Квантовая механика

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

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

Кто такой Анри Пуанкаре

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

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

Физики зафиксировали квантовый шум в лаборатории LIGO что нужно знать?

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

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

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

Что такое теорема возвращения Пуанкаре

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

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

Почему квантовая физика сродни магии

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

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

Теория Пуанкаре в квантовой системе

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

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

Квантовый пластырь может помочь человеку справиться с болезнями

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

Золотые слова!

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

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

Присоединяйтесь к нам в Telegram

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

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

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

Может ли квантовая механика объяснить существование пространства-времени?

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

Может ли квантовая физика являться ключом к пониманию Вселенной?

Удивительная способность предков каждого из ныне живущих на планете людей к выживанию позволила нам с вами наслаждаться всеми благами и достижениями цивилизации. Но раз уж на то пошло и миллионы лет эволюции позволили нам познать самих себя и окружающий мир, то что за это время нам удалось узнать о Вселенной? На самом деле не так уж много по меркам той же Вселенной мгновение. И все же, все существующие на сегодняшний день физические теории описывают мир невероятно точно. Так, и классическая физика и квантовая механика по отдельности превосходно работают. Вот только все попытки объединить их в единую теорию по-прежнему не увенчались успехом, а значит наше понимание Вселенной и реальности нельзя назвать полноценным. В начале 1900-х годов рождение квантовой физики ясно показало, что свет состоит из крошечных неделимых единиц, или квантов энергии, которую мы называем фотонами. Эксперимент Юнга, проведенный с одиночными фотонами или даже отдельными частицами материи, такими как электроны и нейтроны, представляет собой головоломку, поднимающую фундаментальные вопросы о самой природе реальности. Решить ее ученые не могут до сих пор.

Двухщелевой эксперимент

В современной квантовой форме эксперимент Юнга включает в себя 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 (скажем, фотопластинка в случае фотонов). Исходя из здравого смысла мы ожидаем, что фотоны пройдут через ту или иную щель и начнут накапливаться за каждой из них.

Но этого не происходит. Скорее, фотоны переходят в определенные части экрана и избегают других, создавая чередующиеся полосы света и тьмы, так называемые интерференционные полосы. Они возникают, когда два набора волн накладываются друг на друга. И все же, в любой момент времени через аппарат проходит только один фотон. Как будто каждый фотон проходит через обе щели одновременно и интерферирует сам с собой. Это не имеет классического смысла. Так в чем же дело?

Двухщелевой эксперимент демонструет, что свет и материя в целом могут проявлять характеристики как классических волн, так и частиц.

Картина несколько проясняется, если посмотреть на нее с математической точки зрения. То, что проходит через обе щели это не физическая частица или физическая волна, а нечто, называемое волновой функцией абстрактная математическая функция, которая представляет состояние фотона (в данном случае его положение). Волновая функция ведет себя как волна. Фотон попадает в обе щели, и новые волны исходят из каждой щели с другой стороны, распространяются и в конечном итоге мешают друг другу. Комбинированная волновая функция может быть использована для определения вероятностей того, где можно найти фотон.

Еще больше увлекательных 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.

Природа реальности

Немецкий физик-теоретик, один из создателей квантовой механики Вернер Гейзенберг интерпретировал математику так, что реальность не существует до тех пор, пока ее не наблюдают. «Идея объективного реального мира, мельчайшие части которого существуют объективно в том же смысле, в каком существуют камни или деревья, независимо от того, наблюдаем мы их или нет … это невозможно», писал он.

Как пишет Scientific American, американский физик Джон Уилер также использовал вариант эксперимента с двумя щелями, чтобы доказать, что «ни одно элементарное квантовое явление не является явлением, пока оно не является зарегистрированным (то есть «наблюдаемым») явлением».

Это интересно: Почему квантовая физика сродни магии?

Принцип неопределенности Гейзенберга гласит, что соотношение неопределенности возникает между любыми квантовыми наблюдаемыми, определяемыми некоммутирующими операторами.

Существуют и другие способы интерпретации эксперимента с двумя щелями. Так, лауреат Нобелевской премии по физике сэр Роджер Пенроуз предполагает, что чем больше масса объекта в суперпозиции, тем быстрее он коллапсирует в то или иное состояние из-за гравитационной нестабильности.

«Идея заключается в том, чтобы не просто поместить фотон в суперпозицию прохождения через две щели одновременно, но и поместить одну из щелей в суперпозицию нахождения в двух местах одновременно».

Лауреаты Нобелевской премии по физике 2020 года.

Согласно Пенроузу, смещенная щель либо останется в суперпозиции, либо схлопнется, пока фотон находится в полете, что приведет к различным типам интерференционных картин. В общем и целом, эти эксперименты показывают, что мы пока не можем делать никаких заявлений о природе реальности. А вот о том, может ли квантовая механика объяснить существование пространства-времени можно узнать в этой статье.

Атомные часы демонстрируют как устроена Вселенная

Гравитация является самой главной силой во Вселенной. Именно она удерживает планеты на орбите вокруг Солнца. Она же удерживает Луну на земной орбите и создает звезды и планеты, притягивая материал, из которого они состоят. Но что особенно интересно, так это способность гравитации притягивать свет. Этот принцип открыл Альберт Эйнштейн, описав гравитацию как кривую в пространстве она огибает объект, например звезду или планету. И если поблизости находится другой объект, он также втягивается в кривую. Согласно Общей теории относительности (ОТО), время движется медленнее вблизи массивных объектов, так как их гравитационная сила изгибает пространство-время, которые неразрывно связаны. Это означает, что большие массы деформируют ткань пространства-времени своим огромным гравитационным влиянием. Недавно в научном журнале Nature вышла интересная статья. Ее авторы утверждают, что атомные часы, разделенные всего несколькими сантиметрами, измеряют разные скорости времени как и предсказывал Эйнштейн.

Универсальный закон тяготения Ньютона, сформулированный им в 1687 году, стал первой работой по объединению фундаментальных сил в физике.

Как устроена Вселенная?

• Начнем с того, что в основе современной физики лежат четыре фундаментальных силы природы:

• Электромагнетизм (физическое взаимодействие, которое происходит между электрически заряженными частицами);
• Слабое ядерное взаимодействие (физическое взаимодействие распада атомных ядер);
• Сильное ядерное взаимодействие (физическое взаимодействие в котором участвуют кварки и глюоны, а также составленные из них частицы адроны);
• Гравитация (универсальное фундаментальное взаимодействие между материальными телами, обладающими массой. При этом именно гравитация является самой слабой из всех существующих сил).

Несмотря на то, что гравитация является самой слабой из четырех сил, именно она определяет, как устроена Вселенная в широком масштабе, на уровне планет и галактик. По этой причине гравитация может показаться универсальной силой, но на деле это не так.

Гравитация оказывает влияние на ткань пространства-времени.

Согласно ОТО, сформулированной Эйнштейном в 1916 году, гравитация не является свойством отдельных тел, речь идет о Вселенной в целом.

Выходит, ОТО описывает гравитацию не просто как силу, но как геометрию. Гравитация по Эйнштейну это следствие того, как материя искажает пространство-время. Знаменитый физик также предполагал существование гравитационных волн, ведь массивные объекты не только искажают пространство-время, они создают в нем рябь. Это происходит когда два объекта, например черные дыры, сталкиваются друг с другом.

Открытие гравитационных состоялось в 2016 году. Подробнее об этом научном прорыве рассказывал мой коллега Артем Сутягин, рекомендую к прочтению.

Гравитация и замедление времени

И все же принципы теории относительности не сочетаются с квантовой механикой, которая рассматривает Вселенную на уровне взаимодействия элементарных частиц. Несовместимость этих теорий одна из важнейших проблем современной науки. Хотя небольшая лазейка у физиков все же есть.

Чтобы приблизиться к созданию Теории всего и разобраться в устройстве Вселенной, исследователи решили обратить внимание на гравитационное замедление времени. Этот удивительный феномен также не противоречит постулатам квантовой механики время под действием сильной гравитации действительно меняет свой ход.

Гравитационное замедление времени это физическое явление, которое заключается в изменении темпа хода часов в гравитационном потенциале

Атомные часы наиболее точный на данный момент инструмент для измерения времени.

Ранее это удалось доказать измерив замедление времени двух атомных часов, расположенных друг над другом на расстоянии всего 33 см. Даже на таком небольшом расстоянии часы смогли обнаружить заметные изменения гравитации. Однако наличие двух отдельных атомных часов, расположенных близко друг к другу, физически невозможно. По этой причине авторам исследования пришлось разработать новые часы специально для эксперимента. Но что представляют собой эти приборы?

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

Атомные часы: как узнать точное время?

Атомные часы самый точный прибор для измерения времени. Эти устройства состоят из нескольких частей, а их электроника ответственна за стабильность работы и точность механизма. Несмотря на то, что атомные часы устройства сложные, изготовить их и использовать могут в любой стране мира. Сами по себе эти приборы не тяжелые и небольшие (а определение секунды основано на колебаниях атома цезия).

В ходе нового исследования, опубликованного журнале Nature, ученые уменьшили размер атомных часов. Это стало возможным благодаря замене пружин и шестеренок на специальный механизм, который позволил определять частоту электромагнитного излучения атомов цезия с помощью воздействия на частицы лазерным лучом.

Новые атомные часы отстают всего на одну секунду каждые 300 миллиардов лет

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

В конечном итоге физики превратили атомные часы в набор из 15 независимых измерительных приборов, удаленных друг от друга на расстоянии шести микрометров. С помощью нового устройства исследователи смогли контролировать перемещение частиц и «послойно» замерить частоту колебаний облака из нескольких сотен тысяч атомов стронция-87, заключенных внутри специальной световой ловушки.

Наиболее важным и захватывающим результатом нашей работы является потенциальная возможность связать квантовую физику с гравитацией, так как частицы распределены в разных местах в искривленном пространстве-времени, объясняет один из авторов нового исследования Йе Цзюнь из Национального института стандартов и технологий США.

Сопоставив полученные данные авторы работы пришли к выводу, что гравитационное замедление времени можно применить к микрообъектам, которые подчиняются законам квантовой механики. Результаты эксперимента также показали, что не существует никаких препятствий для создания новых часов, которые будут работать в 50 раз точнее всех имеющихся на сегодняшний день устройств.

Для измерения гравитационного замедления времени требуются сверхточные часы.

Интересный факт
В мае 2021 года астрономы создали наиболее полную карту темной материи во Вселенной, которая выявила, что гравитация внутри космических пустот не подчиняется теории относительности.

Таким образом, основываясь на одном из заключений Общей теории относительности Эйнштейна (время в присутствии гравитационных полей разной силы и при движении с большой скоростью течет неоднородно), физики наконец смогли доказать существование гравитационного замедления времени. Оказалось, оно не проявляло себя на малых масштабах но оказала влияние на ход часов в полном соответствии с предсказаниями теории относительности.

Вам будет интересно: Физики впервые связали два разных квантовых объекта

Что-то новенькое

Но этот невероятный результат только начало. В будущем физики планируют повысить точность измерений используя атомные часы для наблюдений за тем, как гравитация влияет на работу сложных квантовых систем. Таким образом модернизированные атомные часы позволят добиться более точных данных в будущих исследованиях.

Выходит, нас с вами точно ждут невероятно интересные открытия. Безусловно, ученым предстоит много работы, но при удаче, решимости и постоянном финансировании усовершенствованные атомные часы могли бы проложить путь к разгадке одной из самых больших загадок физики и наконец создать Теорию всего.

Новые сверхточные атомные часы могут почувствовать гравитационные волны

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

Интересно и то, что атомные часы можно применять не только для расширения границ известной физики частиц. Их помощь пригодится и астрофизикам в поисках таинственной темной энергии, масса которой превышает массу обычного вещества во Вселенной (в пропорциях 5 к 1).

Благодаря точности измерений, атомные часы могут помочь в картографировании внутреннего строения Земли, измеряя гравитацию с невероятной точностью. Более того, атомные часы ключ к созданию инструментов для изучения тайн физики.

Согласно общей теории относительности, атомные часы на разных высотах в гравитационном поле должны тикать с разной скоростью.

Более того, атомные часы могут служить как микроскопы, позволяя увидеть мельчайшие связи между квантовой механикой и гравитацией, так и телескопами, созданными для наблюдений за самыми удаленными уголками Вселенной.

