Русский
Русский
English
Статистика
Реклама

Парадоксы физики

Тайны квантовой механики что такое квантовая запутанность?

29.10.2020 02:01:32 | Автор: admin

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

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

Фантастическая гипотеза

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

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

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

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

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

Квантовая запутанность

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Запутанность квантовых состояний это реальность.

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

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

Подробнее..

Великий фильтр возможный ответ на парадокс Ферми

01.12.2020 20:14:22 | Автор: admin

Когда астрономы всматриваются в космическую бездну, то не видят никаких следов присутствия разумной инопланетной жизни.

70 лет назад один из «отцов-основателей» атомной бомбы, лауреат Нобелевской премии по физике Энрико Ферми сформулировал свой знаменитый вопрос: «где все?» Ученый размышлял о необъятности космоса, и слово «все» в его вопросе относилось к инопланетянам. Так как только в наблюдаемой Вселенной примерное количество галактик оценивается в 100-200 миллиардов, кажется очевидным, что разумные цивилизации, способные к развитию радиоастрономии и межзвездных путешествий, должны заселять далекие миры. Но в 1950 году не было никаких свидетельств существования таких цивилизаций. Впрочем, их нет и сегодня наши радиотелескопы не улавливают голоса из других миров, авглядываясь в космический океан мы не видим никаких признаков инопланетных технологий. Для разрешения парадокса Ферми было предложено множество гипотез, но все они остаются недоказанными. А в 1990-х годах Робин Хансон сформулировал еще одно возможное объяснение нашего кажущегося одиночества во Вселенной постулат, получивший название Великий фильтр.

Оглушительная тишина

Итак, согласно концепции Великого фильтра, разумные внеземные формы жизни должны преодолеть множество критически важных шагов, один из которых маловероятен. Предпосылка Великого фильтра заключается в существовании по крайней мере одного препятствия, преодолеть которое и перейти к следующему этапу развития не может практически ни один вид. Робин Хансон, научный сотрудник Института будущего человечества Оксфордского университета и доцент экономики Университета Джорджа Мейсона описал препятствия, которые необходимо преодолеть, чтобы стать по-настоящему развитой космической цивилизацией:

  • Планета, на которой возможно существование жизни должна находиться в зоне обитаемости.
  • Жизнь на этой планете должна развиваться.
  • Инопланетные формы жизни должны быть способны к размножению, используя такие молекулы, как ДНК и РНК.
  • Простые клетки (прокариоты) должны эволюционировать в более сложные клетки (эукариоты).
  • Многоклеточные организмы должны развиваться.
  • Должно закрепиться половое размножение, так как оно значительно увеличивает генетическое разнообразие.
  • Сложные организмы, способные использовать инструменты, должны эволюционировать.
  • Эти организмы должны создать передовые технологии, необходимые для колонизации космоса (мы с вами находимся примерно на этом этапе).
  • Космические виды должны продолжать колонизировать другие миры и звездные системы, избегая при этом самоуничтожения.

Хотя космические путешествия сегодня возможны лишь в произведениях научной фантастики, мы все-таки осваиваем космос: во-первых, наши роботизированные космические аппараты («Вояджеры», «Пионеры», «Новые горизонты») бороздят космические просторы; во-вторых, мы способны к продвинутой радиоастрономии, что означает, что мы относительно технически подкованная цивилизация. Но как на счет еще кого-то кроме нас?

Так выглядит космический ландшафт, окружающий нашу крошечную голубую планету.

Представим, что внеземной цивилизации потребуется такое же невероятное количество лет, чтобы жизнь перешла от простейших форм к таким сложным организмам как Homo Sapiens, а затем совершила технологический скачок. Так как возраст Вселенной оценивается в 13,8 миллиардов лет, к настоящему моменту должно существовать по крайней мере несколько цивилизаций, колонизировавших галактику Млечный Путь.

Но, опять же, астрономы не видят никаких свидетельств существования таких цивилизаций. Когда они смотрят на звезды, тишина становится оглушительной.

Что такое Великий фильтр?

