, они могут показаться неторопливыми созданиями. Но, на самом деле, они могут демонстрировать впечатляющую быстроту.

Полет пчелы в замедленном действии

В конечном итоге получается, что утверждение о том, что пчелы нарушают законы физики и на самом деле не должны уметь летать это миф, который был порожден ошибочными вычислениями.

Если хотите еще больше любопытных статей, подпишитесь на наши каналы в Дзен и Telegram. Будьте уверены, что не разочаруетесь!

Напоследок стоит отметить, что ученые до сих пор узнают о пчелах много интересного. Например, в 2022 году ученые провели научный эксперимент и выяснили, что шмели любят развлекаться с игрушками так же, как и многие другие виды животных вроде собак и кошек. Если дать им небольшой шарик, они хватаются за них лапками и катаются на них верхом. Если хотите узнать подробности об этом исследовании, читайте статью моего коллеги Андрея Жукова Пчелы любят играть с игрушками?.

Может ли новая теория гравитации ответить на величайшие загадки космологии?

История человечества настоящая сага с множеством действующих лиц. Веками мы ищем ответы на вопросы о том, кто мы, откуда пришли и куда движемся. По мере развития науки и технологий вопросов стало больше но и узнали мы немало. Оказалось, что наша планета крошечная голубая точка, вращающаяся вокруг самой обычной звезды, коих не счесть на просторах Вселенной. И чем больше мы узнаем о небесных объектах и устройстве космоса, тем меньше понимаем происходящее. Так, две ведущие физические теории общая теория относительности (ОТО) и квантовая механика идеально работают по-отдельности, но вместе нет. Более того, мы изучаем далекие галактики в попытках понять устройство мироздания и вводим разные переменные, например, темную материю, призванную объяснить величайшие загадки. Вот только доказательств ее существования по-прежнему нет, как нет и новой физической теории. Но почему и стоит ли ожидать революции в космологии? Давайте разбираться!

Что не так с космологией?

О том, что космология находится в кризисе, кажется, знают все. Причина кроется в несоответствии постоянной Хаббла. Это означает, что либо ученые делают что-то не так, либо на просторах Вселенной происходит нечто неведомое.

Постоянная Хаббла число, которое астрономы используют для измерения расширения Вселенной. Впервые о нем сообщил американский астроном Эдвин Хаббл, который обнаружил другие галактики за пределами Млечного Пути и пришел к выводу, что они постоянно удаляются от нас. Однако скорость, с которой это происходит (и почему) загадка. Да что уж там, каждый раз изучая вращение далеких галактик ученые приходят в недоумении.

Наша Вселенная расширяется с ускорением, что на самом деле довольно странно

Дело вот в чем звезды внутри галактик удерживаются вместе гравитацией силой тяжести которая предотвращает их выброс в межгалактическое пространство при вращении. Загадка же кроется в том, что самые удаленные части галактик движутся слишком быстро при этом не теряя звезд. Тот факт, что светила не выбрасываются в межзвездное пространство поражает астроном и является одной из величайших космологических загадок. Какая-то сила, должно быть, удерживает галактики вместе, но что это за сила и откуда она берется неизвестно.

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

На данный момент лучшее объяснение происходящему звучит так темная материя, оказывающая гравитационное воздействие на все небесные тела. Поиск этой таинственной материи является одним из ведущих направлений исследований, но несмотря на годы изучения и достижения, обнаружить доказательства существования темной материи до сих пор не удалось.

Новые идеи

К счастью, исследователи смотрят в разных направлениях пока одни занимаются темной материей, другие ищут альтернативные причины наблюдаемых космологических «проблем». Так, еще в 1980-х годах физик по имени Мордехай Милгром предположил, что в галактическом масштабе законы движения Ньютона могут незначительно отличаться от тех, которые наблюдаются на Земле.

По Милгрому, эта модифицированная ньютоновская динамика (MOND), может обеспечить дополнительную гравитационную силу, удерживающую галактики вместе. Но, как и в случае с темной материей, свидетельств в поддержку этой идеи крайне мало.

Астрономы склоняются в пользу идеи темной материи. Но что, если они ошибаются?

Различные исследования рассматривали то, какое влияние MOND может оказывать на орбиты удаленных объектов, таких как Плутон или космические аппараты «Пионер» и «Вояджер», но обнадеживающих результатов не последовало. Более того, многим астрономам эта идея не нравится, так как представляет собой, по сути, произвольную интерпретацию ньютоновской динамики (собственно вот она причина повсеместного интереса к темной материи).

Еще больше интересных статей в области космологии и физики читайте на нашем канале в Яндекс.Дзен там регулярно выходят статьи, которых нет на сайте!

Теперь же, ситуация может измениться все благодаря работе Джонатана Оппенгейма и Андреа Руссо из Университетского колледжа Лондона, которые выяснили, почему идея MOND Милгрома все-таки может быть верной. Работа, пока что не прошедшая экспертной оценки, дает MOND теоретическую основу, которая повышает привлекательность теории для астрономов и физиков.

Хорошо забытое старое

Исследование, опубликованное на сервере препринтов AiRXiv, основано на идее, которую Оппенгейм выдвинул несколько лет назад, чтобы примирить несовместимость между двумя великими основами современной физики: квантовой механикой и общей теорией относительности. Напомним, что квантовая механика объясняет устройство Вселенной в мельчайших масштабах, в то время как ОТО в самых больших масштабах.

И, как мы уже не раз рассказывали, характер обеих теорий совершенно противоположен: квантовая механика предполагает, что Вселенная вероятностна по своей природе, в то время как ОТО подразумевает, что она полностью классическая. Эта несостыковка создает дилемму, когда дело доходит до создания теории квантовой гравитации, которую физикам только предстоит разработать.

Квантовая гравитация направление исследований в теоретической физике, целью которого является квантовое описание гравитационного взаимодействия.

Подробнее о квантовой гравитации мы рассказывали здесь, не пропустите!

Идея Оппенгейма в том, что ОТО классическая теория, но в своей основе, однако, стохастическая то есть имеет случайный характер, скорее похожий на броуновское движение случайное движение частицы, взвешенной в жидкости. Такое видение позволяет объединить квантовую механику и теорию относительности математически совместимым образом.

Из этого «хорошо забытого» подхода также следует, что гравитация для нас с вами работает именно так, как описал Ньютон (и как наблюдают физики). А вот в галактических масштабах ускорение, обусловленное гравитацией, может изменяться на небольшую, но случайную величину, как если бы пространство-время вызывало какое-то броуновское движение масс внутри него.

Мы, возможно, неправильно понимаем гравитацию главную движущую силу Вселенной

Мы показываем, что стохастическая природа пространства-времени порождает дополнительную гравитационную силу, удерживающую галактики вместе. Энтропия, управляемая стохастической космологической постоянной, может объяснить кривые вращения галактик, а значит привлекать темную материю не нужно, пишут авторы научной работы.

Темная материя больше не нужна?

Идея Милгрома (и авторов нового исследования) может оказаться необходимым следствием объединения теории относительности и квантовой механики в единую структуру. Как минимум эту идею следует рассмотреть всерьез и провести ряд научных экспериментов, проверяющих природу ньютоновской динамики.

Авторы работы, все же, призывают быть осторожными, указывая, что помимо вращения галактик есть и другие причины предполагать существование темной материи. Например, гравитационная масса далеких галактик действует подобно линзе, преломляя проходящий мимо свет. И размер этого изгиба предполагает, что темная материя должна вносить свой вклад в эту массу.

Физики применяют широкий спектр подходов к очень сложным проблемам, таким как объединение квантовой механики с гравитацией. И это очень хорошо

Таким образом, прежде чем новая, альтернативная идея получит распространение, ее необходимо тщательно и подробно изучить, в частности, путем компьютерного моделирования броуновского движения пространства-времени и его влияния на массу. Ну а речь о полном отказе от темной материи не идет и вовсе.

Читайте также: Астрофизики обнаружили мосты из темной материи. Что это такое?

Выходит, у астрономов прибавилось работы, ведь помимо поисков темной материи как в космосе, так и на Земле, внимание придется уделить и идее Милгрома. Но именно так работает наука чем более открыто и непредвзято мы смотрим на Вселенную, тем больше шансов узнать еще несколько ее тайн.

Бозон Хиггса фундаментальная частица, открыть которую удалось всего 12 лет назад. Изображение: assets.newatlas.com

В 2012 году ученые сообщили об одном из величайших событий в области квантовой физики открытии бозона Хиггса фундаментальной частицы, несущей силы поля Хиггса и отвечающую за придание массы другим частицам. Предположение о существовании поля Хиггса впервые выдвинул физик Питер Хиггс в середине шестидесятых годов (в честь него названы и поле и частица). 2024 год, увы, стал последним в жизни этого выдающегося ученого 8 апреля Питер Хиггс скончался в своем доме в Эдинбурге в возрасте 94 лет. Его беспрецедентное наследие, однако, продолжает оказывать огромное влияние на будущее физики элементарных частиц, как никакое другое открытие до него. Более того, если текущие измерения бозона Хиггса верны, то Вселенная нестабильна в своем нынешнем состоянии. Это, в свою очередь, означает, что нам придется пересмотреть все имеющиеся знания как о космосе, так и о физике элементарных частиц. Ну а новое открытие, о котором погоаорим в данной статье, лишь подливает масла в огонь.

Открытие бозона Хиггса совместными усилиями ATLAS и CMS сыграло решающую роль в раскрытии тайн поля Хиггса и его потенциала. Многие ученые полагают, что «Новая физика» не за горами.

Наследие Хиггса

Английский физик Питер Уэйд Хиггс родился в 1929 году. В то время понимание материи и Вселенной было совершенно иным, а ведущая модель материи гласила, что существуют всего три фундаментальные неделимые частицы протоны (находятся внутри атомных ядер), электроны (окружают протоны) и фотоны (частицы света, ответственные за электромагнитное взаимодействие).

При жизни Хиггса произошла удивительная революция, кульминацией которой стало создание Стандартной модели физики элементарных частиц самой успешной в истории системы для понимания строения Вселенной. Однако путь Хиггса к одному из величайших открытий в истории науки был тернистым. Более половины своей жизни физик ждал подтверждения своих теоретических предсказаний.

Питер Хиггс британский физик-теоретик, профессор Эдинбургского университета. Лауреат Нобелевской премии по физике. Изображение: dzeninfra.ru

Читайте также: Обнаружены новые элементарные частицы. Почему это важно?

Идею о существовании частицы, способной придавать массу всем другим частицам, Хиггс озвучил в 1964 году, однако окончательно подтвердить ее существование удалось лишь к 2013 году на Большом адронном коллайдере. В том же году британский ученый был удостоен Нобелевской премии по физике, а частица, названная в его честь стала всемирно известной.

ЦЕРН европейская организация по исследованию элементарных частиц, объявила об открытии бозона Хиггса с большой помпой. Однако сам Хиггс, казалось, был этим смущен и всегда подчеркивал, что многие другие ученые внесли свой вклад в теорию и озвучивали похожие идеи, говорится в некрологе.

Первая статья Хиггса была опубликована в 1964 году в журнале Physical Review Letters, в которой говорилось о новом типе массивных бозонов (одном из типов субатомных частиц). В то время другие теоретики работали в том же направлении, но знаменитая ныне «частица Бога» тогда существовала только в теории.

Хиггс использовал математические идеи о симметрии и о том, как она может быть нарушена чтобы объяснить, как безмассовые частицы могут приобретать массу. Изображение: www.cnet.com

Напомним, что бозон Хиггса связан с полем Хиггса, которое придает массу другим частицам, таким как электроны и кварки, о чем Хиггс сообщил в 1966 году. Если бы тогда поле Хиггса удалось обнаружить, то ученые доказали бы, что стандартная модель последовательная теория природы. Поиск бозона Хиггса, однако, оказался чрезвычайно сложной задачей. Сам ученый и вовсе считал, что этот вопрос не будет решен при его жизни.

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

Уникальные свойства «частицы Бога»

Итак, как мы знаем сегодня, в основе Вселенной лежат уникальные свойства бозона Хиггса. Подобно твердому, жидкому и газообразному состояниям вещества, поле Хиггса соответствует фазе Вселенной, которую можно определить, измерив взаимодействие бозона Хиггса с другими частицами.

За десятилетие, прошедшее с момента его открытия, многие из этих взаимодействий были обнаружены на БАК. Эти результаты подняли новые вопросы. Стабильность Вселенной ее способность сохраняться в своем нынешнем состоянии более или менее вечно по-видимому, зависит от массы и взаимодействий бозона Хиггса.

Поле Хиггса взаимодействует с атомными субчастицами. Изображение: media.licdn.com

Если текущие измерения этой частицы верны, Вселенная попросту нестабильна, а значит что в какой-то момент она может перейти в другую форму. Ответы, поиском которых сегодня занимаются ученые, могут доказать ошибочность Стандартной модели.