Больше по теме: Сможет ли телескоп Джеймс Уэбб обнаружить внеземную жизнь?

Недавно в космос был запущен телескоп Джеймс Уэбб. Его создатели отмечают, что открытия, сделанные с помощью астрономического инструмента, позволят узнать какой наша Вселенная была в первые микросекунды после Большого взрыва.

Ядро атома состоит из протонов и нейтронов. Количество последних может быть разным: от нуля до нескольких десятков.

Что мы знаем о Вселенной, в которой живем? Чтобы хоть немного понять устройство окружающего мира, были разработаны мощные научные инструменты. Такие телескопы как Хаббл и Джеймс Уэбб, что начнет полноценную работу уже в июне 2022 года, в прямом смысле слова открыли нам глаза. Но изучать Вселенную можно и на Земле, например, с помощью ускорителей частиц. Ведь согласно физическим теориям, все вокруг нас (как и мы сами) состоит из невидимых глазу частиц, что работают по своим законам. Общая теория относительности Эйнштейна блестяще описывает нашу повседневную реальность, но когда речь заходит об элементарных частицах, ОТО не работает, а знаменитую Стандартную модель элементарных частиц все чаще называют неполной. Так, согласно результатам нового исследования, частица Wбозон, кажется на 0,1% тяжелее других. И если это действительно так, нас ожидает пересмотр самой успешной научной теории всех времен.

Мы это звездная пыль

Итак, существует две теории объясняющие устройство Вселенной ОТО и квантовая механика. При этом ОТО все чаще получает подтверждения за пределами нашей планеты. Так, ученым удалось поймать гравитационные волны и наблюдать за самыми таинственными обитателями космоса черными дырами.

Как и предсказывал Эйнштейн, сила притяжения огибает свет вокруг этих массивных объектов, а их столкновение порождает гравитационные волны.

Но когда речь заходит о квантовой механике, все становится странным. Например, Вселенная расширяется с ускорением, что противоречит известным законам физики и ученые пока не могут объяснить почему. И пока астрономы наблюдают за звездами, их коллеги дробят материю на атомы.

Из чего состоит атом

Атомы это мельчайшие крупицы, из которых состоит все вокруг. Как однажды сказал астрофизик Лоуренс Краусс, «атомы вашей левой руки пришли от одной взорвавшейся звезды, а атомы правой от другой». Старые звезды погибают, выбрасывая в космос множество элементов, необходимых для появления жизни. Так что мы с вами в каком-то смысле и правда звездная пыль.

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

И все же мы не знаем как строительные кирпичики Вселенной взаимодействуют между собой создавая реальность. Это порождает новые вопросы, ответы на которые могут подарить ускорители частиц.

Ускорители частиц

Чтобы понять как фундаментальные строительные блоки Вселенной сочетаются друг с другом, ученые создают новые компьютерные модели. Согласно результатам измерений, полученных с помощью коллайдера частиц в Национальной ускорительной лаборатории Ферми в США, физики кое-что обнаружили. Результаты опубликованы в научном журнале Science.

Ускорители частиц класс устройств для получения заряженных частиц высоких энергий. Принцип их работы довольно прост заряженные частицы ускоряются под действием электрического поля. Первые ускорители появились в 1930-хгг. Этот ускоритель был самым мощным в мире до 2009 года, затем его заменил Большой адронный коллайдер (БАК).

Несмотря на то, что ускоритель Ферми разбил свои последние протоны десять лет назад, физики наблюдали экспериментальное открытие процесса одновременного рождения трех W-бозонов. И после длительного анализа им наконец удалось точно измерить массу этих загадочных частиц.

Ученые заявили, что определили массу W-бозона с точностью 0,01 процента, что вдвое превышает точность предыдущих попыток.

Новое открытие, как сообщают его авторы, может навсегда изменить физику, так как полученные результаты сильно отличаются от прогнозов, основанных на Стандартной модели, разработанной в 1970-х годах. В ней прекрасно все, за исключением темной материи и гравитации что они собой представляют на субатомном уровне остается тайной.

Хотите всегда быть в курсе последних открытий в области квантовой механики? Подписывайтесь на наш канал в Telegram чтобы не пропустить ничего интересного!

Из чего состоит реальность?

Как известно, все элементарные частицы обладают массой. Рассчитать ее можно с помощью взаимодействия с другими частицами Стандартной модели. Дальше эту предсказанную массу необходимо сопоставить с фактическими измерениями, проведенными на коллайдере. Этой работой заняты примерно 400 сотрудников лаборатории Ферми (Fermilab).

W-бозоны это элементарные частицы, которые влияют на ядерные процессы, например, те, что происходят на Солнце. Стандартная модель гласит, что их масса связана с массой бозона Хиггса и субатомной частицы топ-кварка.

Продолжая анализировать W-бозоны, производимые коллайдером Tevatron, физики отслеживают множество ошибок, чтобы добиться беспрецедентного уровня точности в своих измерениях. Если избыточный вес W-бозонов можно подтвердить, открытие будет означать существование неизвестных науке частиц или сил. Более того, оно может привести к первому серьезному переписыванию законов квантовой физики за последние 50 лет.

Изучение настолько редких процессов позволит проверить предсказания Стандартной модели.

Полученные данные могут полностью изменить наше видение мира. Значимость бозона Хиггса покажется не такой уж и важной. Дело в том, что Хиггс хорошо вписывается в Стандартную модель в отличие от W-бозонов, отмечают авторы исследования.

Но несмотря на полученные результаты и разговоры о Новой физике, наполнять бокалы шампанским еще рано. В то время как новое измерение массы W-бозона само по себе резко отличается от предсказаний Стандартной модели, другие эксперименты не такие впечатляющие.

Читайте также: Колебание крошечной частицы нарушает известные законы физики

Загадочные бозоны

W-бозоны вместе с Z-бозонами опосредуют слабое взаимодействие одну из четырех фундаментальных сил Вселенной. В отличие от гравитации, электромагнетизма и сильного взаимодействия, слабое взаимодействие не столько толкает или притягивает, сколько превращает более тяжелые частицы в более легкие.

Например, мюон спонтанно распадается на W-бозон и нейтрино, а W-бозон затем становится электроном и другим нейтрино. Связанное с этим субатомное изменение формы вызывает радиоактивность.

Изучение W-бозона продолжается и сегодня, так как элементарная частица может участвовать в редких процессах, в которых ученые надеются найти следы Новой физики, полагают исследователи.

За последние 40 лет в различных экспериментах были измерены массы W- и Z-бозонов. Разница заключается в том, что массу W-бозона можно предсказать, объединив несколько других измеримых квантовых свойств в уравнениях Стандартной модели.

Эксперимент ATLAS продолжит работу, чтобы наконец узнать самые большие тайны Вселенной

Так, мюон при распаде кратковременно испускает W-бозон и эта промежуточная частица может взаимодействовать с другими частицами, в том числе неизвестными нам. Авторы исследования полагают, что именно это взаимодействие с неизвестностью может искажать массу W-бозона.

Вам будет интересно: Что такое бозон Хиггса и почему ученые хотели его открыть

Расхождение полученной учеными массы W-бозона примерно в семь раз больше предсказанной. В прошлом году физики коллаборации ATLAS уточнили темпы рождения мюонов и таонов в распадах W-бозонов на одноименном детекторе Большого адронного коллайдера (БАК уже произвел больше W-бозонов, чем его предшественник).

И хотя более высокая частота столкновений в БАК усложняет анализ массы W-бозона, сбор дополнительных данных критически важен. Особенно ввиду других открытий, которые также свидетельствуют о возможном пересмотре Стандартной модели. Подробнее об этих увлекательных исследованиях, мы рассказывали здесь, рекомендуем к прочтению. Новая физика маячит на горизонте.

Результаты нового исследования показали, что черные дыры обладают квантовыми свойствами. Но что это означает?

Черные дыры одни из самых загадочных объектов на просторах Вселенной. И хотя физики давно догадывались об их существовании, статус реальных космических обитателей черные дыры получили несколько лет назад. Открытие гравитационных волн в 2017 году и первый снимок черной дыры (2019 год) ознаменовали собой новую эру космических исследований в самом ближайшем будущем мы узнаем много нового о Вселенной и существующих на ее просторах объектах. Так, недавно в журнале Physical Review Letters вышла статья, авторы которой утверждают что эти космические монстры обладают уникальными и причудливыми квантовыми свойствами. Новое исследование имеет отношение к теории квантовой гравитации одной из нерешенных загадок современной науки. В основе работы лежит компьютерное моделирование с его помощью физики обнаружили что черные дыры обладают свойствами, характерными для квантовых частиц. Удивительно, но исследователи полагают, что эти космические монстры могут быть одновременно маленькими и большими, тяжелыми и легкими, мертвыми и живыми.

В общей теории относительности Эйнштейна нет частиц есть только пространство-время. А в Стандартной модели физики элементарных частиц нет гравитации, есть только частицы. И это главная проблема современной науки, так как обе теории противоречат друг другу, хотя прекрасно работают по отдельности.

В поисках квантовой гравитации

Согласно квантовой теории наш мир состоит из невидимых частиц, постоянно взаимодействующих между собой и обладающих разными свойствами. Но вот что особенно интересно законам квантовой механики подчиняются все фундаментальные силы Вселенной, за исключением самой важной из них гравитации. Увы, но многолетние попытки «вписать» гравитацию в квантовую теорию не увенчались успехом, впрочем, как и создание «теории всего».

Считается, что «теория всего» призвана объяснить устройство Вселенной и законы, по которым в ней все устроено. Физики, однако, до сих пор не знают что именно представляет собой главная сила во Вселенной. Некоторые исследователи полагают, что гравитация обладает квантовым свойствами и состоит из субатомных частиц так называемых гравитонов, обнаружить которые до сих пор не удалось.

Гравитон гипотетическая безмассовая элементарная частица гравитации

Вопросы также вызывает квантовая запутанность явление при котором две субатомные частицы остаются неразрывно связаны вне зависимости от того, как далеко находятся друг от друга. Эту связь Альберт Эйнштейн называл «сверхъестественной» и сомневался в ней до последнего.

Подробнее о том что представляет собой этот удивительный феномен можно прочитать здесь. Уверены, вам понравится!

Так как все вокруг состоит из квантов, способных вести себя и как частица и как волна, существование гравитонов может доказать квантовую природу главной силы во Вселенной. Проблема заключается в том, что гравитация чрезвычайно слаба. Более того, для непосредственного наблюдения едва ощутимого воздействия гравитона на материю, потребуется массивный специальный детектор, способный сам образовать черную дыру (очевидно, о его создании говорить бессмысленно).

Моделирование показало, что черная дыра демонстрировала признаки квантовой суперпозиции, то есть способность существовать сразу в нескольких состояниях

К счастью, поиски гравитона можно продолжать и без супер детектора в работе, опубликованной в журнале Physical Review Letters, физики рассказали о новой компьютерной модели, способной определить квантовые свойства черных дыр и больше узнать об устройстве Вселенной.

Еще больше интересных статей о новейших астрономических открытиях читайте на нашем канале в Яндекс.Дзен там регулярно выходят статьи, которых нет на сайте!

Квантовая суперпозиция и черные дыры

Физики из университета Квинсленда разработали математическую модель, поместив смоделированную квантовую частицу рядом с гигантской черной дырой. Полученные результаты показали, что черная дыра демонстрирует признаки квантовой суперпозиции способности частиц существовать сразу в нескольких состояниях одновременно. Так, компьютерная черная дыра оказалась одновременно и массивной и нет (прямо как знаменитый кот Шредингера).

Черные дыры могут обладать квантовыми свойствами, являясь своего рода «котами Шредингера»

Это интересно
Нобелевский лауреат по физике 1933 года Эдвин Шредингер своим экспериментов хотел продемонстрировать абсурдность квантовой теории, поскольку она предполагает, что кошка, запертая в ящике, может быть одновременно мертвой. Этот вывод базируется на поведении атомов.

Результаты также подтверждают предположения физика-теоретика Джейкоба Бекенштейна о том, что масса черных дыр может быть только определенного значения в определенный момент времени. Напомним, что субатомные частицы способны существовать в нескольких состояниях одновременно но лишь до момента взаимодействия с внешним миром. А оно, к слову, является результатом измерения или наблюдения, которое переводит частицу в одно из возможных состояний.