Великий фильтр трудно идентифицировать в том числе потому, что окружающая среда на планетах в других звездных системах может в корне отличаться от нашей. Абиогенез процесс превращения неживой природы в живую необычен. Возможно, он редко встречается во Вселенной и поэтому является Великим фильтром. С другой стороны, жизнь может возникать спонтанно, но подавляющее большинство живых организмов не выходит за пределы простых одноклеточных. Безусловно, Вселенная может буквально кишеть бактериями. Но бактерии не стоят космические корабли.

Великий фильтр также может являться следствием наличия технологий. Возможно, развитые цивилизации уничтожают себя с помощью какой-то технологии (например искусственный интеллект, нанотехнологии или машина судного дня). Посмотрите на нас мы уже более чем способны уничтожить себя посредством глобальной термоядерной войны. И, к сожалению, вполне возможно, что такие события вымирания практически неизбежны по всему космосу. К слову, именно об этом писал выдающийся ученый, астроном Карл Саган в своем знаменитом научно-фантастическом романе «Контакт».

Выдающийся астроном, астрофизик и популяризатор науки Карл Саган.

Великий фильтр также может являться внешним событием, никак не зависящим от самой цивилизации, вне зависимости от того, насколько она продвинута. Например, столкновение с гигантским астероидом или блуждающей планетой, соседний гамма-всплеск или взрыв сверхновой потенциально могут уничтожить всю жизнь на Земле или на любой другой планете, если уж на то пошло.

Вам будет интересно: Российский ученый предложил мрачное объяснение парадокса Ферми

Прошло ли человечество Великий фильтр?

Если Великий фильтр остался позади, это сулит человечеству как биологическому виду много хорошего. Например, мы можем захватить Вселенную. Но если Великий фильтр впереди, то мы скорее всего обречены. По этой причине некоторые исследователи интерпретируют наше кажущееся одиночество во Вселенной как хороший знак даже благословение поскольку это указывает на то, что мы благополучно прошли через Великий фильтр. Как это ни странно, но мы можем оказаться первым видом, прошедшим через Великий фильтр (в конце концов, кто-то же должен стать первым).

Возможно, на сегодняшний день мы единственная развитая цивилизация во Вселенной

С другой стороны, если бы мы обнаружим сигнал от сверхсовременной технологически развитой цивилизации, это может означать, что Великий фильтр все еще впереди. Человечеству может быть суждено пройти неожиданное космическое испытание. При этом к чему именно нужно готовиться, никто не знает.

Безусловно, Великий фильтр лишь теория. Но это невероятно привлекательная идея, вполне способная объяснить парадокс Ферми. Хотя вопрос «где все?» все еще не имеет ответа, теория Великого фильтра предлагает одну из лучших догадок, которые только можно придумать. А как вы думаете, прошло ли человечество Великий фильтр или же у нас впереди довольно мрачное будущее? Присоединяйтесь к участникам нашего Telegram-чата чтобы обсудить эту и другие не менее интересные темы.

Подробнее..

Существуют ли путешествия во времени без парадоксов?

04.12.2020 22:06:16 | Автор: admin

С точки зрения физики путешествия назад во времени возможны.

Физика не может полностью исключить возможность путешествий во времени. Как общая, так и специальная теория относительности Альберта Эйнштейна показывают, что время относительно, так что ОТО открыта для возможности временных махинаций. Но если бы вы могли запрыгнуть в машину времени и отправиться в прошлое, стоило бы беспокоиться о создании парадоксов, меняющих ход истории? Как, например, в знаменитом рассказе Рэя Брэдберри «И грянул гром», главный герой которого наступил на бабочку во время своего путешествия, тем самым изменив собственный мир до неузнаваемости. Согласно результатам исследования, проведенного студентом Квинслендского университета и его научным руководителем, математические расчеты показывают, что путешествия во времени возможны без парадоксов Вселенная все уладит.

Парадоксы путешествий во времени

Классический мысленный эксперимент о путешествии во времени называется парадокс дедушки. Представьте, что вы решили вернуться в прошлое, чтобы убить своего деда. Попав туда вы убиваете его прежде, чем он познакомится с вашей бабушкой. И как вам тогда существовать, чтобы отправиться в прошлое и убить его? А если вас не существует, то кто в таком случае вернулся назад во времени и убил деда? Парадокс. Временная шкала больше не является самосогласованной.