Физики также хотят понять, действительно ли поле Хиггса объясняет все массы элементарных частиц, как предсказывает Стандартная модель. Что касается редкого распада бозонов Хиггса, о которых мы ранее рассказывали, то выяснить, на какие еще частицы они распадаются исследователи пока не могут.

Чтобы окончательно разобраться в хитрых переплетениях субатомных частиц, ученые из Европы, США и Китая работают над строительством новых коллайдеров элементарных частиц, ориентированных на изучение бозона Хиггса. Наследием выдающегося ученого станет программа экспериментальной физики элементарных частиц 21-го века.

Питер Хиггс человек из другой эпохи. Изображение: habrastorage.org

Необходимо отметить, что Хиггс был физиком из другой эпохи. Сегодня практически невозможно представить, чтобы кто-то с его послужным списком смог удержаться в академических кругах он опубликовал всего несколько статей, почти все из которых написал в одиночку. Все потому, что современная академическая среда построена на жесткой конкуренции, а ученые вынуждены публиковать работы как можно чаще.

Трудно представить, что в нынешних условиях у меня будет достаточно тишины и покоя, чтобы заниматься тем, чем я занимался в 1964 году Сегодня я бы не устроился на академическую работу Не думаю, что меня сочли бы достаточно продуктивным, сказал Хиггс в интервью 2013 года.

Симметрия и новые эксперименты

Так как научные открытия (а тем более прорывы) требуют времени, говорить о полном пересмотре нашего понимания устройства мироздания и Веленной несколько преждевременно. Но повод для пересмотра Стандартной модели все-таки есть: бозон Хиггса является лишь одним из результатов «спонтанного нарушения симметрии» поля Хиггса, а значит могут существовать и другие подобные бозоны.

Эти дополнительные субчастицы могут взаимодействовать друг с другом и с бозоном Хиггса. Если их существование удастся подтвердить экспериментальным путем, то ученые, вероятно, смогут объяснить дисбаланс вещества и антиматерии во Вселенной.

Вселенная окутана тайнами. Изображение: symmetrymagazine.org

Не пропустите: Что такое бозон Хиггса и почему ученые хотели его открыть

Недавно ученые из коллаборации ATLAS опубликовали результаты поиска двух новых бозонов Хиггса X и S которые могли бы взаимодействовать с бозоном Хиггса стандартной модели (H). Предполагается, что S-бозон распадается на b-кварки, тогда как H-бозон распадается на фотоны.

Таким образом, неизменные массы этих продуктов распада могут быть использованы для восстановления масс соответствующих бозонов, пишут авторы научной работы.

Поскольку физики не знают масс гипотетических бозонов Хиггса, они прибегли к помощи параметризованной нейронной сеть (PNN) этот метод позволил им не только изучить диапазон масс X и S с высокой степенью детализации, но и получить четкое представление о массах новых бозонов, если они будут обнаружены.

Локальное наблюдаемое значение превышения фоновых процессов стандартной модели в зависимости от масс (m_X, m_S). Изображение: ATLAS Collaboration/CERN

Безусловно, все вышеописанное крайне сложно, однако, заглядывая в будущее
можно сказать, что модели, исследованные в новом анализе, остаются многообещающими возможностями для раскрытия новых физических явлений, выходящих за рамки Стандартной модели. Данные, собранные во время третьего запуска БАК, и дальнейшая работа коллайдера прольют еще больше света как на бозоны Хиггса, так и на тайны Вселенной.

Гравитация управляет Вселенной. Но при чем тут темная материя? Изображение: www.techexplorist.com

Ученые почти столетие пытаются разгадать тайну темной материи гипотетической формы материи, которая, как считается, ответственна за определенные гравитационные эффекты, необъяснимые общей теорией относительности (ОТО). К счастью, новая гипотеза может изменить ход событий. В работе, недавно опубликованной в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society продемонстрировано возможное существование самой могущественной силы во Вселенной гравитации без присутствия массы. Столь необычный подход по мнению авторов исследования может поставить под сомнение само существование темной материи. В основе новой теории лежит идея о том, что гравитация, необходимая для удержания галактик и скоплений галактик вместе, может быть обусловлена особыми топологическими структурами, образовавшимися в ранней Вселенной. Звучит непросто, так что давайте разбираться!

Гравитация одна из четырех основных сил в физике, наряду с электромагнитной силой, сильным и слабым ядерным взаимодействием.

Ее высочество гравитация

Прежде чем погружаться в запутанные дебри новой теории, определимся с гравитацией и тем, почему она играет ключевую роль в формировании и структуре Вселенной. Эта фундаментальная сила природы, которая притягивает объекты друг к другу, буквально неотделима от массы объектов чем больше их масса, тем сильнее их гравитационное притяжение.

Помните знаменитое яблоко Исаака Ньютона? Именно он в XVII веке заметил, что яблоки падают с дерева на землю и предположил, что происходит это из-за силы, которая действует между яблоком и Землей. Ньютон разработал закон всемирного тяготения, который гласит, что сила гравитации между двумя объектами пропорциональна произведению их масс и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними.

Классическая теория тяготения Ньютона закон, описывающий гравитационное взаимодействие в рамках классической механики. Изображение: static.techno-science.net

Больше по теме: Может ли гравитация быть источником света?

На Земле гравитация действует так, что все объекты падают на поверхность с ускорением примерно 9.8 м/с. Это означает, что при свободном падении скорость объекта увеличивается на 9.8 метров в секунду каждую секунду. В космосе же гравитация ведет себя иначе, удерживая планеты на орбитах вокруг звезд. Гравитация также ответственна за формирование звезд, планет и галактик облака газа и пыли в космосе сжимаются под действием гравитации, образуя звезды и планетные системы.

Общая теория относительности

Теория всемирного тяготения Ньютона главенствовала в науке вплоть до начала ХХ века, когда Альберт Эйнштейн предложил новую теорию гравитации общую теорию относительности (ОТО), которая описывает гравитацию не как силу, а искривление пространства и времени, вызванное массой объектов. Чем больше масса объекта, тем сильнее он искривляет пространство-время вокруг себя. ОТО удивительна, так как объясняет, почему объекты движутся по определенным траекториям в гравитационном поле.

Общая теория относительности общепринятая в настоящее время теория тяготения, описывающая тяготение как проявление геометрии пространства-времени. Изображение: static.dw.com

Более того, за прошедшее столетие мы узнали о том, что гравитация имеет несколько эффектов, таких как чувство тяжести (которое мы испытываем на Земле), приливные силы Луны (гравитация спутника является причиной приливов и отливов на Земле). Самое интересное, однако, происходит за пределами Земли и относится к черным дырам объектам, сила гравитации которых настолько сильна, что даже свет не может покинуть их пределы.

Не пропустите: Что такое Общая теория относительности Эйнштейна?

Итак, если говорить совсем просто, то гравитация это неотъемлемая часть нашей жизни и Вселенной. Она управляет движением планет, формированием звезд и галактик и даже влияет на наши повседневные действия. Понимание этой фундаментальной силы природы помогает нам изучать устройство окружающего мира.

Гравитация и темная материя

Несмотря на кажущуюся простоту, гравитация представляет собой одну из величайших загадок современной науки. Так, исследователи до сих пор выдвигают самые разные теории на ее счет от ускорения как ведущей силы до гравитонов гипотетических безмассовых элементарных частиц. Все потому, что две ведущие физические теории ОТО и квантовая механика идеально работают по отдельности, но вместе противоречат друг другу.

Иными словами ученые по-прежнему находятся в поисках «теории всего», способной объяснить устройство нашего мира как в макро, так и микро масштабах, а гравитация является одним из камней преткновения. Во-первых, большую часть времени гравитацию относили исключительно к области материи, но что, если это на самом деле не так? Что, если эта удивительная сила природы может существовать без массы?

Кажется, пришла пора посмотреть на гравитацию под совершенно другим углом. Изображение: images.newscientist.com

Звучит максимально непривычно, однако именно эта идея привлекла внимание авторов недавно опубликованного исследования. Дело в том, что если гравитация может существовать без массы, то необходимость в темной материи гипотетической материи, не вступающей в электромагнитное взаимодействие и составляющей до 85% от общего объема Вселенной полностью отпадает.

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

Напомним, что существование темной материи не доказано, а ее концепция впервые была разработана для объяснения того, что галактики удерживаются вместе при высокоскоростном вращении. Введение этой гипотетической и невидимой материи позволило физикам выдвигать всевозможные идеи и избегать несостыковок в существующих теориях.

Топологические дефекты

Ведущий автор нового исследования, астрофизик Ричард Лью из Университета Алабамы в Хантсвилле, предположил, что вместо темной материи, связывающей галактики и другие небесные тела, Вселенная может содержать тонкие, похожие на оболочку слои «топологических дефектов», которые порождают гравитацию без какой-либо основной массы.

Топологические дефекты это макроскопические структуры, обладающие макроскопическими свойствами. Пространственные масштабы влияния топологических дефектов можно сопоставить с размером наблюдаемой Вселенной.

Лью начал с попытки найти другое решение уравнений поля Эйнштейна, которые связывают искривление пространства-времени с присутствием в нем материи. Как описал Эйнштейн в ОТО, пространство-время искривляется вокруг сгустков материи и потоков излучения во Вселенной в зависимости от их энергии и импульса. Эта энергия, конечно же, связана с массой в знаменитом уравнении ученого: E=mc2.

Теория Эйнштейна на порядок сложнее, чем ньютоновская теория всемирного тяготения, а новая теория заходит еще дальше, убирая из уравнения массу. Изображение: thedebrief.b-cdn.net

Таким образом, масса объекта связана с его энергией, которая искривляет пространство-время это искривление пространства-времени и есть то, что Эйнштейн назвал гравитацией. Иными словами ОТО гласит, что гравитация неразрывно связана с массой, однако Лью утверждает, что это не так.

Это интересно: Существует ли темная материя? И почему мнения ученых разделились?

Космические струны

В ходе работы астрофизик приступил к решению упрощенной версии уравнений поля Эйнштейна, которые допускают конечную силу притяжения при отсутствии какой-либо обнаруживаемой массы. Лью говорит, что его усилия были «продиктованы разочарованием в существующем положении вещей, а именно в представлении о существовании темной материи, несмотря на отсутствие каких-либо прямых доказательств на протяжении целого столетия«.

Решение, предложенное автором работы, заключается в выявлении топологических дефектов в форме оболочек, которые могут возникать в очень компактных областях пространства с очень высокой плотностью вещества. Эти наборы концентрических оболочек содержат тонкий слой положительной массы, спрятанный внутри внешнего слоя отрицательной массы.

Эти две массы нейтрализуют друг друга, поэтому общая масса двух слоев равна нулю. Но когда звезда находится на этой оболочке, то испытывает большую гравитационную силу, притягивающую ее к центру, говорится в статье.

Гравитация без массы действительно может существовать. Правда на данный момент есть только математические доказательства. Изображение: muyinteresante.com

Напомним, что топологические дефекты это очень компактные области пространства с очень высокой плотностью вещества, которые обычно представляют в форме линейных структур, известных как космические струны. Однако также возможны двумерные структуры, такие как сферические оболочки.

Некоторые ученые не согласны с выводами Лью и полагают, что именно темная материя является ключом к теории гравитации. Подробности здесь, не пропустите!

Более того, ученым давно известно, что сила притяжения позволяет всем объектам, как безмассовым, так и иным, взаимодействовать друг с другом, поскольку это, по сути, влечет за собой искривление самого пространства-времени. Например, ранее было установлено, что небесные тела оказывают гравитационное притяжение на безмассовые фотоны.

Безусловно, все предположения, выдвинутые мной в статье спорные, но если в будущем они подтвердятся, то необходимость продолжать искать темную материю полностью отпадает. Таким образом, следующий вопрос заключается в том, можно ли подтвердить или опровергнуть мои предположения с помощью наблюдений, говорит Лью.

Вселенная полна загадок. Изображение: i0.wp.com

И хотя астрофизик признает, что предложенное им решение «наводит на размышления» и само по себе не может дискредитировать гипотезу о темной материи, его работа может стать интересным математическим упражнением, так как позволяет взглянуть на Вселенную и управляющие ей силы под другим углом. Тем не менее выводы, опубликованные в статье, являются первым математическим доказательством того, что гравитация может существовать без массы. А это уже не мало, согласны?