До сих пор никто не вдавался в квантовую природу черных дыр. Но если попытаться выяснить какой является структура сингулярности в центре черной дыры, наши выводы очень важны, пишут авторы исследования.

Новое открытие также означает, что ткань пространства-времени вокруг сингулярности искривляется до бесконечности. По этой причине законы физики в том виде, в каком мы их знаем, попросту не работают. Выходит подобно коту Шредингера масса черной дыры может быть как огромной, так и нулевой одновременно.

Существование черных дыр удалось доказать несколько лет назад

Вам будет интересно: Наша Вселенная это голограмма? И при чем тут черные дыры?

Необходимо отметить, что свежий взгляд на природу этих таинственных объектов в будущем поможет понять что именно происходит внутри черной дыры. И как бы фантастично не выглядели такие эксперименты, они могут привести к самым неожиданным открытиям. Хорошим примером является основополагающая работа Стивена Хокинга об излучении черных дыр, подробнее можно прочитать здесь.

За горизонтом событий

Так как внимание к фундаментальной роли квантовых частиц в возникновении пространства-времени растет, наши представления о природе Вселенной меняются. Еще совсем недавно считалось что черные дыры не вращаются, а сингулярность бесконечно плотная точка коллапсирующий материи (это слово используется для описания точки, которая бесконечно мала и бесконечно плотна).

Но так как черные дыры вращаются, современные модели предполагают что их сингулярности представляют собой бесконечно тонкие кольца. И если горизонт событий мы хорошо себе представляем, о сингулярности почти ничего неизвестно (и мы не представляем как она выглядит).

Больше по теме: Как кротовые норы помогают решить информационный парадокс черных дыр?

В 2017 году физики доказали существование гравитационных волн, распространившихся в результате столкновения двух сверхмассивных черных дыр

Поскольку черные дыры это абсолютная граница между тем, что мы знаем, и тем, чего не знаем, их истинная природа остается для нас загадкой. По этой причине миру необходимы новые необычные исследования, способные бросить вызов устоявшимся представлениям о Вселенной. В конечном итоге изучение черных дыр может примирить ОТО и квантовую механику, став основой единой «теории всего».

Считается, что в сингулярности ткань пространства-времени изгибается до бесконечности, а законы физики в том виде, в каком мы их понимаем нарушаются.

Среди наиболее интересных предположений о содержимом черных дыр можно выделить червоточины туннели в пространстве-времени, которые могут являться порталами в другие миры и измерения. Подробнее о том, могут ли черные дыры соединять разные Вселенные мы рассказывали ранее, не пропустите!

Миниатюрная вселенная показывает, что частицы могут возникать из пустого пространства

Cовременная физика переживает нелегкие времена. На одной стороне лежит квантовая теория, которая описывает устройство Вселенной на уровне атомов, а на другой Общая теория относительности Эйнштейна (ОТО), согласно которой пространство и время могут искривляться под влиянием гравитации. Проблема заключается в том, что по отдельности и ОТО и квантовая механика работают прекрасно, но противоречат постулатам друг друга. По этой причине физики трудятся над созданием единой «теории всего» на протяжении последних 90 лет. Вот только с каждым новым открытием вопросов становится все больше, однако исследователи не оставляют попыток докопаться до истины результаты первого в своем роде эксперимента показали, что в искривленной и расширяющейся вселенной пары частиц появляются из пустого пространства. Полученный в ходе моделирования результат вновь возвращает нас к вопросу о том, как что-то может возникнуть из ничего. Словом, шаг вперед и два назад.

Первый в своем роде эксперимент, моделирующий космос с ультрахолодными атомами калия, предполагает, что в искривленной, расширяющейся вселенной пары частиц появляются из пустого пространства.

Откуда берутся частицы?

Первый в своем роде эксперимент, моделирующий космос с ультрахолодными атомами калия, предполагает, что в искривленной, расширяющейся вселенной пары частиц появляются из пустого пространства. Этот новаторский эксперимент призван к лучшему пониманию космических явлений, обнаружить которые непросто, ведь частицы могут возникать из пустого пространства по мере расширения Вселенной.

В ходе работы физики из Гейдельбергского университета в Германии охладили более 20 000 атомов калия в вакууме, используя для их замедления и понижения температуры лазеры.

Конденсат Бозе-Эйнштейна позволяет физикам управлять атомами

В результате экстремального охлаждения, атомы образовали небольшое облако (шириной примерно с человеческий волос), превратившись в квантовое, похожее на жидкость вещество конденсат Бозе-Эйнштейна.

Когда атомы становятся конденсатом Бозе-Эйнштейна ими можно управлять, направив на них свет, после чего установить их плотность, расположение в пространстве и то, какой эффект они оказывают друг на друга. Подробнее мы рассказывали в одной из предыдущих статей, не пропустите.

По сути новый эксперимент позволяет изменять свойства атомов, заставляя их следовать уравнению, которое в реальной вселенной определяет ее свойства, включая скорость распространения света и влияние гравитации вблизи массивных объектов. Как отмечают авторы научной работы, это первый эксперимент, в котором холодные атомы использовались для моделирования искривленной и расширяющейся (с ускорением) Вселенной.

На микро уровне Вселенная выглядит иначе, подчиняясь законам квантовой механики

Когда исследователи направили свет на замороженные атомы, они двигались так, словно возникающие в настоящей Вселенной пары частиц. Новый эксперимент позволяет объединить квантовые эффекты и гравитацию, что удивительно, так как физики не совсем понимают, как две противоречащие друг другу теории сочетаются во вселенной. Это также означает, что будущие эксперименты с могут привести к лучшему пониманию квантовых Вселенной и, возможно, приблизиться к созданию теории всего.

Больше по теме: Ученые приблизились к созданию новой теории квантовой гравитации

Вселенная вероятностей

Наша расширяющаяся вселенная, по сути, является вполне допустимым решением уравнений общей теории относительности. Однако скорость ее расширения создает проблемы для квантовой механики существует множество возможных состояний, в которых могут находиться частицы. Но возникает вопрос если пространство расширяется со все возрастающей скоростью, растет ли количество частиц в ней? И можно ли получить что-то из ничего?

Представим, что перед нами пустое пространство предел физического небытия, который при определенных условиях и манипуляциях неизбежно приведет к появлению чего-то. Так, столкновение двух частиц в бездне пустого пространства может привести к возникновению пары частица-античастица. Если мы попытаемся отделить кварк от антикварка, то новый набор пар должен возникнуть из пустого пространства между ними.

Ученые по-прежнему не могут объяснить все законы квантового мира, включая квантовую запутанность (ее называл жуткой Альберт Эйнштейн)

Теоретически достаточно сильное электромагнитное поле может вырвать частицы и античастицы из вакуума, даже без каких-либо начальных частиц или античастиц вообще, объясняют физики.

В начале 2022 года в простой лабораторной установке, использующей уникальные свойства графена, были созданы сильные электрические поля, позволяющие самопроизвольно создавать пары частица-античастица из ничего. Вы удивитесь, но предположение о том, что из пустоты можно создать что-то появились примерно 70 лет назад тогда эта мысль пришла в голову к одному из основателей квантовой теории Джулиану Швингеру и впоследствии получила подтверждение. Вселенная действительно создает что-то из ничего.

Еще больше интересных статей о том, каким законам подчиняется Вселенная и что это говорит о нашей реальности читайте на нашем канале в Яндекс.Дзен там регулярно выходят статьи, которых нет на сайте!

Это означает, что на фундаментальном уровне в нашей вселенной атомы можно разбить на отдельные частицы кванты, которые, однако, дальше не расщепить. То же самое верно как об электронах, нейтрино и их аналогов из антивещества. Та же участь ожидает фотоны, глюоны и бозоны (включая бозон Хиггса). Однако, если убрать все эти частицы, оставшееся пустое пространство таковым на самом деле не будет во многих физических смыслах.

Точно так же, как мы не можем отнять у Вселенной законы физики, мы не можем отнять у нее квантовые поля, которые ее пронизывают. С другой стороны, независимо от того, как далеко мы отодвинем любые источники материи, существуют две силы дальнего действия, последствия которых все равно останутся: электромагнетизм и гравитация.

Вселенная подчиняется законам гравитации, природу которой физики по-прежнему не понимают

Хотя мы можем создать хитроумные установки, гарантирующие, что напряженность электромагнитного поля в определенной области равна нулю, мы не можем сделать этого для гравитации; пространство не может быть полностью опустошено в каком-либо реальном смысле в этом отношении.

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

Что-то из ничего

Продемонстрировать, что пустое пространство на самом деле таковым не является задача трудоемкая, но при этом реальная. Так, даже если создать идеальный вакуум, лишенный всех частиц и античастиц, а электрические и магнитные поля равны нулю, в вакууме все же будет присутствовать нечто такое, что физики могут назвать, скажем, максимальным ничто.

Так размышлял Джулиан Швингер в 1951 году, описав как (теоретически) можно создать материю из ничего: для этого потребуется сильное электрическое поле. И хотя его коллеги предлагали нечто подобное в 1930-х годах, именно Швингер смог точно определить необходимые для этого эксперимента условия, исходя из того, что в пустом пространстве так или иначе присутствуют квантовые флуктуации, рассказывают физики.

Частицы могут возникать из пустоты.

Вам будет интересно: Было ли у Вселенной начало?

Согласно принципу неопределенности Гейзенберга, если квантовые поля существуют повсюду, то в любой выбранный промежуток времени и области пространства, будет присутствовать изначально неопределенное количество энергии. И чем короче рассматриваемый нами период времени, тем больше неопределенность в количестве энергии.

Фактически, единственным местом, где частицы возникают из пустоты это области в космосе, окружающие черные дыры и нейтронные звезды. Но на огромных космических расстояниях, отделяющих нас от наиболее приближенных объектов, наши предположения остаются исключительно теоретическими.

Вселенная хранит множество тайн, которые нам с вами еще предстоит раскрыть

Это интересно: Нобелевская премия по физике 2022: квантовая запутанность и телепортация

Но поскольку мы знаем, что электроны и позитроны буквально возникают из ничего (они просто вырваны из квантового вакуума электрическими полями) Вселенная демонстрирует невозможное. К счастью, существует множество способов изучения нашего странного мира, будь то математика, эксперименты с графеном (подробнее мы рассказывали ранее) или лазерами. И хотя мы по-прежнему далеки от истины и создания единой теории всего, сегодня мы не так уж и мало знаем о мире, в котором живем. Не так ли?

Коллайдер тяжелых ионов (RHIC) позволяет отслеживать частицы, возникающию в результате столкновений в центре детектора.

Как устроена реальность? И не является ли она постоянной иллюзией? Физики десятилетиями пытаются ответить на эти вопросы, но чем больше они узнают о мире, тем более странным он становится. Мы знаем, что материя состоит из крошечных частиц, а их взаимодействие между собой едва ли можно представить. Взять, к примеру, квантовую суперпозицию согласно этому принципу частицы могут находиться в нескольких состояниях одновременно, однако определить результат их состояния до момента наблюдения невозможно. Еще одним фундаментальным принципом физики элементарных частиц является квантовая запутанность, согласно которой частицы остаются взаимосвязанными вне зависимости от расстояния между ними. И хотя «привычная» запутанность демонстрирует иллюзорность нашей реальности, в начале 2023 года физики из Брукхейвенской национальной лаборатории (США) сообщили о ее новом виде, обнаруженном впервые в истории.

Новая квантовая запутанность

Фундаментальные принципы квантовой механики раз за разом бросают вызов здравому смыслу, показывая что реальность в значительной степени иллюзорна. К счастью, современные научные инструменты позволяют детально изучать форму и детали внутри атомных ядер последнее удалось физикам из Брукхейвенской национальной лаборатории США с помощью релятивистского коллайдера тяжелых ионов (RHIC).

В ходе эксперимента исследователи наблюдали за фотонами и ионами золота в момент их ускорения вокруг коллайдера и обнаружили новый тип квантовой запутанности. Но вот что еще удивительнее ученые также наблюдали совершенно новый вид квантовой интерференции экзотического эффекта, согласно которому частица вроде фотона при движении может пересекать собственную траекторию. Исследование этого эффекта считается одним из самых перспективных в современной физике. Но обо всем по-порядку.

Законы, по которым работает Вселенная, весьма странные.