Примечательно, что парадокс дедушки можно применить к самым разным историям о путешественниках во времени. В «Назад в будущее» Марти отправляется назад во времени, вмешивается в отношения своих родителей, флиртуя со своей мамой, не давая себе родиться. Но если Марти никогда не рождался, то как он смог вмешаться в интрижки своих родителей? Но если он не может вмешаться, то что мешает ему родиться? И так по кругу. Если бы не одно «но» некоторые решения уравнений Эйнштейна позволяют путешествовать во времени по замкнутым временным кривым.

Кадр из фильма «Назад в будущее». Марти со своей мамой во время одного из своих путешествий во времени.

Эти теоретические пути позволяют кому-то присутствовать при первоначальном событии, путешествовать в пространстве и времени и возвращаться к этому событию снова. Отметим, что точка возврата не является повторением исходного события. Это начальное событие. Последствия замкнутых временных кривых приводят к всевозможным сценариям путешествий во времени. Так, физик-теоретик Мичио Каку предполагает, что они могут включать в себя в том числе и путешествия сквозь червоточину и черную дыру.

Читайте также: Если кротовые норы существуют, можно ли путешествовать сквозь них?

Вселенная повелитель времени

В ходе исследования, результаты которого опубликованы в журнале Classical and Quantum Gravity, доктор Фабио Коста и студент Квинслендского университета Жерман Тобар хотели ответить на вопрос о том, возможны ли путешествия во времени без парадоксов.

«Некоторые физики считают, что это возможно, но логически принять путешествия во времени без парадоксов трудно, потому что это повлияло бы на нашу свободу воли свободу совершать любые произвольные действия. Это означает, что вы можете путешествовать во времени, но не можете сделать ничего, что могло бы вызвать парадокс», пишут авторы работы в пресс-релизе исследования.

Доктор Фабио Коста (слева) и Жермен Тобар (справа) обсуждают выводы своей совместной работы. Фото: Big Think

Еще больше интересных статей о том, что возможно на просторах нашей Вселенной а что нет, читайте на нашем канале в Яндекс.Дзен. Там регулярно выходят статьи, которых нет на сайте.

Коста и Тобар пришли к выводу, что путешествия во времени могут быть последовательными и свободными от логических парадоксов. Чтобы проиллюстрировать это, ученые предлагают провести следующий мысленный эксперимент представьте, что вы путешествуете во времени, чтобы остановить пандемию COVID-19. После того, как вы найдете и изолируйте первого пациента, миссия (а с ней и парадокс) будет выполнена, верно? Согласно расчетам Тобара и Косты, нет. Математика предполагает, что временные события будут логически согласовываться с любым вашим действием. Например, вы можете подхватить вирус, стать нулевым пациентом и все равно устроить пандемию.

«Что бы вы ни делали, основные события просто перекалибруются вокруг вас», пишут исследователи. «Это означало бы, что пандемия начнется вне зависимости от ваших действий, даря вашему юному «я» мотивацию вернуться назад во времени и остановить ее. Ряд математических процессов, которые мы обнаружили, показывают, что путешествия во времени со свободной волей логически возможны в нашей Вселенной без какого-либо парадокса.»

Фабио Коста, ведущий автор исследования о путешествиях во времени.

«Математика проверена, а результаты отличный материал для научных фантастов», считают авторы исследования.

Безусловно, утверждение о том, что свободное от парадоксов путешествие во времени математически возможно не означает, что подобные путешествия возможны на практике. Даже если у вас получится добраться до ближайшей к нашей планете червоточине и попасть в нее, существует высокая вероятность, что вас просто-напросто раздавит еще до того, как вы окажетесь на другой стороне этого Вселенского тоннеля. Все зависит от того, как будут действовать законы квантовой гравитации, а в этой области теоретической физики все совсем не просто. Так что пока мы с вами можем быть повелителями времени на бумаге и в научно-фантастических произведениях. Что, на самом-то деле, совсем не плохо, согласны?

Подробнее..