В чем заключается настоящая магия радуги? Изображение: images.newscientist.com

Несмотря на то, что радуга похожа на реальный объект, висящий где-то вдали, все попытки приблизиться к ней будут обречены на провал она будет удаляться от нас с той же скоростью, с которой мы приближаемся к ней. Поймать ее тоже не выйдет в конечном итоге, радуга это оптический объект, который не существует в определенной точке пространства. На самом деле радуга это прекрасная иллюзия, поняв природу которой, можно многое узнать об окружающем мире и Вселенной. Так, древние цивилизации испытывали гораздо больше трудностей с понимаем природы света, чем с физическими объектами и даже рассматривали его как механизм зрения, приводящий к появлению таких странностей, как радуга. Древние греки, например, были уверены в том, что все вокруг состоит из четырех элементов, поэтому семь цветов радуги воспринимались ими как проявление божественной воли.

Тайна света

Исаак Ньютон справедливо считается одним из величайших ученых в истории человечества. И дело не только в теории гравитации, разработанной им в семнадцатом веке и описывающей движение объектов вблизи поверхности Земли, орбиту Луны вокруг Земли и орбиты планет вокруг Солнца. Именно Ньютон обнаружил, что белый свет это смесь всех цветов.

К такому выводу ученый пришел, проведя эксперимент. Сначала он затемнил свою комнату таким образом, чтобы ни один луч света не мог в нее проникнуть. Затем раздвинул шторы так, чтобы сквозь них пробивался луч света, толщиной в карандаш и проходил через призму треугольный кусок стекла.

Белый свет это смесь всех цветов. Изображение: cdn.britannica.com

Призма, как оказалось, преломляла узкий луч белого света таким образом, что на выходе из нее он переставал быть белы, становясь разноцветным, прямо как радуга. Ньютон назвал свою искусственную радугу спектром.

Это интересно: В России чаще будет появляться радуга почему это плохой знак?

Световой спектр

Спектр, о котором говорил Ньютон, устроен следующим образом когда луч света проходит через воздух и попадает в стекло, он преломляется. Отметим, что преломление называется рефракцией, которая, в свою очередь, происходит не только в стекле, но и в воде. Об этом особенно важно помнить, когда мы говорим о радуге, ведь именно за счет рефракции весло выглядит изогнутым, когда мы погружаем его в реку.

Итак, свет преломляется, когда проходит через стекло или воду, но главное в этом процессе это угол преломления, который напрямую зависит от цвета светового луча. Так, красный свет преломляется под более тупым углом, чем синий.

Ньютон оказался прав, предположив, что белый свет это смесь различных цветов. Изображение: www.mozaweb.com

Таким образом, пропустив через призму белый свет, мы увидим, что синий свет преломится больше, чем красный, поэтому при выходе с другой стороны призмы они разделятся, а между ними окажутся желтый и зеленый. В результате перед нами появится ньютоновский спектр: все цвета радуги, расположенные в обычном для радуги порядке красный, оранжевый, зеленый, голубой, синий, фиолетовый.

Хотите всегда первыми узнавать о последних открытиях в области науки и высоких технологий? Подписывайтесь на наш канал в Telegram так вы точно не пропустите ничего интересного!

Эксперименты Ньютона

Безусловно, Исаак Ньютон не был первым человеком, создавшим радугу с помощью призмы у других экспериментаторов получался такой же результат, однако они считали, что это призма «окрашивает» белый свет. Ньютон же посмотрел на радугу иначе и предположил, что призма просто отделяет цвета друг от друга.

Справедливость своей догадки Ньютон впоследствии доказал серией экспериментов. Он брал призму, как и раньше, и направлял разноцветный поток света в маленькую прорезь, так что через нее проходил луч только одного цвета, например, красный. Потом на пути красного луча он установил еще одну призму, которая преломляла свет как обычно, однако на выходе луч оставался красным никаких дополнительных цветов не появлялось.

Ньютон разгадал тайну света и радуги. Изображение: www.thoughtco.com

Таким образом выдающийся ученый подтвердил свою теорию о белом свете как смеси всех цветов и… продолжил эксперименты. Так, в следующий раз Ньютон решил стать более изобретательным и задействовал сразу три призмы. По сути, это был контрольный эксперимент, окончательно разрешающий научный спор тех лет.

Вам будет интересно: Расплетая радугу как тайны света привели человечество к открытию темной материи?

Почему мы видим радугу?

Итак, с призмами разобрались, но что насчет настоящей радуги? Чтобы понять как она образуется, необходимо вспомнить про рефракцию, так как радуга появляется, когда солнечный свет отражается от капель дождя и попадает в глаза наблюдателя. Большинство дождевых капель имеют сферическую форму, которая и обеспечивает условия, необходимые для появления радуги.

Чтобы увидеть радугу, необходимы и другие условия, включая расположение солнца и дождевых капель по отношению к наблюдателю. Это означает, что солнце должно находиться у нас за спиной, низко над горизонтом (в идеале под углом не менее 42). Чем ниже солнце опускается в небе, тем большую дугу радуги мы увидим. Радуга выглядит полукруглой над ровной поверхностью только на восходе или закате, когда солнце находится точно над горизонтом. В большинстве случаев виден меньший участок дуги.

Для формирования радуги необходим ряд важных условий. Изображение: images.ctfassets.net

Дождь, туман или какой-либо другой источник образования водяных капель также должен находится в нашем поле зрения, а вот размер дождевых капель напрямую не влияет на геометрию радуги, но туман или дымка, как правило, усиливают эффект.

Отметим, что солнечный свет состоит из света с множеством различных длин волн, которые замедляются на различную величину, в результате чего белый свет расщепляется или рассеивается. При этом более короткие синие и фиолетовые волны слегка меняют направление на более длинные волны красного света. Поскольку вода плотнее воздуха, свет, проходящий из воздуха в дождевую каплю под определенным углом, замедляется и меняет направление в процессе, называемом преломлением.

Не пропустите: Как бозон Хиггса помогает раскрывать тайны Вселенной?

Таким образом наблюдатель, находясь в нужном месте, увидит, как рассеянный солнечный свет отражается обратно в его сторону. Свет, рассеянный множеством капель, попадая в глаза наблюдателя, будет выглядеть как разноцветная радуга.

Различные цвета выходят из капель под углами, варьирующимися примерно на два градуса, от красного до фиолетового. Красный свет, видимый наблюдателем, исходит от капель, которые располагаются немного выше в атмосфере, чем те, что рассеивают фиолетовый свет в направлении наблюдателя.

Радуга это прекрасная иллюзия, скрывающая в себе природу света. Изображение: timesknowledge.wwmindia.com

Человеческий глаз способен различать множество оттенков, поэтому принято считать, что радуга состоит из семи цветов: красного, оранжевого, желтого, зеленого, голубого, синего и фиолетового. А значит самое время вспомнить знаменитую детскую считалку, обозначающую семь цветов радуги »Каждый охотник знает где сидит фазан».

Каждый из нас сталкивается со статическим электричеством в повседневной жизни. Но что оно из себя представляет? Изображение: estatsolutions.co.uk

Электричество это совокупность явлений, в основе которых лежат существование, движение и взаимодействие электрических зарядов. Исследование электричества привело к возникновению множества идей, теорий и изобретений, без которых представить современную жизнь попросту невозможно. Однако между электричеством, используемым, скажем, для освещения городов и статическим электричеством, с которым мы можем столкнуться в самые неожиданные моменты повседневной жизни, есть разница. Так, если заряженные электрические частицы, как правило, ведут себя хаотично, уравновешивая друг друга, а их общий заряд в пространстве близок к нулю, то в случае статического электричества эти заряды скапливаются в одном месте, например, на поверхности шерсти или воздушного шарика. Рассказываем что это за явление природы и как его понимание помогает избежать неприятных ситуаций.

Что такое электричество?

Итак, статическое электричество и обычное электричество это два разных типа электричества, которые проявляются по-разному и используются для различных целей. Так, первое возникает, когда электрический заряд накапливается на поверхности материала и остается на месте, пока не найдет путь для разряда, а второе благодаря источникам питания, таким как батареи, генераторы или электрические сети, которые создают и поддерживают поток электронов.

Электричество это движение электрического заряда через проводник, такой как медь, алюминий или другие материалы. Этот тип электричества используется для передачи энергии.

Отметим, что история электричества началась еще в VII веке до нашей эры, когда греческий философ Фалес Милетский обнаружил, что потертый о шерсть янтарь (по-гречески электрон) начинает притягивать к себе легкие предметы. Это явление, как мы знаем сегодня, оказалось проявлением электричества.

Изучения электричества началось с янтаря. Кто бы мог подумать? Изображение: i.ytimg.com

Затем, в 1785 году французский физик Шарль Кулон открыл закон о взаимодействии электрических зарядов, напоминающий закон всемирного тяготения Ньютона. Таким образом, закон Кулона это первый сформулированный на математическом языке фундаментальный количественный закон.

Это интересно: Ученые нашли способ, как добывать электричество из воздуха

Электрический заряд

Но главное в науке об электричестве это электрический заряд свойство тел, которые могут создавать вокруг себя электрическое поле и с его помощью воздействовать на другие заряженные тела. Напомним, что заряды бывают положительными и отрицательными, причем заряды одного знака отталкиваются, а заряды разных знаков притягиваются.

При движении заряженных тел также создается магнитное поле, что говорит о родстве магнетизма и электричества. Само же электричество стало неотъемлемой частью современной цивилизации. Для его получения строят электростанции, для хранения производят батареи и аккумуляторы. Словом, электричество окружают нас повсюду, а еще находится непосредственно внутри наших тел.

Электричество добывают электростанции. Изображение: power.mhi.com

Да, да, в организме человека постоянно происходят электрические процессы. Так, нервные импульсы, то есть волны возбуждения, распространяются по нервному волокну и передают информацию от периферических рецепторов к нервным центрам и наоборот, от центральной нервной системы к мышцам и внутренним органам.

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

Как добывают электричество?

Добыча электричества включает в себя несколько этапов и использует различные методы и технологии. Так, тепловые электростанции используют тепло, полученное путем сжигания угля, нефти, газа, природного газа или использования ядерного топлива для выработки электричества, а гидроэлектростанции энергию падающей воды.

Если говорить несколько проще, то электричество добывается различными способами, в зависимости от доступных ресурсов и технологий. Каждый метод имеет свои преимущества и недостатки, связанные с экологическим воздействием, затратами и эффективностью.

Электроэнергия, которая поступает в наши дома, вырабатывается электростанциями. Изображение: sdelanounas.ru

Тепловые, гидроэлектростанции и атомные электростанции обеспечивают основную часть мирового производства электроэнергии, в то время как возобновляемые источники, такие как ветер и солнце, набирают популярность благодаря своей экологической чистоте.

Не пропустите: Новое открытие в медицине: электричество помогает заживлять раны в 3 раза быстрее

Статическое электричество

Итак, что же в таком случае представляет собой статическое электричество? Наиболее подробное объяснение звучит так: статическое электричество это форма электричества, возникающая в результате дисбаланса между положительными и отрицательными зарядами внутри материала, который возникает, когда электроны (отрицательно заряженные частицы в атоме) перемещаются из одного материала в другой.

Если материал, принимающий электроны, изолирован или не является электрическим проводником, он удерживает электроны, что приводит к накоплению электрического заряда. Поскольку этот заряд неподвижен, его называют статическим электричеством. Когда условия позволяют накопленному заряду течь, избыток статического электричества разряжается, и оно превращается в текущее электричество.

Притяжение волос к наэлектризованному шарику это статическое электричество. Изображение: cdn.hswstatic.com

Если же говорить проще, то статическое электричество возникает из-за трения между двумя материалами, в результате чего электроны переходят с одного объекта на другой. Например, если вы трете воздушный шарик о волосы, шарик может забрать электроны у ваших волос. В результате шарик становится отрицательно заряженным, а волосы положительно заряженными.

Больше по теме: Альтернативная энергия: как компании вырабатывают электричество за счет движения людей?

Теперь, когда шарик заряжен, он может притягивать легкие предметы, такие как кусочки бумаги. Это происходит потому, что положительные заряды в бумаге притягиваются к отрицательному заряду на шарике. Точно так же, когда вы снимаете синтетическую одежду, то можете услышать треск и увидеть маленькие искры это и есть статическое электричество.

Использование статического электричества

Некоторые из наиболее известных способов использования статического электричества применяются в воздушных фильтрах и устройствах для удаления пыли, которые используют разницу в зарядах между материалами для удаления частиц, находящихся в воздухе.

Когда электростатически заряженные частицы воздуха проходят через систему фильтров, слои фильтра, имеющие противоположный заряд, улавливают их и удерживают в ловушке. Однако накопление статического заряда не всегда полезно.

Статическое электричество можно использовать для различных забавных экспериментов и демонстраций. Изображение: sofamel.com

Это может привести к повреждению важных электрических компонентов компьютерных микросхем и других компонентов электрических цепей. Кроме того, трение, возникающее при перекачивании жидкостей по шлангам или трубопроводам, может привести к накоплению статического заряда, который может быть опасен, если эти жидкости или выделяемые ими газы являются легковоспламеняющимися. При соприкосновении с заземленным предметом этот статический заряд может вызвать искру, которая может воспламенить эти материалы.