Интересный факт
Изучая одну запутанную частицу, ученые сразу же узнают о другой, даже если они находятся на расстоянии миллионов световых лет друг от друга. Эта странная связь между двумя (и более) частицами происходит мгновенно, по-видимому, нарушая фундаментальный закон Вселенной. По этой причине Альберт Эйнштейн называл запутанность "жуткой" и "сверхъестественной".

Коллайдер RHIC располагается в учреждении Министерства образования и науки США, где физики могут изучать строительные блоки ядерной материи т.е. кварки и глюоны, из которых состоят протоны и нейтроны. Сталкивая ядра тяжелых атомов, например золота, исследователи наблюдали их движение в противоположных направлениях вокруг коллайдера со скоростью, близкой к скорости света.

Это означает, что интенсивность столкновений между ядрами может «расплавить» границы между отдельными протонами и нейтронами, позволяя изучать кварки и глюоны такими, какими они существовали вскоре после Большого взрыва до образования протонов и нейтронов, говорится в работе.

На самом деле никто не знает, какие квантовые процессы в реальном мире отвечают за создание пространства-времени.

Как гласит принцип квантовой запутанности, аспекты одной частицы запутанной пары зависят от аспектов другой частицы, вне зависимости от того, насколько далеко друг от друга они находятся (и что лежит между ними). Этими частицами могут быть, например, электроны или фотоны, а аспектом может быть состояние, в котором они находятся, к примеру, «вращение» в том или ином направлении. Физики также хотят знать, как кварки и глюоны ведут себя внутри атомных ядер в их нынешнем состоянии чтобы лучше понять силу, которая удерживает эти строительные блоки материи вместе.

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

Что происходит внутри атомных ядер

Чтобы узнать больше информации о частицах и их поведении, физики использовали «облака» фотонов (частиц света), которые окружали ускоряющиеся ионы вокруг коллайдера RHIC именно этот способ позволил ученым заглянуть внутрь ядер. Если два иона золота проходили мимо друг друга на близком расстоянии и не сталкивались, фотоны, окружающие один ион, позволяли изучить внутреннюю структуру другого.

Эта двумерная визуализация, как показали результаты эксперимента, оказалась революционной атомное ядро выглядит слишком большим по сравнению с тем, что предсказывали теоретические модели. Более того, поляризованный свет позволил получить подробные изображения атомных ядер с высокой энергией и рассмотреть распределение глюонов (вдоль направления движения фотона и перпендикулярно ему).

Полученные результаты также совпадают с теоретическими предсказаниями распределения глюонов и измерения распределения электрического заряда внутри ядер

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

Новые измерения также показали, что импульс и энергия самих фотонов запутываются с импульсом и энергией глюонов. Измерение только вдоль направления фотона (или его неизвестного направления) приводит к искажению изображения фотонными эффектами. Но измерение в поперечном направлении позволяет избежать «размытия» частиц света.

Теперь мы можем сделать снимок, на котором можно различить плотность глюонов под заданным углом и радиусом. Полученные изображения настолько точны, что мы начинаем видеть разницу между тем, где находятся протоны, и тем, где расположены нейтроны внутри этих больших ядер, пишут авторы исследования.

Коллайдер в Брукхейвенской национальной лаборатории США

Измеряя две частицы с различными зарядами физики наблюдали интерференционную картину, что указывает на запутанность или синхронизацию частиц друг с другом, даже если эти частицы разные (включая заряд).

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

Новый взгляд на запутанность и интерференцию

Авторы работы, опубликованной в начале 2023 года в журнале Science Advances, отмечают, что все частицы, о которых идет речь в работе,
существуют не только как физические объекты, но и как волны подобно ряби на поверхности пруда, они ударяются о камень (математические волновые функции) и могут интерферировать, усиливая или нейтрализуя друг друга.

Интерференция возникает между двумя волновыми функциями идентичных частиц, но без запутывания (между двумя разнородными частицами) эта интерференция была бы невозможна. Вот так квантовая механика становится все более и более странной новый эксперимент показал, что квантовая запутанность существует между разнородными частицами.

Читайте также: Могут ли фотоны двигаться вперед и назад во времени?

«Этот метод похож на позитронно-эмиссионную томографию (ПЭТ-сканирование), чтобы увидеть происходящие внутри мозга и других частей тела процессов», объясняет Джеймс Дэниел Бранденбург из Брукхейвенской лаборатории (США). В последние годы ученые уделяют все больше внимания квантовой механике. Одна из причин повышенного внимания заключается в создании новых мощных средств связи и компьютеров.

Запутанность квантовых состояний это реальность.

Исследователи также намерены проводить новые измерения в RHIC с более тяжелыми частицами (чтобы проверить другие возможные сценарии квантовой запутанности). Подробнее о том, какие открытия 2022 года оказали огромное влияние на наши знания об устройстве Вселенной мы рассказывали здесь, не пропустите!

Если параллельные вселенные и правда существуют, сможем ли мы когда-нибудь об этом узнать?

Тема мультивселенной пользуется невиданной популярностью. Да что там, она буквально везде кинокомиксы, мультсериалы, компьютерные игры и даже оскароносные картины. Так, фильм студии А24 «Все везде и сразу», получил целых семь статуэток, включая номинацию за «лучший фильм», «лучший монтаж» и «дизайн костюмов». В фильме героиня Мишель Йео Эвелин Ван соединяется с версиями самой себя в параллельных вселенных, чтобы предотвратить разрушение мультивселенной. Эта захватывающая история, безусловно, выдумка, но вот идея не нова еще в XVI веке итальянский философ Джордано Бруно предполагал существование невидимых миров, в которых события развиваются иначе, однако физики всерьез обратились к этой идее через 400 лет. Сегодня официальная наука относится к теории мультивселенной скептически, однако ее многомировая интерпретация все чаще привлекает внимание.

Физика это одна из базисных наук и одно из основополагающих человеческих начинаний. Мы осматриваемся в вмире и видим, что он полон материи. Но что это за материя и каковы ее свойства? Дэвид Дойч, Структура реальности. Наука параллельных вселенных

Природа реальности

В 1801 году, изучая природу света, физик и астроном Томас Юнг продемонстрировал, что свет и материя могут одновременно вести себя и как частица и как волна. 127 лет спустя физики Гермер и Дэвиссон доказали, что такими же характеристиками обладают электроны, и, как выяснилось впоследствии, атомы и молекулы.

В первоначальном эксперименте источник света был направлен на пластину с двумя параллельными щелями, за которой располагался экран. На нем Юнг увидел яркие и темные полосы интерференцию световых волн подтверждение двойственной природы света и...реальности.

ОТО Эйнштейна описывает гравитацию, черные дыры, расширение вселенной и даже путешествия во времени.

Опыт Юнга лег в основу квантовой механики научной дисциплины, понять которую в полной мере не в силах даже ученые. В отличие от Общей теории относительности (ОТО), которая описывает универсальные пространственно-временные свойства физических процессов, квантовая механика объясняет устройство Вселенной на уровне атомов крошечных кирпичиков мироздания. Этот невидимый человеческому глазу мир лежит в основе Стандартной модели, однако противоречит постулатам ОТО и демонстрирует вероятностную и двойственную природу реальности.

Квантовая теория делает предсказания о реальности, но ничего не говорит о том, как именно она устроена.

Несоответствие ОТО и квантовой механики поражает, поскольку каждая из них прекрасно работает по отдельности. Эту проблему физики не могут решить на протяжении десятилетий, из-за чего наше понимание устройства и структуры Вселенной остается неполным и крайне противоречивым.

Мир в суперпозиции

Итак, согласно принципам квантовой механики, свет, атомы и молекулы могут вести себя и как частица и как волна одновременно. Но что это говорит об устройстве мироздания? В попытках ответить на этот вопрос австрийский физик-теоретик Эрвин Шредингер в 1935 году придумал необычный эксперимент, представив кота в коробке.

Находясь в состоянии суперпозиции кот одновременно ни жив, ни мертв

Возьмем коробку и поместим внутрь механизм с радиоактивным атомным ядром и емкость с ядовитым газом. Затем положим в нее кота и закроем крышку. Параметры эксперимента подобраны таким образом, что вероятность распада ядра составляет 50%, а значит через час животное либо умрет, либо нет. Ответ, однако, мы не узнаем пока не откроем коробку, а значит кот в течение часа будет находиться в суперпозиции то есть будет одновременно и жив и мертв.

Этот принцип называется квантовой суперпозицией и представляет собой состояние частицы до ее измерения. Суперпозицию ученые обозначают волновой функцией, которая описывает все возможные состояния частицы. Наиболее распространенными символами для обозначения волновой функции являются строчные и заглавные греческие буквы и .

Выходит, кот в эксперименте Шредингера и жив и мертв, прямо как фотон в опыте Юнга, который ведет себя и как частица и как волна одновременно. Да, квантовая механика демонстрирует нам абсурдность реальности, однако с точки зрения математики все верно. И хотя эксперимент Шредингера был задуман для демонстрации несостоятельности квантовой теории, это не помешало Вернеру Гейзенбергу и Нильсу Бору сформулировать ее интерпретацию в 1927 году.

Представление о свете как о потоке частиц, можно объяснить фотоэффект и теорию излучения.

Согласно Копенгагенской интерпретации квантовой механики, волновая функция неизбежно коллапсирует в одно из состояний то есть кот либо умрет, когда мы откроем коробку, либо останется жив. Как и фотон, который, проходя через одну щель предстает перед наблюдателем частицей, а не волной (и наоборот). Таким образом измерив, например, состояния электрона мы получаем два возможных ответа/состояния электрона (спин вверх или вниз).

Больше по теме: Нобелевская премия по физике 2022: квантовая запутанность и телепортация

Параллельные миры

Учитывая многочисленные странности квантовой теории, академическое сообщество с осторожностью относилось к ее интерпретации. Эйнштейн, например, не мог смириться с явлением квантовой запутанности необъяснимой связи двух частиц, неподвластной расстоянию между ними. И пока физики старались уйти от абсурдности теории, аспирант Принстонского университета Хью Эверетт намеренно акцентировал на ней внимание.

В 1954 году Эверетт предложил революционную интерпретацию квантовой механики, которую академическое сообщество не восприняло всерьез. Отцы-основатели квантовой теории сочли работу аспиранта не нужной и парадоксальной, отмечая, что она не имеет никакого отношения к Стандартной модели. Однако со временем идеи австрийского физика привлекли внимание космологов, изучающих эволюцию и структуру Вселенной.

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

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

Этот интерес понятен, ведь во Вселенной существуют далекие и ненаблюдаемые области, которые могут подчиняться неизвестным физическим законам. Безусловно, гипотеза о группе множественных вселенных, существующих параллельно друг другу, не имеет доказательств однако в то же самое время вытекает из принципов квантовой механики.

Какой бы абсурдной не казалась нам работа австрийского физика-теоретика, она опирается на основополагающий принцип квантовой теории корпускулярно-волновой дуализм. Эверетт предположил, что измеряя вращение электрона в суперпозиции, можно получить не только два возможных ответа, как гласит Копенгагенская интерпретация. Все потому, что все квантовые объекты можно описать с помощью волновой функции, а значит они могут находиться во множестве состояний до того, как мы начали их измерять. Таким образом результат измерения можно предсказать не всегда.

Телесериал 1990-х «Параллельные миры» (Sliders), рассказывает о небольшой группе молодых людей, заблудившихся в мультивселенной. Один из лучших сериалов жанра.

Вообще, диссертация Эверетта касается универсального значения волновой функции, описывающей единый квантовый мир бесконечный набор возможных состояний. Вот откуда взялись параллельные миры (несмотря на отсутствие каких-либо доказательств).

Эверетт предложил, что существует единственный объект квантовой онтологии волновая функция и только единственный путь эволюции волновой функции посредством уравнения Шрёдингера. Коллапсы не существуют, нет фундаментального разделения между системой и наблюдателем, нет специальной роли для наблюдателя, объясняет физик-теоретик Шон Кэролл.

Это, однако, не мешает космологам рассматривать интерпретацию Эверетта в контексте спорных космологических теорий, например, теории струн и космологической инфляции. Ну а полет фантазии традиционно достается писателям и сценаристам, позволяя вдоволь поразмышлять о том, какой может быть жизнь в мультивселенной.

Мультивселенная допускает все, а значит воображение может оказаться одной из форм виртуальной реальности.

Не пропустите: Четыре вида Мультивселенной: в какой из них находимся мы?