Возможны ли путешествия во времени с точки зрения математики?

05.10.2020 20:14:35 | Автор: admin

Путешествие во времени детерминировано и локально свободно, говорится в новой статье, разрешающей вековой парадокс.

Вряд ли сегодня на Земле найдется человек, который ни разу не задумывался о путешествиях во времени. Во многом это заслуга популярной культуры с самого момента своего возникновения, концепция путешествий во времени вошла в культуру и повлияла на наше восприятие времени. Как пишет в своей книге «Путешествия во времени. История» американский писатель, историк науки Джеймс Глик, самой концепции таких путешествий немногим более сотни лет. Так, если верить «Оксфордскому словарю английского языка», впервые термин «путешествие во времени» (англ. time travel) появился в английском языке в 1914 году обратным словообразованием от уэллсовского Путешественника во Времени (так писатель-фантаст Гербер Уэллс называет главного героя своего романа Машина времени (1895)). Выходит, каким-то невероятным образом большую часть своей истории человечество жило не задаваясь вопросом о том, что было бы, отправься они в прошлое или будущее. Теперь же, физики из Университета Кливленда разрешили вековой парадокс, доказав, что с точки зрения математики путешествия во времени теоретически возможны.

Парадокс дедушки

В ходе исследования, опубликованного в журнале Classical and Quantum Gravity физики из Университета Квинсленда использовали математическое моделирование, чтобы согласовать Общую теорию относительности (ОТО) Эйнштейна с классической динамикой. Теория Эйнштейна допускает возможность того, что человек, используя временную петлю, отправляется назад во времени, чтобы убить своего деда. Однако классическая динамика диктует, что последовательность событий, последовавших за смертью дедушки, завершится тем, что путешественник во времени перестанет существовать.

Британская The Independent приводит слова слова авторов исследования Жермена Тобара и Фабио Коста о том, что в течение многих лет они ломали голову над тем, как классическая динамика может соответствовать предсказаниям Эйнштейна. Их размышления в итоге привели к созданию математической модели, призванной выяснить могут ли эти две теории сосуществовать. В основу модели легла, как это не странно, пандемия коронавируса.

Допустим, вы путешествовали во времени, пытаясь остановить нулевого пациента Covid-19 от заражения вирусом. Однако если вы остановите этого человека от заражения, это устранит мотивацию для вас вернуться и остановить пандемию. Это парадокс непоследовательность, которая часто заставляет людей думать, что путешествия во времени не могут происходить в нашей Вселенной. Логически это трудно принять, потому что это повлияло бы на нашу свободу совершать любые произвольные действия. Это означало бы, что вы можете путешествовать во времени, но не можете сделать ничего, что вызвало бы возникновение парадокса.

Фабио Коста (слева) и Жермен Тобар (справа).

Подписывайтесь на наш новостной канал в Telegram чтобы первым узнавать новости о последних научных открытиях.

Несмотря на то, что сама математика сложна, она сводится к чему-то довольно простому. Дискуссия о путешествиях во времени фокусируется на замкнутых кривых, подобных времени, что впервые предположил Альберт Эйнштейн. И Тобар и Коста считают, что до тех пор, пока только две части целого сценария в рамках Cпециальной теории относительности (СТО) все еще находятся в «причинном порядке», остальное подчиняется свободе воли.

В примере с нулевым пациентом с коронавирусом вы можете попытаться остановить заражение нулевого пациента, но при этом вы подхватите вирус и сами станете нулевым пациентом или это будет кто-то другой. Что бы вы ни делали, основные события будут просто перестраиваться вокруг вас. Это будет означать, что вне зависимости от ваших действий пандемия произойдет, давая вашему молодому «я» мотивацию вернуться и остановить ее.

Как бы вы ни старались создать парадокс, события всегда будут приспосабливаться друг к другу, чтобы избежать любого несоответствия. Ряд математических процессов, которые обнаружили исследователи, показывают, что путешествия во времени со свободой воли логически возможны в нашей Вселенной без какого-либо парадокса.