Как избежать неприятностей?

Чтобы избежать неприятных сюрпризов со статическим электричеством, ученые рекомендуют использовать увлажнители воздуха (все потому, что в сухом воздухе статическое электричество образуется чаще, поэтому увлажнитель может помочь), а также антистатические спреи, которые можно распылять на одежду, чтобы предотвратить накопление зарядов.

Читайте также: Почему электричество издает гудящий звук?

Нелишним будет подумать и о заземлении если вы носите обувь с проводящей подошвой или дотрагиваетесь до металлических предметов, это поможет разрядить статическое электричество.

Если сильно встряхнуть газировку и открыть крышку фонтан пены обеспечен. Источник фото: ecestaticos.com

Все мы хорошо с детства знаем, что если встряхнуть бутылку с газировкой перед ее открытием, мощный пенистый фонтан обеспечен. Казалось бы, в этом нет никакого секрета после встряхивания давление в бутылке возрастает, в результате чего при открытии содержимое под давлением вырывается наружу. Однако есть один нюанс бутылка с газировкой является закрытой системой. Это значит, что для увеличения давления в ней необходимо бутылку сдавить или что-нибудь в нее закачать. Поэтому, если вы закрепите на крышке манометр, то обнаружите, что после встряхивание давление не возрастает. Но что происходит на самом деле?

Как делают газированные напитки

Шипение и приятное покалывание во рту, из-за которых мы так любим газированные напитки, создает растворенный в жидкости углекислый газ (CO2). Это тот самый газ, который мы с вами выдыхаем, и который, по мнению некоторых ученых, вызывает потепление климата.

Надо сказать своим появлением газировка обязана пиву, которое люди на протяжение тысяч лет ценили за тонкий, яркий вкус и неповторимые ощущения во рту. И всем этим пиво во многом обязано пузырькам. Однако в этом напитке углекислый газ возникает естественным способом благодаря пивным дрожжам.

Задолго до появления газировки люди заметили, что пузырьки придают пиву более тонкий и яркий вкус. Источник фото: ultraimagehub.com

В 1767, химик из Великобритании Джозеф Пристли, работавший обычным пивоваром, решил сделать такими же газированными как пиво и другие напитки. Он долго работал над своей идеей, и в конечном итоге создал аппарат, названный сатуратором. Такие аппараты используются для создания газировки по сей день.

Принцип сатуратора довольно прост чтобы насытить напиток углекислым газом, то есть, чтобы газ растворялся в жидкости, CO2 подается в бутылку под давлением, которое гораздо выше атмосферного. Чтобы этот газ не выходил, бутылку плотно закрывают крышкой, обеспечивающей полную герметичность емкости. В результате даже обычная вода становится гораздо вкуснее. Правда, злоупотреблять газированной водой не стоит, так как это может привести к проблемам со здоровьем. И тем более нельзя часто пить сладкие газированные напитки, которые несут еще большую опасность для здоровья. Ярким тому примером является население Мексики, где люди пьют Coca-Cola вместо воды.

Почему при открытии газировки появляются пузырьки и она шипит

Газ, который находится в бутылке вне жидкости, и углекислый газ, растворенный в напитке, достигают химического равновесия. Этот термин означает, что скорость, с которой углекислый газ покидает жидкость, равна скорости, с которой этот же газ в ней растворяется. В момент открытия крышки, давление в бутылке падает, в результате чего нарушается химическое равновесие. По этой причине растворенный в жидкости углекислый газ (HCO) преобразуется обратно в CO, то есть покидает жидкость.

Чем больше площадь поверхности газировки, тем интенсивнее из нее выходит углекислый газ. Источник фото: techinsider.ru

По этой причине в жидкости возникают пузырьки, наполненные газом, которые выталкиваются в окружающее пространство. Этот процесс сопровождается характерным шипением и образованием пены. Причем, чем больше напиток склонен к пенообразованию, тем больше пены появляется его на поверхности.

Почему газировку нужно наливать по краю стакана, чтобы она не пенилась

Чтобы в стакане было меньше пены и больше самого напитка, его наливают аккуратно по стенке стакана. Причем безразлично какой это напиток квас, пиво, шампанское (еще один газированный напиток, появившийся задолго до газировки) и т.д. Например, по этой причине бармены, когда наливают пиво, держат стакан под определенным углом. Но как это работает?

Газированные напитки нужно наливать по краю стакана, чтобы не возникало пены. Источник фото: click-or-die.ru

Весь секрет состоит в том, что скорость выхода углекислого газа из жидкости зависит от площади ее поверхности значительно увеличивает площадь поверхности по сравнению с тем, когда вы медленно наливаете ее по стенкам.

По этой же причине, чем шире стакан или бокал, тем быстрее жидкость в нем становится негазированной. Поэтому бокалы, например, для шампанского делают узкими и высокими.

При взбалтывании газировки, давление внутри бутылки не увеличивается. Источник фото: vk.com

Почему после встряхивания газировка взрывается?

После встряхивания бутылки с газировкой, из нее активно начинает выделяться углекислый газ, но с чем это связано? В момент встряхивания мы заставляем газ, который находится над жидкостью, активно с ней смешиваться. Однако, как уже было сказано выше, содержимое бутылки находится в состоянии химического равновесия. То есть жидкость не может растворить больше углекислого газа, чем в ней находится.

Обязательно посетите наши каналы Дзен и Telegram, здесь вас ждут самые интересные новости из мира науки и последние открытия!

По этой причине лишний газ образует пузырьки по всей бутылке. Но что такое отдельно взятый пузырек в воде? Это дополнительная площадь поверхности воды. Так как таких пузырьков в жидкости возникает много, площадь ее поверхности сильно увеличивается. Каждый пузырек начинает расширяться, и площадь поверхности жидкости расширяется еще больше. В результате, когда мы открываем бутылку, пузырьки выталкивают жидкость из нее наружу.

Принцип работы мыла очень прост, и сейчас вы убедитесь в этом сами

Мыло это основное средство гигиены, которое мы используем каждый день, даже не задумываясь о его происхождении и составе. Оно существует уже тысячи лет, и его история намного интереснее, чем может показаться на первый взгляд. Люди начали применять подобные мылу вещества с древних времен, но отслеживать их историю сложно мыло быстро разлагается, поэтому его древние образцы не сохранились до наших времен. Однако археологи находят свидетельства того, что еще в Месопотамии (Ближний Восток), около 2500 лет до нашей эры, люди использовали воду и различные натуральные ингредиенты, чтобы смывать грязь и лечить раны. В этой статье мы расскажем не только о том, как мыло очищает наше тело, но и о его удивительной истории, которая началась тысячи лет назад.

Из чего состоит мыло

Мыло это предельно простое по составу средство гигиены. Оно простое даже несмотря на то, что в современных рецептах добавляют множество дополнительных компонентов.

Основу мыла составляет смесь жиров и щелочи. Щелочь это растворимое соединение, которое вступает в реакцию с жирами, образуя мыльную массу. Как объяснил химик Кристин Конкол в интервью для Live Science, молекула мыла имеет две ключевые части: водолюбивую головку (гидрофильная часть) и жиролюбивый хвост (гидрофобная часть). Эта структура помогает мылу окружать и захватывать грязь, после чего она легко смывается водой.

Некоторые люди выбирают производство мыла в качестве своего хобби. Источник изображения: kimikocraft.com

Процесс изготовления мыла начинается с соединения жиров (как растительных, так и животных) с щелочью, что вызывает химическую реакцию под названием омыление. В результате образуются молекулы мыла и глицерин. Готовую смесь разливают в формы, где она затвердевает, а затем мыло оставляют созревать, чтобы оно стало прочным. Иногда в мыло добавляют ароматизаторы, чтобы оно приятно пахло.

Как работает мыло

Мыло работает благодаря своим особым молекулам, которые, как мы выяснили выше, состоят из двух частей. Одна из них притягивается к воде, а другая к жирам и маслам. Когда человек намыливает кожу, эти молекулы действуют следующим образом: хвосты молекул мыла цепляются за жиры и масла, которые находятся на коже, а их головки притягиваются к воде. Это позволяет мылу обволакивать грязь и жир, превращая их в структуру, которую легко смыть водой.

На изображении наглядно показано, как работает мыло. Источник: livescience.com

Объяснить принцип работы мыла можно на простом примере. Если человек пролил масло на стол и попробует смыть его простой водой, масло останется на поверхности, так как вода и жир не смешиваются. Но если добавить мыло, его молекулы захватят частицы масла, сделав их водорастворимыми. То же самое происходит и на коже: мыло помогает воде унести жир и грязь, делая их смываемыми, что и обеспечивает очищение.

Читайте также: Нужно ли мыть фрукты и овощи с мылом?

Когда было изобретено мыло

Как мы уже поняли, мыло имеет простую формулу и принцип работы. История этого средства гигиены уходит в глубокую древность.

На протяжении веков, во время мытья, люди преимущественно использовали простую воду. Например, представители индской цивилизации, которая существовала на территории современных Пакистана, Индии и Афганистана с 2600 по 1900 год до нашей эры, пользовались банями. Но воды явно было недостаточно, чтобы полностью избавиться от грязи и плохого запаха.

Скорее всего, люди изобрели мыло совершенно случайно. Источник изображения: sladik.net

Историки затрудняются сказать, когда было изобретено мыло, поскольку оно быстро разлагается. Самые ранние письменные упоминания о мылоподобных веществах относятся примерно к 2500 году до нашей эры согласно им, первое мыло было создано в Месопотамии. Шумеры использовали воду и карбонат натрия, чтобы умываться, а для промывания ран использовали пиво и горячую воду.

Примерно через пару сотен лет в Аккадской империи начали применять смесь растений, масла финиковой пальмы и других природных компонентов, что по составу напоминает современное мыло. Хотя у древних людей не было современной науки, они могли создавать мыло случайно.

Старинные образцы мыла. Источник фотографии: culture.ru

В конечном итоге, мыло это неотъемлемая часть нашей жизни, которую люди используют уже тысячи лет. Несмотря на простую формулу, его способность очищать кожу и смывать грязь делает его уникальным средством, проверенным временем.

Обязательно подпишитесь на наш Telegram-канал. Так вы не пропустите ничего важного!

Но как насчет микробов? Ведь мыло не только смывает грязь, но и помогает избавиться от опасных бактерий. Если вам интересно узнать, как именно мыло убивает микробы, не пропустите наш материал на эту тему!

Ученые впервые наблюдали антигипероводород-4, открыв новые горизонты в физике частиц. Изображение: bnl.gov

Международная команда физиков из коллаборации STAR на Релятивистском коллайдере тяжелых ионов (RHIC) в Брукхейвенской национальной лаборатории совершила прорыв в понимании фундаментальных свойств материи и антиматерии. Дело в том, что ученым впервые удалось наблюдать экзотическое антиядро, которое состоит из четырех частиц антиматерии двух антинейтронов, одного антигиперона и одного антипротона. Новый тип ядра получил название антигиперводород-4, а его обнаружение подтверждает существование редких и экзотических объектов. Отметим, что коллайдер RHIC воссоздает условия ранней Вселенной, представляя уникальную возможность для изучения асимметрии между материей и антиматерией во Вселенной. Звучит непросто, согласны, так что давайте разбираться!

Асимметрия вещества и антивещества одна из главных нерешенных задач в физике. Предполагается, что асимметрия возникла в первые доли секунды после Большого Взрыва.

Антиматерия и антивещество

Материю, которая состоит из античастиц зеркальных отражений ряда элементарных частиц, обладающих одинаковыми спином и массой, называют антиматерией. И хотя считается, что Вселенная состоит из материи, а не из антивещества, и то и другое, вероятно, присутствовало на космических просторах в равных количествах во время Большого взрыва около 14 миллиардов лет назад.

Антивещество, в свою очередь, состоит из античастиц, которые стабильно не образуются в природе (на сегодняшний день антивещество в нашей Галактике и за ее пределами не обнаружено). По этой причине ядра атомов антивещества синтезируются учеными и состоят из антипротонов и антинейтронов, а оболочки из позитронов.

Асимметрия вещества и антивещества одна из главных проблем современной науки. Изображение: interestingengineering.com

Таким образом, чтобы изучить асимметрию вещества и антивещества во Вселенной физики первым делом должны обнаружить новые частицы антивещества. Именно такой логики придерживались авторы нового исследования, опубликованного в журнале Nature.

Больше по теме: О чем говорит странная физика черных дыр? Обсуждаем самые невероятные гипотезы

Эксперимент проходил на коллайдере RHIC для столкновения ядер золота при энергиях, достигающих 200 ГэВ на нуклон. Эти высокоэнергетические столкновения создают условия, аналогичные тем, что существовали в первые микросекунды после Большого взрыва и порождали кварк-глюонную плазму состояние материи, где кварки и глюоны не связывались в привычные протоны и нейтроны.