Мультивселенная Хокинга и Пенроуза

Хью Эверетт, однако, не был единственным ученым, готовым рассматривать непопулярные и радикальные гипотезы. Так, в 2017 году британский физик-теоретик Стивен Хокинг предположил, что Вселенная конечна и проще, чем нам кажется. Говоря о мультивселенной, Хокинг отмечал, что мир не сводится к уникальной вселенной и вместо бесконечного количества миров, вероятно, существует их ограниченное и небольшое количество.

Всерьез к теме множественности миров относится и лауреат Нобелевской премии по физике сэр Роджер Пенроуз. В 2020 году он заявил, что Вселенная могла существовать до Большого взрыва, что доказывает существование реликтового излучения (СМВ) слабого теплового излучения, равномерно заполняющего Вселенную. Считается, что СМВ хранит отпечатки истории и эволюции Вселенной.

В 1980-х годах Хокинг вместе с американским астрофизиком Джеймсом Хартлом разработал новую теорию возникновения Вселенной

Недавно физики заявили, что работают над созданием самой подробной карты всего вещества во Вселенной, подробнее об этой захватывающей работе можно прочитать здесь.

Ряд космологов поддерживает идеи Пенроуза, хотя доказательств в их защиту на сегодняшний день нет. И хотя мало кто сомневается в том, что Вселенная родилась после Большого взрыва, то, что происходило до него (и происходило ли вообще) неизвестно.

Теневые фотоны Дэвида Дойча

Квантовая механика и ее интерпретации требуют осторожного и не спекулятивного подхода, однако без новых идей добиться прогресса нельзя. Так, несмотря на отсутствие каких-либо доказательств существования мультиверса, физик-теоретик Дэвид Дойч предлагает новую интерпретацию интерференции.

Дополнив эксперимент Юнга, Дойч ведет наблюдение за одиночным фотоном, проходящим через единственную щель. Полученная интерференционная картина свидетельствует «о существовании бурлящего, невероятно сложного, скрытого мира теневых фотонов и огромного количества параллельных вселенных, похожих друг на друга и подчиняющихся одним и тем же законам физики», пишет Дойч.
Единственное различие между этими мирами заключается в том, что частицы в каждой вселенной находятся в разных положениях.

Дэвид Дойч британский физик-теоретик, профессор Оксфордского университета

Читайте также: Гайд по теории Мультивселенной: существуют ли другие миры?

Мультивселенная Дойча, однако, не похожа на гипотетические миры описанные ранее в ней совершенно новые вселенные спонтанно отделяются друг от друга, как множество пузырьков в бокале шампанского. Некоторые из этих вселенных быстро исчезают, другие существуют долго, а третьи могут оказаться пристанищем для разумной жизни. Проблема заключается в том, что возможные обитатели этих теневых миров никогда не узнают о существовании друг друга.

Мультивселенная Дойча не похожа на предположения космологов и писателей-фантастов, а в ее основе лежит взаимодействие неизвестных науке теневых фотонов с известными нам квантами света. Эта мультивселенная напоминает сложную композицию похожих друг на друга но не идентичных миров, сосчитать которые невозможно.

Как устроена Вселенная, мы, возможно, так никогда и не узнаем, но можем предполагать

В книге «Структура реальности» Дойч приводит ряд аргументов, согласно которым число теневых вселенных превышает триллион, а его подход заключается в том, чтобы понять природу реальности. Для этого, как известно, необходимо мыслить нестандартно и не бояться новых, порой радикальных идей. «Отсюда вытекает, что реальность гораздо обширнее, чем кажется, и большая ее часть невидима», пишет он.

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

Дойч также объединяет физику, математику, философию, историю, эволюцию, путешествия во времени и мультивселенную, тем самым создавая единую теорию мироздания. И хотя наше восприятие мира ограниченно, именно знания, как полагает Дойч, являются ключом к пониманию мироздания и нашего места в нем.

«Все везде и сразу» называют Матрицей нашего времени. Согласны?

Пусть наши жизни коротки и не имеют четкого направления, но по крайней мере мы можем гордиться тем, с какой отвагой мы объединяем усилия в попытках понять вещи, куда более великие, чем мы сами, Шон Кэролл, «Вечность. В поисках окончательной теории времени»

Кстати, не можем не спросить: из всех возможных гипотез мультивселенной, какая нравится вам больше всего и почему? Ответ, как и всегда, ждем здесь и в комментариях к этой статье!

В квантовом мире частицы могут находиться в неопределенном состоянии, где они не имеют определенного местоположения или скорости. Это называется «суперпозицией».

Для всех нас привычным является то, что наше прошлое определяет наше будущее поступки, которые мы совершаем приводят нас к чему-то. Это обычное явление, о котором многие даже не задумываются, ведь все кажется таким очевидным, правда же? И да, и нет несмотря на очевидность происходящего, квантовая физика имеет иное мнение. Нобелевская премия по физике 2022 года подчеркнула проблемы, которые квантовые эксперименты создают для «локального реализма». Однако растущее число экспертов предлагает в качестве решения «ретропричинность», предполагая, что настоящие действия могут влиять на прошлые события, сохраняя тем самым локальность и реализм.

Реальность времени и вызов реализму

Чтобы дальше было хоть капельку проще, следует разобраться что же такое локальный реализм. В контексте квантовой механики, локальный реализм означает, что свойства объектов существуют независимо от того, измеряем ли мы их или нет, и что информация об этих свойствах может быть передана только со скоростью, не превышающей скорость света. Это противоположно нелокальному реализму, который предполагает, что свойства объектов не существуют, пока они не измерены, и что информация об этих свойствах может передаваться мгновенно на любые расстояния. Локальный реализм был одним из центральных принципов, приведенных в основополагающей работе Альберта Эйнштейна, Бориса Подольского и Натана Розена, известной как «EPR-парадокс».

Предложенная новая концепция предлагает альтернативный подход к пониманию связей причинности и корреляций (взаимосвязей случайных величин) в квантовой механике. Она считается жизнеспособным объяснением последних революционных экспериментов, потенциально защищающих основные принципы специальной теории относительности Эйнштейна.

В квантовом мире частицы могут быть связаны друг с другом, даже если они находятся на большом расстоянии друг от друга.

В 2022 году Нобелевская премия по физике была присуждена за экспериментальную работу, демонстрирующую, что квантовый мир может нарушать некоторые из наших фундаментальных представлений о том, как функционирует Вселенная.

Читайте также: Почему для детей время течет не так, как для взрослых.

Некоторые смотрят на эти эксперименты и считают, что они подвергают сомнению «локальность» — идею, что отдаленные объекты должны взаимодействовать через физического посредника. Некоторые также считают, что эти эксперименты подвергают сомнению «реализм» — идею, что опыт основывается на объективной реальности. В конечном итоге многие физики приходят к выводу, что «локальный реализм» умирает.

Однако, растущая группа экспертов считает, что мы можем сохранить оба этих понятия, используя третий подход. Они предлагают отказаться от предположения, что настоящие действия не могут влиять на прошлые события. Этот вариант, называемый «ретропричинностью», претендует на сохранение как локальности, так и реализма.

Может ли будущее влиять на прошлое?

Что же такое причинность? Начнем с известной всем фразы: корреляция не является причинно-следственной связью. Некоторые корреляции являются причинно-следственными связями, но не все. В чем же разница?

Ученые предлагают рассмотреть два примера. Один из них предполагает, что между иглой барометра и погодой существует корреляция — поэтому мы можем узнать о погоде, глядя на барометр. Однако никто не считает иглу барометра причиной погоды. Во втором примере говорится, что употребление кофе связано с повышением частоты сердечных сокращений. Здесь правильно сказать, что первое вызывает второе.

В квантовом мире есть не только частицы, но и волны, которые могут проходить через одновременно несколько пространственных путей.

Разница заключается в том, что если мы «покачаем» иглу барометра, то погода не изменится. Игла барометра и погода управляются третьим фактором — атмосферным давлением, поэтому они связаны. Если мы сами управляем иглой, мы нарушаем связь с атмосферным давлением, и корреляция исчезает.

Но если мы вмешиваемся, чтобы изменить потребление кофе, мы обычно изменим и частоту сердечных сокращений. Причинные корреляции это те, которые сохраняются, когда мы меняем одну из переменных.

Может быть интересно что такое четырехмерное пространство?

Сегодня наука, занимающаяся поиском таких устойчивых корреляций, называется «обнаружением причинно-следственных связей». Это громкое название для простой идеи: выяснить, что еще меняется, когда мы изменяем окружающую нас среду.

В повседневной жизни мы обычно считаем само собой разумеющимся, что последствия колебаний проявятся позже, чем сами колебания. Это предположение настолько естественно, что мы даже не замечаем, что делаем его.

Квантовая ретропричинность и ее значение

Квантовая угроза локальности (что удаленные объекты нуждаются в физическом посреднике для взаимодействия) проистекает из аргумента североирландского физика Джона Белла в 1960-х годах. Белл рассмотрел эксперименты, в которых два гипотетических физика, Алиса и Боб, получают частицы из общего источника. Каждый выбирает одну из нескольких настроек измерения, а затем записывает результат. Повторяясь много раз, эксперимент создает список результатов.

Белл осознал, что квантовая механика предсказывает наличие странных взаимосвязей в данных (которые теперь подтверждены). Эти корреляции подразумевают, что выбор настройки Алисы влияет на результат Боба и наоборот, даже если Алиса и Боб находятся на большом расстоянии друг от друга. Этот аргумент Белла представляет угрозу для теории специальной относительности Альберта Эйнштейна, которая является важной частью современной физики.

Существует некоторое количество экспериментов, которые могут поддерживать идею квантовой ретропричинности. Например, эксперименты с фотонами, которые предоставили некоторые доказательства того, что они могут обмениваться информацией о своих свойствах в прошлом.

Однако Белл предположил, что квантовые частицы не знают, какие измерения будут произведены в будущем. Ретропричинные модели утверждают, что выбор измерений Алисы и Боба влияет на частицы, находящиеся в источнике. Это может объяснить странные корреляции без нарушения специальной теории относительности.

По сути, ретропричинность это свойство квантовых частиц, которое позволяет им вести себя так, будто они влияют на свое прошлое. Это означает, что изменение состояния одной частицы может повлиять на состояние другой частицы, которая находится в прошлом относительно первой.

Могут ли черные дыры быть порталами для путешествий во времени?

Понятие ретропричинности достаточно сложно для понимания, поскольку оно противоречит нашему интуитивному представлению о времени и причинно-следственных связях. Однако именно это свойство квантовых частиц лежит в основе различных квантовых технологий, таких как квантовые компьютеры и квантовая криптография.

В настоящее время существует процветающая группа ученых, занимающихся вопросами квантовой ретропричинности, но эта тема все еще остается невидимой для некоторых экспертов в более широкой области, так как ее путают с другой точкой зрения, называемой «супердетерминизмом».

Теория супердетерминизма и ее влияние на физику

Супердетерминизм согласен с ретропричинностью в том, что выбор измерения и лежащие в его основе свойства частиц каким-то образом связаны.

Но супердетерминизм относится к этому как к взаимосвязи между погодой и иглой барометра. Он предполагает, что существует некая таинственная третья вещь «супердетерминант», которая контролирует как наш выбор, так и частицы, подобно тому, как атмосферное давление контролирует погоду и барометр.

Супердетерминизм связан с концепцией предопределения. Он утверждает, что все события в прошлом, настоящем и будущем были заранее предопределены и невозможно изменить ход событий.

Таким образом, супердетерминизм отрицает, что выбор измерений это то, чем мы можем свободно вилять по своему желанию, он предопределен. Свободные колебания нарушат корреляцию, как и в случае с барометром. Критики возражают, что супердетерминизм таким образом подрывает основные предположения, необходимые для проведения научных экспериментов. Они также говорят, что это означает отрицание свободы воли, поскольку что-то управляет и выбором измерений, и частицами.

Эти возражения не относятся к ретропричинности. Они делают научные открытия обычным свободным, волнообразным способом.

Ретропричинность и ее реалистичность

Критики этой гипотезы требуют экспериментальных доказательств, которые, на самом деле, уже получены и были удостоены Нобелевской премии. Теперь главная задача — доказать, что ретропричинность является лучшим объяснением этих результатов.

Одной из причин такой необходимости — возможность устранения угрозы для специальной теории относительности Эйнштейна. Ученые замечают, что это очень важно и удивительно, что изучение этого вопроса заняло столько времени. Сложности возникают из-за путаницы с супердетерминизмом.