Высокоточный машины времени сегодня есть только в фильмах и математических расчетах

Хотя это звучит разочаровывающе для человека, пытающегося предотвратить пандемию или убить Гитлера, математикам это помогает понять как мы думаем о времени. Так или иначе, новое исследование предполагает, что любой, кто в конечном итоге разрабатывает способ осмысленного путешествия во времени, может сделать это и экспериментировать без скрытого страха разрушить мир по крайней мере, не сразу.

Удивительная физика

Новое открытие также примечательно тем, что сглаживает проблемы с другой гипотезой, согласно которой путешествия во времени возможны, но сами путешественники будут ограничены в том, что делают это останавливает их от создания парадокса. В такой модели путешественники во времени могут делать все, что хотят, но парадоксы невозможны.

Читайте также: Возможны ли путешествия во времени?

Но несмотря на цифры и полученные результаты, главной проблемой путешествий во времени остается искривление пространства и времени, необходимое для того, чтобы попасть в прошлое машины времени, которые ученые разработали до сих пор, настолько высоконадежны, что в настоящее время существуют только как вычисления на странице. И все же, исследователи настроены оптимистично, ведь их работа предполагает, что мы будем свободны делать с миром все, что захотим в прошлом: он будет соответствующим образом перестраиваться.

Подробнее..

Существует ли объективная реальность?

05.12.2020 18:13:15 | Автор: admin

Ученые не оставляют попыток ответить на вопрос о том, что такое реальность.

Что такое реальность? И кто может дать ответ на этот вопрос? В прошлом году ученые из Университета Хериота-Уатта в Шотландии проверили интересный эксперимент, результаты которого предполагают, что объективной реальности может не существовать. Несмотря на то, что когда-то эта идея была просто теорией, теперь исследователи смогли перенести ее в стены университетской лаборатории, а значит проверить. Так как в квантовом мире измерения с разных позиций дают различные результаты, но при этом одинаково верны, проведенный эксперимент показал, что в мире квантовой физики два человека могут наблюдать одно и то же событие и разные результаты; при этом ни одно из этих двух событий не может быть воспринято как неправильное. Иными словами, если два человека видят две разные реальности, то договориться какая из них правильная они не смогут. Этот парадокс известен как «парадокс друга Вигнера» и теперь ученые экспериментально его доказали.

Квантовая механика это раздел теоретической физики, который описывает основные свойства и поведение атомов, ионов, молекул, электронов, фотонов, конденсированных сред, а также других элементарных частиц.

Парадокс друга Вигнера

В 1961 году лауреат Нобелевской премии по физике Юджин Вигнер всерьез задался вопросом о том, чем же является объективная реальность. Ученый предложил один из самых странных экспериментов в квантовой механике, который включал идею о том, что два человека могут наблюдать две разные реальности и ни один из них технически не будет ошибаться. Но как?

В ходе мысленного эксперимента, который и получил название «парадокс друга Вигнера», два ученых в лаборатории изучают фотон наименьшую количественную единицу света. Примечательно, что этот поляризованный фотон при измерении может иметь либо горизонтальную поляризацию, либо вертикальную. Но до измерения, согласно законам квантовой механики, фотон существует в обоих поляризационных состояниях одновременно в так называемой суперпозиции.

Итак, Вигнер представил себе, как его друг в другой лаборатории измеряет состояние этого фотона и запоминает результат, в то время как сам Вигнер наблюдает издалека. При этом у Вигнера нет никакой информации об измерении своего друга, а потому он вынужден предположить, что фотон и его измерение находятся в суперпозиции всех возможных результатов эксперимента.

Еще больше увлекательных статей о последних научных открытиях в области теоретической физики (и не только), читайте на нашем канале в Яндекс.Дзен. Там регулярно выходят статьи, которых нет на сайте.

До измерения фотон находится в суперпозиции, то есть в двух состояниях одновременно.

Но ведь это резко контрастирует с точкой зрения друга Вигнера, который действительно измерил поляризацию фотона и записал ее! Друг может даже позвонить Вигнеру и сказать, что измерение было сделано (при условии, что результат не будет раскрыт). Таким образом мы получаем две реальности, противоречащих друг другу, что ставит под сомнение объективный статус фактов, установленных двумя наблюдателями.