Напомним, что релятивистский коллайдер тяжелых ионов (RHIC) это один из немногих ускорителей в мире, способных разгонять тяжелые ионы до релятивистских скоростей, воссоздавая условия ранней Вселенной.

Международная исследовательская группа, которая специализируется на изучении свойств сильно взаимодействующей материи при высоких энергиях на RHIC коллаборация STAR.

Антигиперводород-4

В рамках эксперимента ученым впервые удалось наблюдать антигиперводород-4 экзотическое гиперядро антиматерии (гиперядра это ядра, в которых содержатся гипероны частицы, включающие по крайней мере один странный кварк). Это самое тяжелое гиперядро антиматерии из всех обнаруженных на сегодняшний день.

Авторы нового исследования также искали специфические сигнатуры распада антигиперводорода-4. Отметим, что распад этого нестабильного ядра приводит к образованию антигелия-4 и положительно заряженного пиона (). Антигелий-4, как говорится в работе, «ранее был обнаружен коллаборацией STAR, что помогло в идентификации новых событий».

Антигиперводород-4 состоит из антипротона, двух антинейтронов и антиламбда-гиперона (антигиперона). Изображение: futurezone.at

Стоит ли говорить, что поиск и наблюдение антигиперводорода-4 был крайне сложной задачей. Более того, по словам Лицзюань Жуана, физика из Брукхейвенской национальной лаборатории, «только по счастливой случайности четыре составляющие частицы антипротон, два антинейтрона и антигиперон могут выйти из столкновения достаточно близко друг к другу, чтобы сформировать антиядро».

Не пропустите: Физики впервые увидели, как фотоны преобразуются в материю

Команда также проанализировала треки миллиардов столкновений, чтобы найти редкие события, соответствующие распаду антигиперводорода-4. Каждый антигелий-4, выходящий из столкновения, мог быть связан с сотнями или даже тысячами положительных пионов.

При столкновении RHIC образуется множество пионов. Изображение: theconversation.com/

Главная задача для ученых состояла в том, чтобы найти пары частиц, чьи траектории пересекаются в одной точке вершине распада, обладающей определенными характеристиками.

Результаты исследования

Несмотря на то что Большой взрыв должен был создать равные количества материи и антиматерии, наблюдаемая Вселенная состоит из материи. Понимание причин этого дисбаланса одна из главных задач современной физики, рассказали авторы нового исследования.

В результате тщательного анализа физики обнаружили 22 события, из которых около 6,4 можно было бы объяснить «фоновым» шумом. Это означает, что примерно 16 событий соответствуют реальным распадам антигиперводорода-4. Такая статистическая значимость позволила команде провести прямое сравнение свойств материи и антиматерии.

Антигиперводород-4 ключ к разгадке тайн Вселенной. Изображение: techno-science.net

Исследователи также сравнили «время жизни» антигиперводорода-4 с его материальным аналогом гипергидрогеном-4 и провели сравнения пар гипертритона и антигипертритона. Полученные в рамках эксперимента результаты показали, что время жизни этих пар практически идентично, что соответствует предсказаниям Стандартной модели физики элементарных частиц.

Еще больше интересных статей о последних открытиях в области физики и высоких технологий, читайте на нашем канале в Яндекс.Дзен там регулярно выходят статьи, которых нет на сайте!

Значение открытия для науки

Открытие, как отмечают его авторы, свидетельствует о том, что за исключением противоположных электрических зарядов, антиматерия имеет те же свойства, что и материя. Но так как наша Вселенная состоит преимущественно из материи, причины этого дисбаланса до сих пор остаются загадкой. К счастью, открытие антигиперводорода-4 предоставляет новый инструмент для исследования асимметрии.

Результаты эксперимента также подтверждают предсказания о том, что свойства антиматерии должны быть зеркальным отражением свойств материи.

Обнаружение 16 реальных событий с участием антигиперводорода-4 при ожидаемом фоновом шуме в 6,4 события дает высокую уверенность в результатах эксперимента. Изображение: giantfreakinrobot.com

Если бы мы увидели нарушение этой симметрии, нам пришлось бы пересмотреть многие представления о физике. Тот факт, что симметрия сохраняется, укрепляет доверие к существующим теориям, подчеркнула Эмили Дакворт из Кентского государственного университета.

Результаты нового исследования также открывают возможности для дальнейших исследований более тяжелых антиматериальных ядер и гиперядер, что может привести к более глубокому пониманию сильного взаимодействия и процессов, которые наблюдаются в таких экстремальных условиях, как внутренняя структура нейтронных звезд.

Вам будет интересно: Физика частиц и новейшие технологии: что нас ждет в ближайшие 10 лет?

Будущие исследования

В будущем команда коллаборации STAR планирует продолжить исследования в этой области, используя более совершенные методы детектирования и анализа данных. Возможность создания и наблюдения более сложных антиматериальных структур может привести к новым открытиям в области ядерной физики и космологии.

Доктор Хао Цю из Института современной физики полагает, что для дальнейшего изучения асимметрии между материей и антиматерией, необходимо открытие новых антиматериальных частиц. Он подчеркивает, что результаты нового исследования это большой шаг вперед в экспериментальном изучении антиматерии.

В будущем эти исследования могут помочь разгадать одну из величайших тайн Вселенной почему она состоит преимущественно из материи, а не антиматерии. Изображение: physicsworld.com

В общем и целом, авторы научной работы в очередной раз подтвердили правильность существующих моделей и совершили большой шаг вперед в экспериментальных исследованиях антивещества.

Ранее ученые приблизились к пониманию того, почему антиматерии во Вселенной меньше, чем материи. Подробности здесь!

Отметим также, что историческое наблюдение антигиперводорода-4 подтверждает фундаментальные принципы физики и открывает новые пути для исследований, демонстрируя возможности современных технологий и важное значение международного сотрудничества в достижении прорывных результатов.

Почему ученым из России ограничили доступ к БАК?

Значимость международного сотрудничества, о которой говорят авторы нового исследования, увы, сегодня очевидна не всем. Недавно Европейская организация ядерных исследований (ЦЕРН), которая управляет Большим адронным коллайдером, решила разорвать последние связи с физиками из российских научных организаций начиная с 1 января 2025 года.

Таким образом ЦЕРН закрывает российским ученым доступ к своим исследовательским проектам. Сотрудники ЦЕРН подтвердили эту информацию журналистам The Insider, уточнив, что ограничение касается не только граждан России, но и ученых всех национальностей, которые сотрудничают с российскими институтами.

Большой адронный коллайдер единственная в своем роде ускоритель частиц. С ним работают ученые со всего мира. Изображение: britannica.com

В соответствии с правилами, которые вступят в силу 1 декабря 2024 года, уже 1 января 2025 года российские ученые, которые ранее не участвовали в проектах ЦЕРН, не смогут сотрудничать с европейским институтом.

По теме: Ученые из ЦЕРН стоят на пороге открытия новой физики

Единственным исключением стали действующие контракты между ЦЕРН и ОИЯИ, которые не будут расторгнуты. Это означает, что те российские ученые, которые уже работают над совместными проектами в ЦЕРН, смогут продолжить исследования.

Нас исключают из международного сотрудничества, частью которого мы были на протяжении многих лет. Например, моему коллеге, который проработал в ALICE 30 лет, придется уволиться. Никто не уволен, но в доступе отказано. Это тяжелый удар. Я бы описал это как разрушение всей российской области экспериментальной физики высоких энергий. В конце концов, эти исследователи были на переднем крае современной науки, работая в ЦЕРН, а теперь их оттуда выгоняют, лишая доступа к экспериментальным установкам и мировому научному сообществу. ЦЕРН единственное место в мире, где возможны подобные исследования. Большой адронный коллайдер единственный в своем роде. Без доступа к нему нет науки, рассказал The Insider российский физик, принимавший участие в научных экспериментах в ЦЕРНе.

Российские ученые из научных организаций РФ с 1 января 2025 будут лишены возможности работать на БАК. Изображение: i.guim.co.uk

Другой российский физик, работающий в ЦЕРН, утверждает, что принятое решение не пойдет на пользу европейской организации:

Это решение наносит два удара, и оба наносят ущерб науке в целом. С одной стороны, российские ученые лишены возможности продолжать работу, на которую уже ушли значительные ресурсы и годы их жизни; молодые физики лишены возможности проводить исследования в одной из самых передовых лабораторий мира в рамках сложившихся научных школ. С другой стороны, отъезд российских исследовательских групп ослабит направления их работы в ЦЕРН.

Свое решение ЦЕРН обосновывает тем, что российские исследователи принадлежат к государственным университетам, ректоры которых поддержали политику Российской Федерации в отношении Украины. При этом в организации отмечают, что если ученый из России получит работу, скажем, в итальянском исследовательском центре, сотрудничать с ним будут.

Нобелевская премия 2023: квантовые точки, м-РНК вакцины и аттосекунды

Решение, принятое Европейской организацией ядерных исследований наносит серьезный ущерб не только российской, но и мировой науке: без международного сотрудничества важнейшие для человечества открытия попросту невозможны.

Рассказываем, кто удостоился премии за выдающийся вклад в науку и развитие человечества в 2024 году. Изображение: entechonline.com

Нобелевская неделя 2024 года стартовала 7 октября. Первыми лауреатами стали американские ученые, удостоившиеся премии в категории «Физиология или медицина» за работу по открытию микроРНК. В понедельник, 14 октября, премии удостоились сразу трое экономистов, которые объяснили, почему одни страны бедные а другие богатые. Все победители получат медаль, именной диплом и денежное вознаграждение в размере около 1,1 миллиона долларов. Напомним, что премия была учреждена Альфредом Нобелем в 1901 году, а ее лауреатами ранее стали такие выдающиеся ученые, как Альберт Эйнштейн, Мария Кюри и преподобный Мартин Лютер Кинг-младший. Одна из наиболее престижных международных наград в мире, согласно завещанию шведского химика и изобретателя динамита, ежегодно присуждается за выдающиеся достижения в различных областях науки: химии, физике, физиологии или медицине, экономике, общественной деятельности (премия мира) и литературе.

Главная научная премия мира

История Нобелевской премии началась по воле одного человека шведского химика, изобретателя и промышленника Альфреда Нобеля (18331896). Он прославился изобретением динамита и накопил значительное состояние, использовать которое завещал для награждения тех, кто принес наибольшую пользу человечеству. Начиная с 1901 года Шведская королевская академия наук присуждает премии по физике и химии. Нобелевская ассамблея Каролинского института вручает награды по физиологии или медицине, Шведская академия по литературе, Норвежский Нобелевский комитет Премию мира, а Банк Швеции с 1968 года премии по экономике.

Церемония награждения ежегодно проходит 10 декабря в Стокгольме (для всех категорий, кроме Премии мира) и Осло (для Премии мира). В прошлом году победителями премии по физике стали Пьер Агостини, Ференц Краус и Анн ЛЮилье, за экспериментальные методы создания аттосекундных световых импульсов (для исследования динамики электронов в материи).

Нобелевская премия одна из самых выдающихся наград в истории. Изображение: i.guim.co.uk

Химики Мунги Г. Бауэнди, Луис Э. Брюс и Алексей Екимов удостоились награды за открытие и синтез квантовых точек. Открытия Каталин Карико и Дрю Вайсман позволили разработать эффективные мРНК-вакцины против COVID-19, за что Нобелевский комитет присудил им награду в области физиологии и медицины.

Не пропустите: История одной премии хаос, климатические модели и сложные системы

Все лауреаты Нобелевской премии становятся частью истории науки и культуры. Премия, однако, не присуждается посмертно, за исключением случаев, когда лауреат умирает после объявления о награде. В 2023 году размер денежного вознаграждения составил 11 миллионов шведских крон для каждой категории. Подробнее о лауреатах Нобелевской премии 2023 года можно прочитать здесь, не пропустите!

Физиология или медицина

Лауреатами премии в области физиологии или медицины в 2024 году стали Виктор Амброс и Гэри Рувкун за открытие микроРНК крошечных биологическиз молекул, которые сообщают клеткам человеческого организма, как себя вести, путем «включения» и «выключения» определенных генов.

Виктор Амброс, профессор молекулярной медицины и заведующий кафедрой естественных наук Массачусетского университета (США), опубликовал свою работу в 1993 году, но лишь в 2024 удостоился за нее Нобелевской премии. Тогда, более 30 лет назад, он изучал мутации в организме маленького круглого червя C.elegans в попытках понять, каким образом клетки получают нужные инструкции от ДНК в процессе своего развития.