В мире крайне много явлений, которые сложно объяснить, вся квантовая физика совершенно меняет наше представление о Вселенной и ее устройстве. Чтобы не запутаться следует подписаться на наш Telegram и Дзен!

Также, исследователи утверждают, что ретропричинность позволяет лучше понять, что микромир частиц не различает прошлое и будущее.

Однако, возможность посылать сигналы в прошлое вызывает наибольшее беспокойство и открывает дверь к парадоксам путешествий во времени. Но чтобы возник парадокс, необходимо, чтобы эффект в прошлом был измерен. Если, например, молодая бабушка не может прочитать совет не выходить замуж за дедушку, это означает, что мы бы не появились на свет, то есть парадокса не будет. В квантовом случае известно, что невозможно измерить все сразу.

Тем не менее предстоит работа по созданию конкретных моделей, которые обеспечат соблюдение этого ограничения, что нельзя измерить все сразу.

Климатологи считают, что с каждым годом волны жары будут становится все интенсивнее. Так какое же лето нас ждет в 2023 году?

Любите ли вы жару? Или напротив, держитесь подальше от Солнца? Вне зависимости от ответа и личных предпочтений, ученые считают, что нас ожидает все больше и больше солнечных дней. Так, аномальная жара в северо-западной Европе будет становится все более интенсивной, а на северозападе Тихого океана температура во многих местах уже превышает сезонную норму на 6 градусов Цельсия. В то же самое время на другую сторону земного шара обрушилась целая серия тайфунов, а впереди лесные пожары, ураганы и наводнения. По прогнозам специалистов, экстремальные периоды жары, обрушившиеся на планету в последние годы, станут неотъемлемой частью грядущего лета по всему миру, включая Россию. Согласно последним сообщениям синоптиков, лето 2023 года в нашей стране может стать самым жарким за последние 150 лет.

Антропогенное изменение климата климатические изменения, связанные с деятельностью человека. В результате хозяйственной и промышленной деятельности в атмосферу попадает огромное количество углеводородов, диоксида серы, диоксида азота, метана и твердых веществ.

Аномальная жара

Всего пару десятилетий назад проблемы, вызванные изменением климата, были не так очевидны. Переломным, вероятно, стало лето 2010 года, когда аномальная жара обрушилась на Северное полушарие, включая Европу, Северную Америку и Азию. В России жара стала одной из причиной массовых пожаров, сопровождавшихся густым смогом в городах и регионах. Более того, ее продолжительность и интенсивность не имели аналогов за более чем вековую историю наблюдений.

Эта погодная аномалия, увы, была не единственной мы буквально живем от одного температурного рекорда до другого, а волны жары становятся все более распространенными и продолжительными. Исследователи объясняют происходящее выбросами в атмосферу огромного количества удерживающего тепло углекислого газа и метана, что приводит к росту средней глобальной температуры на Земле.

С каждым годом планета становится все горячее так работает парниковый эффект

Вы наверняка заметили, что высокие температуры держатся даже в ночное время, а волны жары возникают в разных частях планеты одновременно. Экстремальная жара также приводят к засухам и масштабным лесным пожарам, которые охватили Канаду, Китай и Южную Азию, хотя лето еще не наступило.

Пожарные службы в Альберте борются с 92 лесными пожарами, почти треть из которых, по официальным данным, «вышли из-под контроля», а к 16 мая около 19 500 человек были вынуждены покинуть свои дома, сообщает CBC News.

Аномальная жара обрушилась на китайскую провинцию Юньнань (с умеренным климатом), температура в которой поднялась до 40 градусов по Цельсию. Эксперты отмечают, что жара пришла преждевременно и может нанести существенный ущерб посевам. Еще одним примером служит ситуация в испанской Кордове, где 29 апреля зафиксировали рекордно высокую температуру за всю историю наблюдений.

Больше по теме: Экстремальная жара может стать для Европы нормой в ближайшее время

Самый жаркий год в истории наблюдений

Согласно данным Всемирной метеорологической организации (ВМО), последние восемь лет стали самыми теплыми за всю историю наблюдений в мире. Так, в 2022 году средняя глобальная температура была примерно на 1,15C выше доиндустриальных уровней (1850-1900). Рост температур привел к масштабным засухам и разрушительным наводнениям, которые затронули миллионы человек и нанесли серьезный ущерб мировой экономике.

В 2022 году мы столкнулись с погодными катаклизмами, которые унесли слишком много жизней, подорвали продовольственную, энергетическую и водную безопасность. Обширные районы Пакистана были затоплены, а продолжительная засуха в Африке может привести к гуманитарной катастрофе, заявил генеральный секретарь ВМО профессор Петтери Таалас.

Всемирная метеорологическая организация при Организации Объединенных Наций занимается вопросами погоды, климата и водных ресурсов.

Эксперты ВМО используют шесть международных наборов данных для обеспечения достоверной оценки температуры, включая данные, основанные на климатологических данных с мест наблюдений, судов и буев в глобальных морских сетях. Эти же данные используются в ежегодных отчетах о состоянии климата, которые информируют международное сообщество о глобальных климатических показателях.

Каждое десятилетие, начиная с 1980-х годов, теплее предыдущего. Эта тенденция, по мнению исследователей, продолжится, а самыми жаркими за последние восемь лет стали 2016, 2019 и 2020 годы.

Отчет ВМО также включает наборы данных повторного анализа Европейского центра среднесрочных прогнозов погоды и его Службы по изменению климата Copernicus, а также Японского метеорологического агентства (JMA). Масштабные объемы данных, а также сочетание наблюдений с смоделированными значениями позволяет оценивать температуру в любое время и в любом месте по всему земному шару, даже в районах с ограниченным объемом данных.

Экстремальная жара 2023

Изучив тенденции изменения температуры в самый жаркий летний день по всей северо-западной Европе и сравнив данные с тенденциями изменения средних летних температур, авторы работы, опубликованной в журнале Geophysical Research Letters, пришли к выводу, что в период с 1960 по 2021 год северо-западная Европа нагревалась вдвое быстрее (на 0,6C), чем в среднем по региону в летние дни. Это означает, что в будущем в регионе могут чаще наблюдаться чрезвычайно жаркие дни.

Выявленная нами тенденция не отражена в современных климатических моделях. Неспособность смоделировать рост экстремальных температур на северо-западе Европы означает, что связанные с жарой последствия изменения климата могут быть намного хуже, чем ожидалось, пишут авторы научной работы.

Самые жаркие летние дни на северо-западе Европы часто связаны с движением горячего воздуха над Испанией или Сахарой (снимок 2019 года)

Результаты работы также показали, что в период с 1960 по 2021 год температура в Великобритании повышалась примерно на 0,25C за десятилетие (по сравнению с более чем на 0,5C за десятилетие на большей части территории Испании). Следовательно, потоки все более горячего воздуха, которые переносятся на север из этих регионов, приведут к росту температур, часто превышающей порог, который можно классифицировать как экстремальный.

Изменение климата приводит к тому, что в Испании и Северной Африке становится теплее быстрее, чем в северо-западной Европе.

Авторы исследования отмечают, что экстремальная жара может усугубить респираторные и сердечно-сосудистые заболевания и увеличить риск теплового удара, что создает дополнительную нагрузку на службы здравоохранения и скорой помощи. Ранее мой коллега Рамис Ганиев рассказывал о проблемах со здоровьем, которые могут возникнуть из-за аномальной жары, не пропустите!

Мировой океан и эффект Эль-Ниньо

Еще одним фактором, способным усугубить жару этим летом является так называемый эффект Эль-Ниньо (ENSO) повторяющийся климатический цикл, который из года в год оказывает серьезное влияние на глобальные погодные условия. Он чередуется между прохладной фазой, называемой Ла-Нинья, и теплой фазой Эль-Ниньо. Согласно данным NOAA, опубликованным 11 мая, Эль-Ниньо, вероятно, проявится в ближайшие месяцы и продлится до зимы.

Эксперты отмечают, что Эль-Ниньо имеет тенденцию повышать глобальную температуру в среднем на 0,2 градуса Цельсия. Среди причин роста температур нельзя не отметить и состояние мирового океана. На приведенной ниже карте показано, как в апреле в океанах по всему миру наблюдались рекордно высокие температуры:

Карта показывает разницу температур в океанах в период с апреля 2023 года по апрель 2023 года, а также разницу температур поверхности моря по сравнению со средним показателем за 1985-1993 годы.

Подробнее: Ученые увидели из космоса признаки резкого повышения температуры на Земле в ближайшее время

Мировой океан является главным индикатором здоровья планеты но в результате климатических изменений меняет свою структуру, течение и даже цвет. Напомним, что глобальное повышение температур ограничивает смешивание слоев воды в океане, уменьшая количество кислорода и питательных веществ, от которых зависит жизнь обитателей океанских глубин.

Ухудшение состояние Мирового океана также затрудняет прогнозирование грядущих событий. При этом согласно данным 2019 года, океаны поглощали 90% тепла, однако к 2100 станут поглощать в 5-7 раз больше (если не сократить количество вредных выбросов в атмосферу).

Эль-Ниньо может обернуться настоящей катастрофой. Будем надеяться что этого не произойдет

Не пропустите: Что происходит с океанами Земли?

Лето 2023 в России

20 мая научный руководитель Гидрометцентра Роман Вильфанд сообщил, что к концу месяца в центральные регионы России с большой вероятностью придет июльская жара. «Предварительные расчеты показывают, что с вероятностью более 80 процентов, ночная температура в период с 25 по 28 мая составит 1015 градусов, а дневная 2328», сказал синоптик.

При этом температуры, характерные для климатической нормы июля в центральной России зафиксировали уже 18 мая. В Петербург, однако, аномальная жара пришла еще раньше 15 мая температура достигла максимума за 10-дневный период 23,9 градуса.

Точно предсказать погоду на длительный период времени невозможно.

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!

Некоторые эксперты ранее высказали предположение о том, что грядущее лето станет одним из самых теплых в истории наблюдений. Так, по словам эксперта в области изменения климата Михаила Юлкина, «все будет зависеть от того, дойдут ли до России волны жары из Атлантики».

Синоптики, тем не менее, не спешат соглашаться с климатологами. В конечном итоге метеорология наука не точная и составить долгосрочный прогноз на несколько месяцев вперед попросту невозможно. Так, специалист прогностического центра METEO Александр Шувалов считает, что высокие аномальные температуры летом 2023 года возможны только на юге Европейской России и на крайнем юге Сибири.

Пережить жаркое лето по-настоящему сложная задача.

Это интересно: Истинные масштабы изменения климата хуже чем считалось раньше


И все же, вне зависимости от того, кто прав, а кто нет, аномальная жара представляет собой серьезную угрозу для здоровья и особенно для жителей мегаполисов. Эксперты в области здравоохранения напоминают, что лучший способ пережить жару подготовиться к ней заранее. Подробнее о том, как сохранить здоровье себе и близким мы рассказывали здесь, не пропустите!

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.

Простое наблюдение явления неизбежно изменяет его

Из чего состоит реальность? Ответ на этот вопрос, вероятно, сокрыт в квантовой механике разделе физики, который описывает Вселенную на уровне элементарных частиц и их взаимодействий друг с другом. Знакомство с квантовым миром следует начинать с фундаментальных безмассовых частиц фотонов, которые способны вести себя и как частица и как волна (но не одновременно). Этот принцип известен как корпускулярно-волновой дуализм, а в его основе лежат идеи Исаака Ньютона. В ХХ веке их развитие представил физик-теоретик Макс Планк, а усилия Нильса Бора (еще одного основоположника квантовой механики) привели к постулированию принципа дополнительности, согласно которому решающим звеном наблюдаемой картины является наблюдатель. Если он измеряет свойства квантового объекта как частицы, то свет ведет себя как частица и наоборот. Но почему? И что поведение крохотных частиц говорит о нашей реальности?

Дуализм и эффект наблюдателя

Днем рождения квантовой механики считается 14 декабря 1900 года. В этот день на заседании Берлинского физического общества будущий лауреат Нобелевской премии Макс Планк ввел понятие кванта неделимой порции определенной величины (преимущественно энергии). Это фундаментальное открытие квантовых свойств теплового излучения положило начало многочисленным дискуссиям о природе света, который долгое время считался самой большой загадкой физики.