Примечательно, что до 2019 года пока шведские ученые не провели тот же эксперимент в лаборатории парадокс друга Вигнера являлся исключительно мысленным экспериментом. Точно так же, как и всемирно известный эксперимент, предложенный австрийским физиком-теоретиком Эдвином Шредингером.

Кот Шредингера мысленный эксперимент, описывающий абсурдность квантовой механики. Представьте, что у вас есть кот и коробка. В коробку вы помещаете кота, радиоактивное вещество и специальный механизм, открывающий колбу с ядом. В случае распада радиоактивного атома в закрытой коробке а это может произойти в любой момент механизм откроет емкость с ядом и кот погибнет. Вот только узнать, распался радиоактивный атом или нет, можно только заглянув в коробку. До этого момента, согласно принципам квантовой физики, кот одновременно и жив, и мертв, то есть находится в суперпозиции.

Кстати, недавно физики придумали как спасти кота Шредингера. Подробнее об этом увлекательном открытии читайте в нашем материале.

Объективной реальности не существует?

Для создания двух альтернативных реальностей в лаборатории исследователи использовали шесть запутанных фотонов. Одна реальность представляла реальность Вигнера, другая реальность его друга. Друг Вигнера измерил поляризацию фотона и сохранил результат, после чего уже сам Вигнер выполнил интерференционное измерение, чтобы определить, находятся ли измерение и фотон в суперпозиции.

Результаты, полученные командой ученых были неоднозначными. Оказалось, что обе реальности могут сосуществовать, даже если приводят к непримиримым результатам все как и предсказывал Юджин Вигнер. Но можно ли их согласовать?

Открытие шотландских ученых примечательно своей сложностью, так как впервые мысленный эксперимент такого рода удалось проверить в лабораторных условиях.

Идея о том, что наблюдатели могут в конечном итоге согласовать свои измерения некоторой фундаментальной реальности, основана на нескольких предположениях. Во-первых, универсальные факты действительно существуют и наблюдатели могут прийти к согласию относительно них. Вовторых, выбор, который делает один из наблюдателей, не влияет на выбор, который делают другие наблюдатели это предположение физики называют локальностью. Так что если существует объективная реальность, с которой все могут согласиться, то все эти предположения справедливы.

Читайте также: Тайны квантовой механики что такое квантовая запутанность?

Но результаты работы ученых из Университета Хериота-Уатта, опубликованной в журнале Science Advances, свидетельствуют о том, что объективной реальности не существует. Другими словами, эксперимент предполагает, что одно или несколько предположений идея о том, что существует реальность, с которой мы можем согласиться, идея о том, что у нас есть свобода выбора, или идея локальности должны быть ошибочны.

«Научный метод опирается на повсеместно согласованные факты, установленные путем многократных измерений, вне зависимости от того, кто проводил наблюдения», пишут исследователи в своей работе.

Не знаю как у вас, но у меня голова идет кругом, ведь полученные результаты предоставляют реальные доказательства того, что, когда дело доходит до области квантовой физики, такой вещи как объективная реальность не может существовать.

Подробнее..

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

07.08.2020 20:16:10 | Автор: admin

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

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

День сурка

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

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

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

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

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

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

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

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

Да здравствует квантовая физика Альберт Эйнштейн

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

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

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

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

Сознание и время

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

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

Роберт Ланца, глава Astellas Global Regenerative Medicine

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

Подробнее..

Как работает вечный двигатель и примеры его конструкции

30.07.2020 18:18:25 | Автор: admin

Вечный двигатель это то, что невозможно даже в теории. Он противоречит сам себе.

Вечный двигатель будоражит умы ученых и изобретателей всего мира. Сейчас многие одержимы им примерно так же, как в свое время алхимики были одержимы идеей получения золота из свинца. Все из-за того, что он — вечный двигатель — принесет очень много пользы не только в краткосрочной перспективе, но и на далекое будущее. Главное понимать, что вечный двигатель это не совсем то, что многие себе представляют. Это куда более продвинутая вещь, но в то же время более простая, чем принято считать. А еще есть несколько концепций такого двигателя. Давайте разберемся с некоторыми из них.