Нобелевская премия 2024 года по физиологии и медицине присуждена Виктору Эмбросу и Гэри Равкану за открытие молекул микроРНК. Изображение: Niklas Elmehed, Nobel Prize Outreach

Годы исследований показали, что за процессом, посредством которого гены «включаются» и «выключаются» в определенных клетках стоит микроРНК новое измерение в регуляции генов. Открытие позволяет понять, какое влияние микроРНК оказывает на развитие заболеваний.
Отметим, что микроРНК, как и многие другие процессы, могут идти неправильно и связаны с такими заболеваниями, как болезни Альцгеймера и Паркинсона, почечная недостаточность и рак.

Читайте также: Употребление алкоголя связали с шестью видами рака

Безусловно, лауреаты премии по физиологии и медицине 2024 года едва ли впечатляют широкую публику. Тем не менее, их открытие имеет огромное значение в нашем понимании возникновения и лечения генетических и онкологических заболеваний настоящего бича современности.

Физика

Одной из самых интересных и громких наград уходящего года стала Нобелевская премия по физике. Дело в том, что ее удостоились самые настоящие пионеры искусственного интеллекта Джон Хопфилд и Джеффри Хинтон они разработали инструменты, которые легли в основу современного машинного обучения. Последнее, напомним, позволяет машинам находить и распознавать закономерности в чрезвычайно больших массивах данных.

Канадец британского происхождения Джеффри Хинтон также известен как «крестный отец искусственного интеллекта» метод, позволяющий автономно находить свойства в данных и таким образом идентифицировать определенные элементы на изображениях его заслуга.

Эти искусственные нейронные сети использовались для продвижения исследований в таких разнообразных областях физики, как физика элементарных частиц, материаловедение и астрофизика. Они также стали частью нашей повседневной жизни, например, при распознавании лиц и языковом переводе, объяснил на пресс-конференции Эллен Мун, председатель Нобелевского комитета по физике.

Джон Хопфилд и Джеффри Хинтон. Изображение: The Royal Swedish Academy of Sciences

Представители Нобелевского комитета также отметили, что мощный технологический прогресс сопряжен с рисками, так как быстрое развитие ИИ вызывает серьезные опасения по поводу будущего человечества. Интересно, что сам Хинтон неоднократно говорил об опасностях искусственного интеллекта. На Нобелевской премии ученый и вовсе заявил, что людям следует беспокоиться о ряде возможных негативных последствий, в частности, выхода ИИ из под контроля.

Это интересно: Как нейросети притворяются всезнайками и что с этим делать?

Его коллега Джон Хопфилд, почетный профессор Принстонского университета, стал старейшим лауретом Нобелевской премии (ему 91 год). В 1982 году он изобрел ассоциативную нейронную сеть, способную сохранять и восстанавливать изображения и другие типы структур в данных.

Химия

Одну из наиболее интересных наград в этом году присудили Дэвиду Бейкеру, Демису Хассабису и Джону М. Джамперза за взлом кода удивительных структур белков. Это означает, что ученые использовали машинное обучение для решения одной из самых сложных задач биологии: прогнозирования трехмерной формы белков и их проектирования с нуля.

Отметим, что большинство предыдущих Нобелевских премий по химии присуждались ученым из академических кругов. Многие лауреаты впоследствии основали компаниистартапы для дальнейшего расширения и коммерциализации своих новаторских разработок, например, технологии редактирования генов CRISPR и квантовых точек (хотя исследования от начала и до конца проводились не в коммерческой сфере).

Лауреаты Нобелевской премии по химии 2024 года: Дэвид Бейкер, Демис Хассабис и Джон М. Джампер. Изображение: Nobel Prize Outreach

Несмотря на то, что Нобелевские премии по физике и химии присуждаются отдельно, новые открытия связаны между собой: премию по физике вручили за основы машинного обучения, а премию по химии за его использование в понимании того, как сворачиваются белки.

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

Белки это молекулярные механизмы жизни, которые составляют значительную часть человеческого организма, включая мышцы, ферменты, гормоны, кровь, волосы и хрящи. Понимание их структуры имеет важное значение для науки и медицины если белок сворачивается неправильно, то и работать будет не так. Это, в свою очередь, может привести к развитию таких заболеваний, как болезнь Альцгеймера, муковисцидоз или диабет.

Более того, форма белка зависит от мельчайших взаимодействий между атомами аминокислот, из которых он состоит: белок скручивается и сворачивается в окончательную форму, основанную на многих тысячах таких химических взаимодействий. Предсказание формы белка на протяжении десятилетий считалось одним из величайших проблем биологии.

Предсказание формы белка имеет огромное значения для будущих медицинских и биологических исследований. Изображение: embl.org

Таким образом, новое открытие проливает свет на то, как образуются и функционируют белки и имеет решающее значение для разработки новых лекарств. Предсказывая форму белка, исследователи могут понять, где с ним могут связываться небольшие молекулы потенциальные кандидаты в лекарственные препараты. Работа лауреатов Нобелевской премии по химии также доказывает, что машинное обучение это не просто инструмент для компьютерщиков, а неотъемлемая часть будущего биологии и медицины.

Читайте также: Как связаны лазеры, космос и молекулярная химия?

Литература

Нобелевская премия по литературе присуждается с 1901 года. За все время ее существования награду получил 121 автор, причем только 18 из них женщины. В этом году Нобелевский комитет отметил наградой писательницу Хан Ган из Южной Кореи «за ее насыщенную поэтическую прозу, которая противостоит историческим травмам и раскрывает хрупкость человеческой жизни».

В 2016 году Хан Ган получила Международную Букеровскую премию в области художественной литературы за роман «Вегетарианец», который стал ее первым международным успехом и посвящен проблемам идентичности, сексуальности и насилия. Отметим, что карьера Ган началась в 1993 году с публикации стихов, а ее первый сборник коротких рассказов увидел свет два года спустя (в 1995 году).

Насыщенная, лирическая проза Хан Ган посвящена историческими травмам и невидимым наборам правил, которые каждый раз обнажают хрупкость человеческой жизни. Она обладает уникальным пониманием связей между телом и душой, живыми и мертвыми. Ее поэтичный и экспериментальный стиль новаторство в современной прозе, заявили представители Нобелевского комитета.

Премии по литературе 2024 года удостоилась южнокорейская писательница Хан Ган. Изображение: i0.wp.com

Ранее лауреатами Нобелевской премии по литературе стали такие выдающиеся писатели, как Эрнест Хемингуэй, Иван Бунин, Александр Солженицын, Михаил Шолохов и Габриэль Гарсиа Маркес. Советский писатель, переводчик и поэт Борис Пастернак в 1958 году удостоился премии за роман «Доктор Живаго», однако под давлением советских властей был вынужден от нее отказаться.

Не пропустите: Что такое Задача трех тел и почему ее невозможно решить?

Мир

Через год атомным бомбардировкам японских городов Хиросима и Нагасаки исполнится 80 лет. Это ужасающие событие ознаменовало собой окончание Второй мировой войны и унесло жизни 120 000 человек. Еще тысячи получили ранения. Данные министерства здравоохранения Японии еще более беспощадны сегодня в стране насчитывается более 106 000 человек, переживших бомбардировку. Их средний возраст составляет 85,6 года.

В 1956 году местные организации «Хибакуся» объединились, чтобы сформировать Японскую конфедерацию организаций пострадавших от атомной и водородной бомб, позже сокращенную до «Нихон Хиданке». Группа издает резолюции и публичные обращения, ежегодно направляя делегации в ООН и на мирные конференции, чтобы выступать за ядерное разоружение.

Нобелевскую премию мира 2024 получила японская организация Nihon Hidankyo. Изображение: cms.apln.network

В этом году Нобелевский комитет Норвегии заявил, что группа предоставила «весомые свидетельские показания того, что ядерное оружие никогда не должно быть использовано».

Это трогательное послание прозвучало в период повышенной глобальной нестабильности и недоверия. Напряженная геополитическая обстановка и угроза глобального ядерного конфликта не просто слова, а пугающая реальность.

А вы знали, что Нобелевской премии по математике не существует? Ответ читайте в материале моего коллеги Рамиса Ганиева!

Экономика

Нобелевскую неделю традиционно завершила премия в области экономических наук, которую присудили Саймону Джонсону, Джеймсу Робинсончьи и Дарон Аджемоглу. Их исследования неравенства выявили поразительную связь между общественными институтами и процветанием. Если говорить несколько проще, то награды удостоились ученые, работа которых наглядно объясняет, почему одни страны богатые, а другие бедные.

Дарон Аджемоглу автор книги под названием «Власть и прогресс: наша тысячелетняя борьба за технологии и процветание», которая была опубликована в 2023 году. В ней ученый описывает, как изменилась судьба бывших колоний. Представители Шведской академии наук также отметили, что сокращение огромных различий в доходах между странами одна из важнейших задач современности.

Лауреаты этого года продемонстрировали значимую роль общественных институтов в процветании стран и озвучили новые причины неравенства и разницы в благосостоянии в мире. Одно из важных объяснений устойчивые различия в общественных институтах. Общества с низким уровнем верховенства закона и институтами, эксплуатирующими население, не способствуют экономическому росту и переменам к лучшему, объяснил свое решение Нобелевский комитет.

Дарон Асемоглу, Саймон Джонсон и Джеймс А. Робинсон были удостоены Нобелевской премии в области экономических наук. Изображение: rudolphina.univie.ac.at

Премию по экономике присуждали 55 раз с 1969 по 2023 год. Ее обладателями стали 93 человека, включая Роберта Манделла (за демонстрацию того, как курсы валют и процентные ставки влияют на экономическую активность), Гарри Марковица (за теорию оптимального портфеля ценных бумаг) и Теодора Шульца и Уильяма Артура Льюиса (за исследования в области проблем экономического развития и роста).

Вам будет интересно: Что будет, если люди поровну разделят все богатства мира?

В сентябре 2024 года экономисты опубликовали документ, в котором сообщили об ослаблении мировой экономики (37%), а не укрепления (9%). Основными препятствиями на пути роста исследователи назвали отсутствие политического консенсуса или воли (91% опрошенных), а также отсутствие глобального сотрудничества (67%).

Если вы прилипли языком к столбу главное, не паниковать. Источник изображения: imdb.com

Наверное, в детстве каждый из нас пытался лизнуть металлический столб на морозе. Мы понимали, что это может привести к неприятным последствиям язык прилипнет к металлу, и отдирать его будет очень трудно и больно. Но даже после первой неудачи некоторые из нас снова и снова повторяли этот эксперимент, надеясь, что в этот раз все обойдется. Мы с самого детства прекрасно знаем, что в морозные дни язык прилипает к металлу. Но задумывались ли вы, почему так происходит? Пришло время раскрыть эту тайну с научной точки зрения.

Почему язык прилипает к металлу

Причина того, почему зимой нельзя лизать столбы, очень проста. И объяснить ее можно простыми словами за пару минут.

Когда на улице сильный мороз, металл остывает до температуры ниже нуля, что делает его ледяным на ощупь. Если в этот момент прикоснуться к нему языком, то влага на его поверхности наша слюна моментально замерзает, превращаясь в лед. Этот лед крепко соединяет язык с металлом и, по сути, приклеивает его.

Между языком и металлом образуется лед, который действует как природный клей. Источник изображения: goodhouse.ru

Получается так, что образовавшийся лед действует как природный клей. Попытка резко оторвать язык может оказаться болезненной и даже травмоопасной, так как часть кожи может остаться на металле. Если сделать это резко, может даже пойти кровь. Поэтому лучше держаться подальше от морозных металлических поверхностей, чтобы не испытать это на себе.

Как отлепить язык от столба

Но что же делать, если язык все-таки прилип к столбу? Взрослые люди с трезвой головой такой эксперимент уже проделывать не будут. А вот любопытные дети запросто. И всем нужно знать, как их спасти от этой смешной неприятности.

Если язык человека прилип к холодному металлу, ему очень важно сохранять спокойствие и не делать резких движений. Резкие рывки могут повредить кожу и, как было отмечено выше, из-за этого может пойти кровь.

Сохранять спокойствие важно в любой ситуации. Источник изображения: istockphoto.com

Самый эффективный способ освободить язык это добавить тепла. Чтобы спасти человека, необходимо найти теплую (но ни в коем случае не горячую!) воду и аккуратно полить ею место, где язык прилип к металлу. Теплая вода поможет растопить лед, и язык легко отделится от поверхности.

Если под рукой нет теплой воды, человек может попробовать согреть металл своим дыханием. Нужно медленно и осторожно дышать на прилипшее место тепло дыхания постепенно растопит лед, и человек сможет освободиться без боли.

Читайте также: Где мухи и комары прячутся зимой

Почему язык липнет только к металлу

На морозе язык прилипает только к металлу. Если лизнуть что-то из пластика и дерева, ничего страшного не произойдет.

На морозе язык прилипает именно к металлу из-за его высокой теплопроводности. Когда человек касается к холодному металлу языком, он быстро отбирает тепло с его поверхности, мгновенно охлаждая ее. В результате влага на языке замерзает прямо на месте контакта, образуя слой льда, который и приклеивает язык к металлу.