Широкое обсуждение свойств света в конечном итоге привело к формулировке принципа корпускулярно-волнового дуализма, а также эффекта наблюдателя. О последнем говорил еще в 1801 году Томас Юнг, после того, как провел свой знаменитый эксперимент.

Опыт Юнга конструкция с двумя узкими щелями, через которые проходили лучи света и попадали на лист бумаги, охватывая его целиком. Темные и светлые полосы, которые в результата эксперимента увидел Юнг, означали наличие у света интерференции явления, при котором световые волны накладываются друг на друга и приводят к перераспределению интенсивности света.

Двухщелевой опыт демонстрирует, что свет и материя в целом могут проявлять характеристики как классических волн, так и частиц

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

В ходе работы Юнг обнаружил, что даже пассивное наблюдение за квантовыми объектами фактически может изменить результат измерения. Так миру явился эффект наблюдателя, причиной которого является двойственная природа элементарных частиц, а наше представление о реальности с тех самых пор буквально трещит по швам.

Квантовый друг

Итак, существование разнообразных объектов (и даже самой Вселенной) зависит от наблюдателя, что кажется безумием. Однако на квантовом уровне все действительно так реальности не существует, если мы на нее не смотрим. В жизни все, разумеется, иначе Луна, например, никуда не исчезнет если на нее не смотреть.

Частицы могут находиться в нескольких местах или состояниях одновременно. Эту особенность физики называют квантовой суперпозицией.

В 1961 году физик Юджин Вигнер провел интересный мысленный эксперимент. Он хотел понять что произойдет если применить квантовую механику к наблюдателю, за которым наблюдают. Представим, что в закрытой лаборатории находится Вигнер и его друг, который подбрасывает квантовую монету. Каждый раз монета может упасть как орлом, так и решкой, а значит каждый раз ученые будут наблюдать определенный результат.

Кстати, парадокс Вигнера представай являет собой усложненный эксперимент кота Шредингера.

Позже, когда Вигнер и его друг сравнят записи, друг будет настаивать на том, что видел определенные результаты после каждого броска. Сам Вигнер, однако, не сможет с ним согласиться, так как наблюдал и друга и монету в суперпозиции.

Больше по теме: Парадокс Вигнера: что нужно знать о двойственности реальности?

Из этой головоломки следует, что реальность, воспринимаемая другом, не согласуется с реальностью Вигнера. Первое время физик не считал это большим парадоксом, утверждая, что описывать наблюдателя как квантовый объект попросту абсурдно. И все же со временем он поменял свою точку зрения.

Кстати, по мнению Эйнштейна квантовые состояния имеют собственную реальность вне зависимости от воздействия на них человека. Его коллега и оппонент, выдающийся физик Нильс Бор и вовсе считал, что предсказать ход дальнейших событий в квантовой реальности невозможно.

Формирует ли наблюдатель реальность?

Еще интереснее выглядят результаты работы, опубликованной в журнале Science Advances в 2019 году. В ней физики предположили, что объективной реальности не существует вовсе а также пришли к выводу, что в микромире атомов и частиц факты могут быть субъективными, а наблюдатели могущественными. Интересно, что игнорировать эффект наблюдателя нельзя, так как это может привести к ошибкам в экспериментах на макроскопическом уровне, где квантовые эффекты попросту не будут заметны.

Интересный факт
Чтобы описать взаимодействие элементарных частиц физики используют волновую функцию состояние квантовомеханической системы, которая позволяет получить максимально полные данные о ней. Подробнее об этой сверхъестественной особенности мы рассказывали здесь, не пропустите.

Что такое реальность?

Сегодня целый ряд научных теорий предполагает, что существование тех или иных объектов и даже самой Вселенной зависит исключительно от наблюдателя. К такому выводу недавно пришли физики из Австралийского национального университета, изложив полученные результаты в научном журнале Nature Physics.

Но противоречия на этом не заканчиваются. Так, результаты еще одной научной работы, опубликованной в 2022 году показали, что реальность существует вне нашего сознания и изменить ее мы не можем. В то же самое время физики из Федерального университета ABC (UFABC) в Бразилии предположили, что реальность существует в глазах наблюдателя. К такому выводу ученые пришли разработав математическую структуру, которая позволяет понять природу принципа дополнительности в результате изучения физической реальности.

Что такое реальность? И зависит ли ответ на этот вопрос от наблюдателя?

Наш главный вывод заключается в том, что физическая реальность в квантовом мире состоит из взаимоисключающих факторов, которые дополняют друг друга, объясняют авторы научной работы.

В работе, опубликованной в журнале Communications Physics, исследователи также приводят слова знаменитого физика Ричарда Фейнмана: «Если вы думаете, что понимаете квантовую механику, то вы точно ее не понимаете».

Хотите всегда быть в курсе последних новостей из мира науки и технологий? Подписывайтесь на наш канал в Яндекс.Дзен там регулярно выходят статьи, которых нет на сайте!

Парадоксально, но странность, присущая этому разделу физики, может оказаться полезной наряду с развитием квантовых технологий, таких как компьютеры, датчики и тепловые устройства. И так как мы вступаем в новую, квантовую эпоху, многое о природе реальности еще предстоит узнать. В конечном итоге квантовая механика полна таинственных явлений.

Квантовая механика фундаментальная физическая теория, устанавливающая способ описания и законы движения микрочастиц (молекул, атомов, атомных ядер, частиц)

Словом, будущее нас ждет интересное. И так как свет может вести себя и как волна и как частица в зависимости от контекста, он по-прежнему остается одной из самых интригующих и красивых загадок квантовой механики. Увы, но на сегодняшний день единого ответа на вопрос о том, из чего состоит реальность и может ли она существовать без/с наблюдателем нет.

И если вы окончательно не запутались, рекомендуем обратить внимание на феномен, при котором квантовые состояния двух или более объектов оказываются взаимозависимыми. Заинтригованы? Тогда вам сюда!

Так выглядит расширение Вселенной

Наша Вселенная возникла около четырнадцати миллиардов лет назад в результате катастрофического события Большого взрыва. В момент своего рождения она была крошечной, но затем расширилась до своих нынешних размеров. То, какой была Вселенная в первые доли секунды после Большого взрыва давно интересует ученых но миллиарды лет ее эволюции, можно сказать, загнали их в тупик. Недавно с помощью суперкомпьютера международной команде исследователей удалось повернуть время вспять и определить, как выглядела Вселенная в момент своего рождения. В ходе нового исследования международная команда астрономов протестировали новый метод реконструкции состояния ранней Вселенной, применив его к 4000 смоделированных Вселенных с помощью суперкомпьютера ATERUI II Национальной астрономической обсерватории Японии. Результаты исследования показали, что примененный метод совместно с новыми наблюдениями позволит ученым наложить более строгие ограничения на инфляцию один из самых загадочных процессов в истории космоса.

Как галактики распределяются по Вселенной?

После рождения Вселенной примерно 13,8 миллиардов лет назад, она резко увеличилась в размерах, причем происходило это на протяжении менее чем одной триллионной триллионной доли микросекунды. Никто из ныне живущих ученых на Земле сегодня не знает, как или почему это произошло. Беспрецедентное расширение нашей Вселенной из крошечной точки в то, что сегодня астрономы наблюдают с помощью телескопов, является одной из важнейших проблем современной астрономии.

Исследователи полагают, что инфляция является причиной первичных флуктуаций плотности Вселенной, которые должны были оказать влияние на распределение галактик. По этой причине изучение распределения галактик на просторах Вселенной и составления подробной карты может помочь ученым исключить те модели инфляции, которые не соответствуют данным, полученным с помощью наблюдений. Кроме того, астрономы должны учесть и другие факторы, также способные оказывать влияние на распределение галактик.

Наша Вселенная расширяется с ускорением. Но точную скорость ее расширения ученые пока установить не могут.

Согласно знаменитому уравнению Альберта Эйнштейна E = mc2, масса и энергия эквивалентны, поэтому области Вселенной с небольшим избытком энергии эволюционировали в области с небольшим избытком массы. А поскольку гравитационные силы обусловлены массой, то в этих областях гравитация была несколько сильнее, чем в тех, где было меньше энергии когда Вселенная только родилась. На протяжении миллиардов лет гравитация усиливала этот эффект, и регионы с небольшим избытком массы собирали массу из регионов, которые развивались с небольшим дефицитом массы. Результатом этих процессов является наблюдаемая сегодня Вселенная.

Хотите всегда быть в курсе последних научных открытий в области космоса, физики и астрономии? подписывайтесь на наш новостной канал в Telegram чтобы не пропустить ничего интересного!

Всем во Вселенной руководит гравитация?

Чтобы понять каким было распределение энергии во Вселенной вскоре после Большого взрыва, астрономы обратились к данным, полученным с помощью последних наблюдений, приняв во внимание почти четырнадцать миллиардов лет гравитационных взаимодействий. Международной группе исследователей удалось разработать метод, позволяющий понять влияние гравитации и определить распределение массы и энергии в ранней Вселенной.

В ходе работы, опубликованной в журнале Physical Review D, был использован суперкомпьютер в Национальной астрономической обсерватории Японии для моделирования 4000 вселенных, каждая из которых имеет немного различную конфигурацию массы и энергии. Подобные симуляции позволяют эффективно воздействовать на массу каждой моделируемой вселенной четырнадцатью миллиардами лет гравитации. Затем исследователи разработали алгоритмы, которые могли бы надежно моделировать современные измерения и определять начальные условия моделируемой Вселенной.

Чтобы понять какой была Вселенная в первые пол секунды после Большого взрыва, ученые прибегли к компьютерному моделированию.

Как отмечает Forbes, подобные методы применялись в прошлом, чтобы понять, как галактики собираются в местные и локальные группы. Однако новое исследование заслуживает внимания, так как алгоритмы «удаления гравитации» не только работают во Вселенной в целом, но и, по-видимому, способны устранить эффекты, вызванные космической инфляцией периодом в истории Вселенной, когда она расширялась со скоростью быстрее света в течение крошечной доли секунды.

Читайте также: Почему наше понимание Вселенной необходимо пересмотреть

Инфляционная модель Вселенной является ключевым компонентом современного понимания астрономами истории Вселенной. Теория инфляции не только объясняет наблюдаемую однородность Вселенной в самых больших масштабах, но и объясняет, почему геометрия Вселенной это то, что мы видим. Исследовательская группа еще не применила свои алгоритмы гравитационного удаления к данным, описывающим Вселенную, в которой мы живем, однако соответствующие данные уже были записаны другими исследовательскими группами.

Всего несколько лет назад казалось, что теория струн этоновая теория всего. Но сегодня струнная вселенная порождает больше вопросов, чем ответов

Теория струн призвана объединить все наши знания о Вселеной и объяснить ее. Когда она появилась, то буквально очаровывала своей кажущейся простотой и лаконичностью, объединяя то, что раньше казалось невозможным. Однако с течением времени стало понятно, что эта красивая теория только кажется простой и, к великому сожалению многих исследователей, порождает куда больше вопросов, чем ответов. Эта теория описывает одномерные, вибрирующие волокнистые объекты, называемые «струнами», которые распространяются в пространстве-времени и взаимодействуют друг с другом. Несмотря на то, что сегодня популярностью среди физиков пользуются другие теории, ученые постепенно, кусочек за кусочком, продолжают открывать и расшифровывать фундаментальные струны физической Вселенной с помощью математических моделей. Так, согласно результатам нового исследования, математики из университета штата Юта обнаружили новое доказательства теории струн.

В теории струн мироздание похоже на невероятно малые, вибрирующие нити энергии, способные извиваться, растягиваться и сжиматься. Физики-теоретики считают, что все сущее состоит из струн, однако проверить это экспериментальными методами до сих пор никому не удалось.

Струны Вселенной

Искусно сочетая в себе идеи квантовой механики и общей теории относительности (ОТО), струнная теория, как полагают физики, должна построить будущую теорию гравитации. Однако сегодня ученые все больше критикуют теорию струн и все реже уделяют ей внимание из-за огромного количества вопросов, которые она порождает. Однако согласно результатам нового исследования, опубликованного в журнале Letters in Mathematical Physics, теория струн все же, имеет право на существование.

Математики из университета штата Юта и Сент-Луисского университета опубликовали результаты математических расчетов о двух ветвях теории струн. В ходе работы исследователи изучили специальное семейство компактных K3-поверхностей связанных комплексных двумерных поверхностей. Они представляют собой важные геометрические инструменты для понимания симметрий физических теорий.