Можно ли запатентовать вечный двигатель

Прежде всего стоит определится, что запатентовать вечный двигатель невозможно. То есть, если вы найдете способ обмануть законы физики, вам, конечно, скажут спасибо, но коммерческих прав на свое изобретение вы иметь не будете. Максимум, вы получите Нобелевскую премию и сможете рассчитывать на всемирное уважение. Если вас это устраивает — стоит постараться и поработать в этом направлении.

Патенты на вечный двигатель перестали рассматриваться очень давно. Например, Патентное ведомство США не принимает такие заявки уже более ста лет, а Парижская академия наук с 1775 года не рассматривает проекты таких двигателей.

Что такое вечный двигатель

Если говорить о том, что такое вообще вечный двигатель, то все основные определения сводятся к тому, что это воображаемое устройство, которое работает неограниченно долго. А самое главное, у него должен быть КПД более 100%. То есть количество выдаваемой им энергии должно быть больше, чем та, которую он потребляет для работы. Это вечный двигатель первого рода.

На латыни вечный двигатель будет Perpetuum Mobile

Есть еще понятие вечного двигатель второго рода. Такой механизм должен получать тепло от одного резервуара и полностью превращать его в работу. Такой тип вечного двигателя невозможен по определению, так как это противоречит первому и второму закону термодинамики.

Может показаться, что космос в некотором роде можно назвать системой вечного двигателя, но это тоже не так. Светила рано или поздно погаснут, а планеты, спутники и галактики, которые движутся в пространстве, только кажутся вечными. На самом деле они постепенно рассеивают свою кинетическую энергию за счет сопротивления солнечного ветра, притяжения других объектов, теплового излучения и даже гравитационных волн.

Эта штука миллиарды лет крутится сама по себе, но она не может считаться вечным двигателем.

В космосе это почти незаметно, так как расстояние и размеры тел огромны, а силы сопротивления минимальны, но потеря энергии все равно есть. Проще говоря, если дать нашей планете бесконечное количество времени вращения, исключив изменения остальных факторов, рано или поздно она просто остановится. На самом деле все немного сложнее и в реальности ее притянет к Солнцу, но суть вы поняли.

Рев двигателей и комендантский час: как SpaceX вынудила жителей Техаса продать свои дома

Можно сказать, что двигатель тоже рано или поздно остановится, если дать ему бесконечно много времени (все равно мы не проверим), но именно для этого и есть требование, что вечный двигатель должен производить больше энергии, чем потреблять. Даже если он будет вырабатывать на ничтожную долю процента больше энергии, чем заберет, он сам сможет обеспечить себя топливом.

Немного юмора на тему вечного двигателя. Вот он!

Как сделать вечный двигатель

В мире было предпринято бесчисленное количество попыток сделать вечный двигатель. Конструкции предлагались самые разные, но объединяло их одно — все они не прошли проверку и не стали настоящим вечным двигателем. Хотя, на первый взгляд может показаться, что некоторые предложенные ниже конструкции будут работать, но это ошибка. Максимально близко к настоящей концепции вечного двигателя может приблизиться конструкция магнитного двигателя.

Перестают ли законы физики работать на краю Вселенной?

Вечный двигатель на магнитах

Конструкция вечного двигателя на магнитах может показаться простой и гениальной одновременно, но в ней есть одно но. Прежде всего, магнит, даже самый хороший, не может давать энергию бесконечно и его сила магнетизма со временем будет уменьшаться. В итоге, двигатель просто перестанет работать. Хотя изначально идея действительно не плохая.

Идея вечного двигателя стала активизироваться в умах изобретателей с появленим неодимовых магнитов. Их пытались применить где угодно, а Майкл Брэди даже сделал двигатель, который запатентовал, хоть и не как вечный.

Такие вещи немного завораживают:

Суть в том, что магнит притягивает расположенные на вращающемся колесе ответные части и проводит конструкцию в движение. Конструкция проста и незамысловата, но даже если не учитывать потери от трения или просто исключить их, поместив систему в вакуум, двигатель все равно не будет вечным. Как раз из-за того, что магниты со временем теряют свои свойства.