К счастью, прилипнуть языком к пластику или дереву невозможно. Источник изображения: wallhere.com

С другими материалами, такими как пластик или дерево, все происходит иначе. У них низкая теплопроводность, и они не отбирают тепло от языка так быстро, поэтому вода на его поверхности не успевает замерзнуть.

Итак, теперь мы знаем, почему язык прилипает к металлу на морозе и как безопасно освободиться в такой ситуации. На нашем сайте вы найдете еще много материалов, которые будут полезны зимой!

Если вы все еще не подписаны на наш Telegram-канал, самое время это сделать. Там открыты комментарии!

Например, прямо сейчас вы можете узнать, какие вещи нельзя оставлять в машине в морозные дни. Также у нас есть статья про то, как завести автомобиль в минусовую температуру и что делать, чтобы очки не запотевали на холоде. Обо всем этом должен знать каждый!

Причина магнитящихся волос может крыться в том числе и в расчёске. Источник изображения: dzen.ru

Все в большей или меньшей мере сталкивались с магнитящимися волосами: и взрослые, и дети, и женщины, и мужчины. Чаще всего волосы магнитятся зимой, когда нам приходится сталкиваться с тёплыми вещами, особенно забавно выглядит снятие шапки или платка с головы — ты просто становишься одуваном. Кто-то не придаёт этому значение, кто-то пытается бороться с эффектом одувана, а ведь магнитящиеся волосы являются своего рода сигналом о проблемах с волосами.

Статическое электричество, и как магнитятся волосы

Всем известно, что волосы и вещи магнитятся из-за статического электричества. Но как и почему?

Электричество — неотъемлемая часть нашей жизни. Все приборы, делающие нашу жизнь комфортней, питаются электрическим током, который течёт к нам из розетки по проводам.

Статическое электричество это скрытый вид тока, проявляется в накоплении электрического заряда на поверхностях. Источник изображения: avatars.dzeninfra.ru

Но электричество может не только течь, но и стоять на месте — это и есть то самое статическое электричество. Вы могли с ним столкнуться не только при расчесывании, но и когда ударяло током при касании, например к дверной ручке, при поглаживании любимого котика, при снятии свитера или даже при касании к другому человеку. А вспомните фокус с воздушным шариком, потёртым о волосы, наверно всем показывали его в детстве.

Трение и статическое электричество в действии. Источник изображения: tudiousguy.com

На самом деле это не фокус, это физика. Всё состоит из атомов, а атомы из ядра и электронов. Электроны очень непоседливы и перебегают с одного атома на другой, тем самым меняя заряд атомов и, соответственно, предметов с нейтрального на отрицательно или положительно заряженный.

Может быть интересно: На Марсе есть электричество, но откуда оно берется?

Когда волосы соприкасаются с другими поверхностями, например, расческой, головным убором или одеждой, они теряют электроны и приобретают положительный заряд. Получается, что каждый волосок становится положительно заряженным, а одноименно заряженные объекты отталкиваются друг от друга.

Игры со статическим электричеством особо забавляют детей. Источник изображения: static.wixstatic.com

Вот отсюда и одуван на голове. Но возникают следующие вопросы: от чего конкретно электризуются волосы и как от этого избавиться?

Как быстро избавиться от электризации волос

Есть несколько лайфхаков, которые помогут быстро привести в порядок наэлектризованные волоски:

1. Намочите ладонь, проведите ею по волосам.
2. Держите при себе спрей с несмываемым уходом, например, экспресс-кондиционер.

Обязательно посети наши каналы Дзен и Telegram, здесь ждут самые интересные новости из мира науки и не только!

Эти способы помогут избавиться от симптомов, но проблема кроется гораздо глубже.

Почему магнитятся волосы

Глобально существует два основных провокатора этого явления.

Сухость волос зимой

Статическое напряжение в волосах усиливается осенью и зимой, во время ощутимых перепадов температуры между помещением и улицей. Холод и ветер ослабляют и истончают волосы, плюсом к этому пересушенный отоплением и обогревателями воздух помещений — в результате волосы теряют влагу и становятся обезвоженными, сухими, пористыми и ломкими (чем ещё грозят такие перепады температур и сухость воздуха — читай здесь). Всё это создаёт идеальные условия для возникновения магнетизма: волосы начинают легко электризоваться и пушиться.

Значительно сушит волосы использование фена, плойки и других средств для укладки. Источник изображения: www.bravotv.com

Магнититься могут и сухие и жирные волосы, но в большей степени этому подвержены ослабленные и хрупкие локоны. Потому магнетизм больше характерен для свежевымытых волос. На второй и третий день после мытья сальные железы уже успевают покрыть волосы защитным слоем, и те становятся более устойчивы к намагничиванию.

Статическое электричество в волосах

Волосы постоянно трутся о головной убор, тёплый свитер и друг о друга и возникает эффект как от трения о воздушный шарик. Когда вы снимаете шапку, намагниченные волосы сразу устремляются во все стороны. А, как мы выяснили раньше, сухие обезвоженные волосы особо легко заряжаются электричеством, поэтому им уж точно не избежать эффекта одувана.

Расчёска из синтетических материалов может также повысить пушистость вашей причёски. Источник изображения: dzen.ru

Волосы электризуются при повреждении, когда чешуйки кутикулы неплотно прилегают друг к другу, из-за чего в пустотах скапливается заряд обычно при ношении головных уборов или использовании расчесок. Этому подвержены сухие, поврежденные, окрашенные волосы — объясняет эксперт skin.ru, трихолог Мария Невская.

Кутикула волос это наружный слой, который состоит из плоских ороговевших клеток, пропитанных кератином. Они располагаются, перекрывая друг друга, подобно черепице крыши.

Магнитятся волосы — что делать?

Получается, первопричина, что наши волосы сильно и легко магнитятся кроется в плохом состоянии волос, а значит нужно это состояние изменить. Как? Подобрать правильный уход за ними и применять его в достаточном количестве. Для восстановления и тотальной ликвидации магнитной бури в волосах может понадобиться время.

На состоянии волос сказывается и ваше питание. Источник изображения: aljoumhouria.com

Первое и главное, что нужно сделать это пересмотреть свой повседневный уход и добавить больше увлажняющих и питательных средств: бальзамов, кондиционеров, масок, несмываемых спреев и так далее. Они помогут восстановить поврежденные участки волосков и сделать локоны менее пористыми и более увлажненными, благодаря чему волосы будут не так сильно магнититься. Да, именно не так сильно, ведь эффект от трения никто не отменял.

Будет полезно: Как правильно сушить волосы, чтобы не превратить их в солому

Помимо этого, мастера бьюти-индустрии советуют мыть голову тёплой водой, а не горячей, заменить синтетическую шапку на шапку из натуральных материалов, избавиться от пластиковой расчёски, либо заменить её на щетку со специальным антистатическим покрытием, реже использовать приборы для горячей укладки либо пользоваться ими на низких температурных режимах, поставить увлажнитель воздуха.

Профессия подводного сварщика одна из самых опасных в мире. Источник изображения: dzen.ru

Вода и огонь два вечных врага. Мы привыкли, что вода гасит пламя, и мысль о том, чтобы разжечь огонь под водой, кажется нам чем-то невероятным. Однако это не просто фантазии, а вполне реальный инструмент, активно используемый в подводной сварке. Впервые эта технология была использована в далеком 1932 году, и сегодня этим тяжелым трудом зарабатывают себе на жизнь дайверы, которые также являются профессиональными сварщиками. Как же им удается заниматься сваркой под водой, если там не может гореть огонь?

Горение огня под водой

На первый взгляд может показаться, что вода и огонь это два несовместимых явления. Однако, если создать определенные условия, огонь может гореть под водой. Это возможно благодаря достижениям химии и современным технологиям.

Некоторые вещества, такие как магний и термит, могут гореть без доступа к кислороду из воздуха. Магний, например, вступает в реакцию с молекулами воды, выделяя водород, который поддерживает горение. Термитная смесь, состоящая из порошка алюминия и оксида железа, при воспламенении создает настолько высокую температуру, что вода не может ее выдержать, и реакция продолжается.

Передача Олимпийского огня в озере Байкал. Источник изображения: baikalru.ru

Но подводные сварщики применяют другой метод. Специальная электрическая дуга создает зону с экстремально высокой температурой, которая позволяет металлу плавиться даже под водой. Защитные оболочки электродов и газ, вытесняющий воду из зоны сварки, делают эту технологию возможной.

Природа тоже не отстает: в местах подводных вулканов раскаленная магма и газы могут образовывать огненные явления прямо в воде.

Что находится на дне озера Байкал: самые неожиданные находки

Как работают подводные сварщики

Существует два метода сварки под водой. Каждый из них имеет свои плюсы и минусы, поэтому применяется в зависимости от ситуации.

Первый метод сухая сварка. Это почти то же самое, что и обычная сварка на суше. Объект, подлежащий соединению, помещают в герметичную камеру, из которой полностью откачивают воду. Внутри камеры создается комфортная рабочая среда с чистым воздухом, поступающим по шлангам, а загрязненный воздух удаляется. Сварщики работают без гидрокостюмов, свободно передвигаются и используют стандартное оборудование.

Второй метод подводной сварки мокрая сварка. Во втором случае сварка осуществляется непосредственно под водой. Сварщик надевает герметичный защитный костюм, который изолирует его тело от воды и защищает от электрического тока. Работа проходит при пониженном напряжении около 3035 вольт, что является безопасным уровнем, достаточным для создания сварочной дуги.

Сухая сварка считается более безопасной, чем мокрая. Источник изображения: eniseiprof.ru

Особенностью подводной сварки является использование электродов с водоотталкивающей обмазкой. Чтобы зажечь дугу, сварщик чиркает электродом по детали, как спичкой. Процесс происходит в воздушном пузыре, который образуется вокруг сварочной дуги. Однако в воде металл остывает быстрее, что делает сварочные швы менее ровными, чем на суше. Например, вертикальные швы всегда варятся сверху вниз, чтобы избежать изменения формы.

Оба метода требуют высокой квалификации, но позволяют выполнять сварочные работы даже в самых экстремальных условиях. Если времени много, сварщики используют первый метод. Если нужен срочный ремонт, рабочие применяют второй метод.

Читайте также: Что будет с глазами, если посмотреть на сварку?

Зарплата подводного сварщика

Подводная сварка это очень сложная и опасная профессия. Но за такой тяжелый труд рабочим платят приличные деньги. Размер заработка зависит от уровня опыта, места работы и специфики проектов.

Начинающие подводные сварщики, трудящиеся у побережья, могут рассчитывать на доход в размере до 40 000 долларов в год. С приобретением опыта, примерно через 5 лет, их доход может увеличиться до 80 000 долларов.

Морские сварщики, работающие в более глубоких условиях, получают еще больше денег: стартовая зарплата составляет около 60 000, а опытные специалисты могут рассчитывать на доход до 100 000 долларов.

Вообще, вся работа в экстремальных условиях оценивается очень высоко. Источник изображения: seasailshipping.com

Однако самую высокую зарплату получают специалисты по погружения на экстремальные глубины. Их годовой заработок начинается от 100 000 долларов, а лучшие профессионалы могут зарабатывать до 500 000 долларов и более.

В пересчете на рубли, подводные сварщики зарабатывают от 4 до 50 миллионов рублей в год. Получается, что в месяц даже новичок может получать около 300 000 рублей.

Большинство подводных сварщиков получают оплату за час работы или проект, что позволяет им увеличивать доход, берясь за сложные задачи.

Обязательно загляните в наш Telegram-канал. Там вы найдете много чего интересного!

Работу подводным сварщиком можно добавить в наш список самых тяжелых работ, на которых люди гробят здоровье за копейки. Если не читали эту подборку, обязательно этим займитесь!

Ученые считают, что Леонардо да Винчи начал расшифровку законов гравитации раньше, чем Исаак Ньютон

Согласно популярной легенде, первым человеком, узнавшим о существовании силы гравитации, был Исаак Ньютон английский физик, математик, механик и астроном. Озарение пришло случайно, когда великий ученый сидел под деревом и на его голову упало яблоко. После этого происшествия, Ньютон сформулировал закон всемирного тяготения, которая гласит, что все тела во Вселенной притягиваются друг к другу. Этот закон объяснил, почему Луна всегда удерживается в пределах Земли, а также помог астрономам узнать массу Солнца, открыть планету Нептун и совершить много других научных прорывов. Нам со школьных лет говорят, что гравитацию открыл сэр Исаак Ньютон, однако недавно были найдены весомые доказательства того, что впервые о ее существовании узнал Леонардо да Винчи. Что же это, получается, что скоро учебники по физике будут переписаны?