Первый вечный двигатель

В любом деле кто-то должен быть первым. Пионер был и в вечнодвигателестроении — им стал индийский математик Бхаскара. Упоминание вечного двигателя встречается в его рукописях, которые датируются XII веком.

5 самых великих ученых в истории человечества

В этих рукописях математик описывает механизм, который приводится в движение за счет перетекания ртути или другой жидкости внутри трубочек, которые надо разместить по окружности колеса. Конструкция выглядит перспективной из-за того, что жидкость на одной стороне колеса всегда будет находиться дальше от его центра.

Примерно так выглядел концепт первого вечного двигателя.

В реальности такая система не работает. Если сделать только две трубочки на разных сторонах колеса, то его действительно перевесит, но когда их много, разное положение жидкости в каждом все равно уравновесит систему и вращения не будет.

У Бхаскара были последователи, которые предлагали вместо жидкости использовать меняющие свое положение грузы. Кончено, все эти проекты были обречены на провал и постепенно первоначальная идея конструкции вечного двигателя сменялась другими.

Одна из вариаций на тему вечного двигателя Бхаскара.

Вечный двигатель Архимеда

На самом деле сам Архимед не изобретал никакого вечного двигателя. Он только сформулировал закон, согласно которому и работает следующая система. С этим законом знаком каждый, кто хоть раз бросал в воду мяч, поплавок или другой надувной предмет.

Так как то, что весит меньше, чем вода, выталкивается ей, это тоже можно использовать в качестве вечного двигателя и подобные концепты были. Например, можно попробовать поместить в систему шарики, которые будут всплывать из воды и раскручивать двигатель.

В этой конструкции не учтено только то, что невозможно сдержать выду в резервуаре, а если и возможно, то она будет давить на входящие поплавки с такой силой, которую не смогут компенсировать всплывающие.

Проблема в том, что в замкнутой системе отработанные шарики надо снова погружать в воду, а на это нужно больше энергии, чем появляется при всплывании. Именно поэтому система почти моментально придет в равновесие и перестанет двигаться. Если только не заставить жидкость находиться с одной стороны, то удержать ее без потерь будет невозможно. Если ее постоянно подливать, то такой механизм уже не будет соответствовать основным требованиям, предъявляемым к вечному двигателю.

Самая большая подводная лодка и история создания субмарин

Вечный двигатель на противовесах

Еще одна система вечного двигателя подразумевает использование смещенной системы, в которой подвешенные на цепь грузы должны тянуть за собой всю конструкцию.

Вот так должна выглядеть эта система и крутиться против часовой стрелки, но она очень быстро придет в состояние равновесия.

Такую конструкцию предложил нидерландский математик Симон Стевин. В цепочку должны быть объединены 14 шаров. Эту цепочку надо перекинуть через треугольную призму. Согласно задумке, с одной стороны будет в два раза больше шаров и они будут тянуть всю систему. При этом шары, которые висят снизу, не участвуют в процессе, так как уравновешены и не должны мешать работе на призме.

Звучит здорово и логично, но та часть системы, где шаров в два раза больше, имеет более пологую плоскость и составляющая силы тяжести шаров с этой стороны будет меньше. В итоге, система опять придет в равновесие и быстро остановится.

Это тоже не вечный двигатель, а просто игрушка, так как кинетическая энергия будет теряться.

Новая разработка Tesla сделает электромобили почти вечными

Почему невозможно создать вечный двигатель

В первую очередь, создание вечного двигателя невозможно из-за того, что он нарушает многие сформулированные и проверенные столетиями (и тысячелетиями) законы физики. Выработать в результате движения больше энергии, чем затрачено на приведение системы в движение, просто невозможно.

А что если так?

С другой стороны, многое раньше считалось невозможным. Вдруг человечество так до сих пор и не смогло найти фундаментальную ошибку ученых прошлого? Если вы хотели попробовать — попробуйте! Если не хотели заниматься этим, но у вас есть идея, которой вы готовы поделиться, то сделайте это в нашем Telegram-чате или в комментариях к статье.

Подробнее..

Категории

Последние комментарии

© 2006-2021, umnikizdes.ru