Интересный факт: история о том, как на формулировку закона всемирного тяготения Исаака Ньютона вдохновило упавшее яблоко, скорее всего, не выдумка. Впервые она была рассказана в книге Воспоминания о жизни Ньютона под авторством биографа Уильяма Стьюкли. Со слов племянницы ученого, история произошла в 1666 году, когда он пережидал эпидемию чумы в поместье своей матери.

Неожиданные рукописи Леонардо да Винчи

Доказательства причастности Леонардо да Винчи к открытию гравитации нашлись в Кодексе Арундела. Так называется собрание из почти 300 заметок, сделанных ученым в период с 1480 по 1518 год. На старинных листах имеется много текстов и рисунков, которые касаются тем механики и геометрии. Кодекс получил свое название в честь графа Арундела, который приобрел его в 1630-е годы в Испании.

Леонардо да Винчи оставил после себя огромное количество рукописей, который до сих пор изучаются специалистами

В 2017 году профессор Калифорнийского технологического института Мори Гариб (Mory Gharib) изучал рукописи ученого, в надежде найти иллюстрации, которые он мог бы показать своим ученикам. На одной из страниц он нашел весьма интригующий набросок с кувшином и высыпающимися из него частицами. Посоветовавшись с двумя инженерами, профессор пришел к выводу, что на рисунке изображен эксперимент, который дал начало расшифровке законов гравитации. Это произошло за десятилетия до того, как об этом задумался Исаак Ньютон.

Иллюстрация эксперимента, проведенного Леонардо да Винчи

Статья в тему: Ученые нашли ныне живущих потомков Леонардо да Винчи

Эксперимент Леонардо да Винчи, о котором никто не знал

В эксперименте Леонардо да Винчи, кувшин с водой или песком перемещается по прямой траектории, параллельно земле. В процессе этого перемещения, содержимое сосуда стекает вниз. Итальянский ученый отметил, что частицы воды или песка не падают с постоянной скоростью, а ускоряются. Он показал, что после высвобождения из кувшина, частицы перестают двигаться вместе с ним по горизонтали, а падают вниз.

Равнобедренный треугольник в набросках Леонардо да Винчи

Наброски ученого также демонстрируют, что если кувшин движется по горизонтали с тем же ускорением, что и падающие частицы, создается равнобедренный треугольник. А если сосуд движется со строго определенным ускорением, образуется наклонная линия. Судя по записям, Леонардо да Винчи также хотел сформулировать уравнение для описания ускорения, но сделать этого он не смог. При всем этом, компьютерное моделирование показало, что если ученый действительно провел эти эксперименты, ему бы вполне удалось рассчитать значение свободного падения с точностью 97%.

Читайте также: Древнейшая карта ночного неба оказалась поразительно точной, но кто и как ее создал?

Что открыл Леонардо да Винчи?

Пожалуй, итальянец Леонардо да Винчи является самым известным ученым во всем мире о нем слышали все. Большинству из нас он знаком как художник, руки которого создали знаменитую Мона Лизу и роспись Тайная вечеря. Но также он был очень продуктивным изобретателем он создал устройства, опередившие свое время. Так, в далеком 1508 году он разработал прообраз контактных линз в виде наполненного шара с водой. Если интересно, вы можете почитать об этом изобретении по этой ссылке.

Наброски изобретений Леонардо ла Винчи

Если выводы профессора Мори Гариба и его коллег верны, Леонардо да Винчи вполне может быть первым человеком, который догадался о существовании гравитации. По словам профессора, они не знают, продолжил ли итальянец свои эксперименты. Но сам факт наличия таких записей говорит о том, что ученого интересовало, почему и как объекты падают на землю. Мышление Леонардо да Винчи дошло очень далеко, но сформулировать закон всемирного тяготения ему все-таки не удалось это сделал Исаак Ньютон. Скорее всего, именно он останется общепринятым человеком, который открыл гравитацию. Но первые шаги в этом направлении сделал Леонардо да Винчи.

Кажется, Леонардо да Винчи опередил Исаака Ньютона, но не довел дело до конца

Самые свежие новости науки и технологии вы найдете в нашем Telegram-канале. Подпишитесь прямо сейчас!

Напоследок стоит отметить, что великий ученый является автором самой дорогой картины в мире она называется Спаситель мира. В нее заложен любопытный секрет, о котором мы рассказывали в этом материале.

Американский физик Джон Мэйнстоун следит за падающим битумом. Источник фотографии: peoples.ru

Проведение научных экспериментов это то, чем большую часть своего рабочего времени занимаются ученые. Именно в результате опытов они и совершают открытия, которые рассказывают интересные подробности о строении окружающего нас мира. Обычно эксперименты идут несколько недель или месяцев, но некоторые тянутся на многие годы. Например, таковым является опыт с капающим пеком по измерению времени течения битума в Квинслендском университете (Австралия). Пек представляет собой осадок от перегонки каменноугольных смол и выглядит как твердое вещество. Авторы этого исследования хотели показать, что даже кажущиеся твердыми вещи на самом деле могут быть жидкостями с высокой вязкостью. Эксперимент длится уже почти сотню лет, и наблюдать на зим можно в прямом эфире.

Опыт с падающим пеком

Самый долгий эксперимент по версии Книги рекордов Гиннесса был начат в 1927 году австралийским профессором физики Томасом Парнеллом. Чтобы продемонстрировать свойства высоковязких материалов, он взял остатки перегонки каменноугольных смол. Профессор разогрел их и поместил в стеклянную воронку чтобы материал принял форму сосуда, потребовалось три года.

Девушка держит бумажку с датами падения капель пека. Источник фотографии: The University of Queensland

В 1930 году исследователь отрезал нижнюю часть воронки и тем самым позволил высоковязкой жидкости медленно вытекать в установленный снизу сосуд. Нужно ли говорить, что капли из предельно вязкого материала образовывались очень долго? Первая капля битума упала в сосуд спустя восемь лет с начала эксперимента. В дальнейшем капли образовывались примерно раз в десять лет. В девятый раз капля падала в 2014 году, но камеры оказались слишком слабыми, чтобы запечатлеть этот момент. На сегодняшний день еще никто не застал это событие.

Камеры пытались занять момент падения капли, но не смогли

Самый долгий эксперимент в истории

Эксперимент длится уже почти сотню лет. Профессор Томас Парнелл и его ассистент Джон Мейнстоун уже умерли, поэтому сегодня за проектом присматривает Эндрю Уайт. Воронка с вязким материалом находится под стеклянной колбой, чтобы на процесс не повлияли внешние условия. На эту колбочку направлено несколько веб-камер, которые ежедневно ведут прямую трансляцию на сайте Квинслендского университета.

У этой трансляции не так уж и много зрителей, потому что 99% времени там ничего не происходит. Это зрелище можно сравнить с британским фильмом Paint Drying, в котором на протяжении 10 часов демонстрируется стена с сохнущей краской. Только в случае с каплей битума, действие продолжается много лет. Однако, у зрителей есть небольшой шанс своими глазами увидеть момент падения вязкой массы в сосуд. Но кому это нужно?

Смотреть прямую трансляцию опыта с капающим пеком можно на сайте университета

Примечательно, что с 1988 года эксперимент начал длиться дольше, чем обычно. До этого момента в комнате, где стоит сосуд, постоянно менялась температура, из-за чего капли падали с периодичностью 8-10 лет. Потом в помещении установили кондиционер для сохранения одинаковой температуры, поэтому сейчас капли образуются с частотой 12-14 лет.

На сегодняшний день эксперимент лишь показал, что осадок от каменноугольных смог имеет вязкость примерно в 230 миллиардов раз больше, чем у воды.

Эксперимент Розенхана: как попасть в сумасшедший дом?

Самый долгий эксперимент с сорняками

Еще один очень долгий эксперимент проводится в университете американского штата Мичиган. В 1879 году профессор ботаники Уильям Джеймс Билл наполнил двадцать бутылок от виски влажным песком и поместил туда семена 21 вида сорняков. Он закопал их горлышком вниз, чтобы внутрь не попала вода цель эксперимента заключалась в том, чтобы проверить, насколько живучими являются сорняки.

Исследователь, а потом и перенявшие его дело ученые, раскапывали по одной бутылке раз в несколько лет. Постепенно они увеличивали время между изучением каждого сосуда. Пятнадцатая бутылка была выкопана только в 2000 году, следующая будет извлечена только в 2100 году.

Еще один эксперимент в мире длится более 100 лет, но не входит в Книгу рекордов Гиннесса. Источник фотографии: atlasobscura.com

На данный момент эксперимент помог выявить самые живучие виды сорняков. Ученые уже пытаются выяснить, благодаря чему они могут выживать на протяжении десятков лет.

А вы подписаны на наш Дзен-канал с открытыми комментариями? Проверьте прямо сейчас!

Описанные выше эксперименты предельно безопасны. Но иногда научные опыты ведут к ужасным последствиям например, особенно шокирующей является история эксперимента Вселенная-25. Он завершился тем, что испытуемые начали заниматься каннибализмом, поэтому хорошо, что опыт проводился на мышах.

Создать вечный двигатель пытались многие ученые, но сделать это никому не удастся. Источник изображения: million-wallpapers.ru

Если бы ученым удалось создать вечный двигатель, наша жизнь превратилась бы в мечту. Благодаря ему, автомобили бы не нуждались в бензине и могли ездить бесконечно. Более того, нам не пришлось бы платить за электричество, потому что вечный двигатель легко бы мог его вырабатывать. Попытки создать вечный двигатель принимались много раз, но сделать это все еще никому не удалось. И это вряд ли у кого-нибудь получится, потому что ученые уверены, что вечный двигатель это невозможное изобретение. Интересно, почему?

Кто пытался создать вечный двигатель

Идея создания вечного двигателя, также известного как perpetuum mobile, имеет очень древние корни. Первые попытки создать такое устройство относятся к эпохе Средневековья, когда энтузиасты стремились найти способ обмануть природу и добиться бесконечной работы механизмов.

Самым известным человеком, который пытался создать вечный двигатель, считается итальянский изобретатель Леонардо да Винчи. Среди его многочисленных записей можно найти схемы различных устройств он считается создателем первого парашюта, водолазного костюма и многих других изобретений. Также известно, что он создавал духи, причем далеко не самые лучшие. Несмотря на свой талант, даже он пришел к выводу, что вечный двигатель невозможен из-за законов физики.

Даже Леонардо да Винчи пришел к выводу, что создать вечный двигатель невозможно. Источник изображения: montenapodaily.com

Также стоит упомянуть Иоганна Бесслера, немецкого изобретателя 18 века, который утверждал, что ему удалось создать вечный двигатель. Он демонстрировал свои устройства, но всегда скрывал их принцип работы. После его смерти тайна осталась нераскрытой но, скорее всего, вечный двигатель он создать так и не смог.

Читайте также: 5 ученых изменивших мир, о которых мы редко вспоминаем

Почему вечный двигатель все еще не создан

Создание вечного двигателя, к сожалению, остается лишь мечтой, и на это есть серьезные причины, которые кроются в законах физики. Хотя некоторые изобретения могут казаться работающими на принципах вечного движения, на самом деле они, как правило, используют скрытые источники энергии.

Первый закон, из-за которого невозможно создать вечный двигатель, это закон сохранения энергии. Он гласит, что энергия не может возникнуть из ничего или исчезнуть в воздухе. Это означает, что любая машина, включая вечный двигатель, нуждается в источнике энергии, и эта энергия непременно будет расходоваться. Если бы двигатель работал бесконечно, он бы нарушал этот закон.

Примерный внешний вид гипотетического вечного двигателя. Источник изображения: dzen.ru

Второй закон, который не дает ученым создать вечный двигатель, это закон термодинамики. Он утверждает, что в любом механизме часть энергии всегда теряется в виде тепла. Это приводит к тому, что со временем работа двигателя становится менее эффективной, и он в конечном итоге останавливается. Вечный двигатель не смог бы избежать этих потерь, что делает его создание невозможным в реальном мире.

Идея вечного двигателя возможна только в том случае, если найти вещество, которое производит больше энергии, чем потребляет. Некоторые изобретатели надеялись, что радиоактивные материалы смогут решить эту проблему, но их энергия тоже конечна. Поэтому, несмотря на многочисленные попытки, создание вечного двигателя это что-то из области научной фантастики.

Все варианты вечного двигателя в конечном итоге останавливаются. Источник изображения: yaplakal.com

Некоторые ученые пытались создать вечный двигатель, используя магниты. Эта идея кажется простой и гениальной, но есть одно важное но. Даже самый мощный магнит не способен бесконечно производить энергию. Со временем его магнитные свойства ослабевают, и двигатель останавливается.

Как бы изменился мир, в случае изобретения вечного двигателя? Своими фантазиями делитесь в нашем Telegram-чате!

Если вам интересно узнать о других теоретических версиях вечного двигателя, рекомендуем прочитать нашу статью Как работает вечный двигатель и примеры его конструкции.

Последние комментарии