Пример поперечного сечения поверхности K3 в 3-х мерном пространстве, используемой математиками для изучения струнных двойственностей между F-теорией и гетеротической теорией в восьми измерениях.

Напомним, что одной из важных особенностей теории струн является то, что она требует дополнительных измерений пространства-времени для математической согласованности. Однако далеко не каждый способ обработки этих дополнительных измерений, также называемый «компактификацией», дает модель с правильными свойствами для описания природы. Для так называемой восьмимерной компактификации модели теории струн, называемой F-теорией, дополнительные измерения должны иметь форму поверхности K3.

В новой работе исследователи рассматривали двойственность двух видов теории струн F-теории и гетеротической в восьми измерениях.

Теории струн быть

Команда нашла четыре уникальных способа разрезать поверхности K3 особенно полезным способом, с помощью якобианских эллиптических расслоений комплексов из нескольких волокон, по форме напоминающих батон или бублик. Исследователи построили явные уравнения для каждого из этих расслоений и показали, что концепции теории струн в реальном физическом мире имеют право на существование.

Пример К3 поверхности

«Вы можете думать об этом семействе поверхностей как о буханке хлеба, а о каждой фибрации как о «ломтике» этой буханки», пишут исследователи. Изучая последовательность «ломтиков», мы можем визуализировать и лучше понять всю буханку. По мнению авторов статьи, важной частью этого исследования является выявление определенных геометрических строительных блоков, называемых «делителями», внутри каждой поверхности K3.

Вам будет интересно: Восход и закат теории струн

Часы кропотливой работы, в результате позволили математикам доказать теоремы каждого из четырех расслоений, а затем протолкнуть каждую теорему через сложные алгебраические формулы. Издание SciTechDaily приводит слова авторов исследования о том, что для последней части этого процесса ученые использовали программное обеспечение Maple и специализированный пакет дифференциальной геометрии, который оптимизировал вычислительные усилия.

Наша Вселенная очень странная и возможно состоит из струн

Отметим, что начиная с 1980-х гг., теория струн породила целых пять собственных версий. И хотя каждая из них построена на струнах и дополнительных измерениях (все пять версий объединены в общую теорию суперструн, о чем подробно писал мой коллега Илья Хель), в деталях эти версии довольно сильно расходились.

Еще больше увлекательных статей о нашей удивительной Вселенной читайте на нашем канале в Яндекс.Дзен. Там регулярно выходят статьи, которых нет на сайте.

Парадокс заключается в том, что все пять версий на сегодняшний день можно назвать одинаково верными. Однако доказать наличие струн экспериментальным путем так никому и не удалось. И все же, несмотря на весь скептицизм и критику теории струн, новая работа доказывает ее право на существование. Таким образом, нельзя исключать теорию струн из списка потенциальных кндидатов Теории Всего универсальной теории, объединяющей все наши знания о мире и Вселенной.

Перед вами список землеподобных планет, которые находятся в зоне обитаемости своих звезд. Недавно астрономы пришли к выводу, что наши радиосигналы достигли 75 звездных систем. Так что вполне возможно, нас кто-то слышит

Одним из моих любимых мультипликационных персонажей является Люррр правитель планеты Омикрон Персей 8 из уже культовой Футурамы. И хотя выглядит он не самым привлекательным образом, его супруга явно находит его симпатичным. Но речь не об этом, в конце концов мы с вами собрались не обсуждать внешность вымышленных инопланетных персонажей (хотя тема довольно занятная). Люррр в этой истории интересен тем, что больше всего на свете любитсмотреть земные телесериалы. Но так как Омикрон Персей 8 находится от Земли на расстоянии 1000 световых лет, телесигнал достиг их планеты когда земляне дружно отпраздновали трехтысячный год. Любимым же шоу инопланетного правителя оказался сериал 1990-х «Одинокая женщина адвокат» (у нее, кстати, самая короткая юбка в мире), но вещание передачи было прервано из-за пролитого на пульты управления пива. Что и послужило причиной вторжения омикронцев на нашу планету в 3000 году. Классный сюжет, правда? Но если говорить серьезно, то может ли нечто хотя бы отдаленно похожее на сюжет Футурамы произойти на самом деле? Ведь наша планета и правда вещает в открытый космос, причем уже более ста лет. К тому же, результаты нового исследования показали, что наши радиосигналы достигли 75 звездных систем. И кто знает какие телешоу могут понравится тамошним обитателям.

Нас кто-нибудь слышит?

Оглушительная космическая тишина наряду с расстояниями, представить которые мы не в силах, могут заставить любого мечтателя загрустить. Но новейшие открытия, сделанные с помощью мощнейших инструментов, напротив, воодушевляют. Ведь даже если нас и другую разумную цивилизацию разделяют сотни и миллионы световых лет, мы по-прежнему можем общаться. И для этого общения нет необходимости знать друг друга в лицо.

Если в наблюдаемой Вселенной есть или когда-то существовала разумная жизнь, она наверняка оставила что-то после себя, как это сделали мы, запустив в 1977 году космические аппараты «Вояджер» и «Пионер». Прямо сейчас они рассекают межзвездное пространство, являясь единственным материальным свидетельством того, что мы существуем. Или существовали в зависимости от того, кто и когда найдет наше послание.

Пластинки Вояджеров несут на себе не только научную информацию о человеческой цивилизации, но и нашу музыку, изображения и приветствия на 55 языках.

Больше по теме: В поисках межзвездных памятников или что останется после нас?

Но даже если никто никогда не обнаружит пластинки Вояджеров и Пионеров (или обнаружит, но не сможет расшифровать), они не единственное, что может рассказать обитателям иных миров о нашей цивилизации. Помните еще одно послание, которое астрономы отправили из ныне не существующей обсерватории Аресибо? Построенный в 1963 году, телескоп Аресибо использовался для исследований в области радиоастрономии, физики атмосферы и радиолокационных наблюдений объектов Солнечной системы.

Напомним, что радиосигнал был отправлен 16 ноября 1974 года в направлении шарового звездного скопления в созвездии Геркулеса M13 (Messier 13), что расположилось на расстоянии 25000 световых лет от Земли. И, как, вероятно, уже догадались наши постоянные читатели, авторами зашифрованного послания стали астрономы Фрэнк Дрейк и Карл Саган.

Радиосигнал длился 169 секунд, а длина волны составила 12,6 см. Послание Аресибо состоит из 1679 цифр и начинается с перечисления чисел от одного до десяти в двоичной системе. Сразу после следуют числа протонов в атомах азота, углерода, водорода, кислорода и фосфора основных элементов углеродной жизни. Третья часть послания описывает строительные блоки ДНК нуклеотиды, а четвертая часть спираль ДНК.

Мы отправили в космос множество сигналов и кто-нибудь, возможно, нас услышал.

Так что если в звездном скоплении М13 есть разумная жизнь, они уже очень скоро узнают о нашем существовании. Необходимо, однако, отметить, что сегодня М13 не находится в том же месте, что и в 1974 году, из-за орбиты скопления вокруг центра Млечного Пути. Но так как собственное движение М13 невелико, сообщение должно благополучно достигнуть адресата.

Хотите всегда быть в курсе последних новостей из мира науки и высоких технологий? Читайте нас на платформе Пульс от Mail.ru, чтобы не пропустить ничего интересного!

В каких звездных системах нас услышат?

Астрономы уже давно пытаются понять насколько далеко распространяются наши радиосигналы как те, что мы отправляем намеренно в направлении определенных созвездий, так и те, что транслируются по радио и телевидению. Недавно астрономы из Корнельского университета вычислили размер сферы, которую наши радиосигналы охватили с тех пор, как покинули Землю, а также сосчитали звезды, которые находятся внутри нее. Полученные результаты показали, что потенциальные обитатели далеких миров должны быть в состоянии видеть Землю, проходящую мимо Солнца.

Более того, авторы научной работы, опубликованной на сервере препринтов airxiv (а значит не прошедшей экспертную оценку), составили новую 3D-карту галактики, на которой показаны звезды, которых достигли наши радиосигналы и которые могут в ответ видеть и слышать нас.

Вряд ли столько пространства пропадает впустую вы только посмотрите, сколько созвездий!

Читайте также: Потеря для науки разрушен телескоп, с помощью которого ученые искали инопланетян

Новая звездная карта

Как отмечают авторы нового исследования, их работа стала возможной благодаря каталогу Gaia новой 3D-карте нашей галактики, показывающей расстояние и движение более 100 миллионов звезд. Данные получены с космического аппарата Gaia Европейского космического агентства, который был запущен в 2013 году и отображает положение и движение около 1 миллиарда астрономических объектов.

Полученная карта дает астрономам совершенно новый способ изучения нашей галактической среды. Поскольку Gaia измеряет, как звезды движутся относительно друг друга, исследователи могут определить, как долго мы были видны их обитателям. По мнению астрономов, 75 звездных систем, которые могут видеть нас или скоро увидят, находятся в пределах сферы в 100 световых лет. Астрономы уже наблюдали экзопланеты, вращающиеся вокруг четырех из них.

Карта распространения радиоволн исходящих от Земли

Эти системы, как правило, хорошо изучены. Так, звездная система Ross128 является 13-й по близости к Солнцу и второй по близости с транзитной экзопланетой размером с Землю. А еще есть звездная система Траппист-1 с семью планетами размером с Землю, четыре из которых четыре расположились в обитаемой зоне. Ну а пока вы читаете эту статью, наши сигналы продолжают бороздить близлежащий космос.

Это интересно: Стоит ли искать инопланетную жизнь?

Как пишет издание Discover Magazine, авторы нового исследования также выбирают звездные системы, которые будут принимать наши сигналы в ближайшие 200 лет или около того, и также смогут нас видеть. «По меньшей мере 1715 звезд в пределах 326 световых лет находятся в правильном положении, чтобы обнаружить жизнь на транзитной Земле со времен ранней человеческой цивилизации, и еще 319 звезд войдут в эту особую точку обзора в ближайшие 5000 лет», отмечают астрономы.

Скалистые экзопланеты

Согласно имеющимся данным, по крайней мере у 25 процентов звезд имеются скалистые экзопланеты. Таким образом, в этой популяции должно быть по крайней мере 508 скалистых планет с хорошим видом на Землю. «Ограничение выбора расстоянием, пройденным радиоволнами от Земли — около 100 световых лет-приводит к примерно 29 потенциально обитаемым мирам, которые могли видеть прохождение Земли, а также обнаруживать радиоволны с нашей планеты», пишут авторы нового исследования.

Конечно, возможность существования жизни в этих мирах совершенно неизвестна. Но следующее поколение космических телескопов должно позволить астрономам изучить эти миры более подробно, определить состав их атмосферы и, возможно, увидеть континенты и океаны.

Правитель планеты Омикрон Персей 8 за своим любимым занятием.

Не пропустите: NASA отправило в космос карту, по которой инопланетяне смогут найти путь к Земле

А вот для аналогично оснащенных инопланетных глаз Земля уже давно выглядит интересной мишенью. Жизнь впервые появилась здесь около 4 миллиардов лет назад, в конечном итоге придав нашей атмосфере богатое содержание кислорода и других биомаркеров, таких как метан. Если инопланетные астрономы обнаружат подобные условия в других местах, это вызовет у них интерес. А еще может быть так, что кто-то прямо как Люррр из «Футурамы» каждый вечер слушает Bohemian Rapsody или бесчисленные радиопередачи, что нарушают молчание бескрайнего космоса.

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

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

Многомировая интерпретация квантовой механики

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Квантовая механика Мультивселенной

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

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

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

Читайте также: Тайны квантовой механики что такое квантовая запутанность?

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

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

Волновая функция квантовых состояний

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

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

Интерпретация Эверетта

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

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

Хью Эверетт. Изображение: TASS Наука

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

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

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

Разыскивается кот Шредингера! Живым или мертвым!

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

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

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

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

Выводы

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

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

Законы взаимодействия частиц кардинально отличаются от законов видимого мира

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

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

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

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

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

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

Что такое «кристаллы времени»?

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

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

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

Изображение и перевод источник

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

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

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

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

Кристаллы Вильчека предлагают совершенно новый взгляд на эти объекты

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

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

Немного квантовой механики

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

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

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

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

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

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

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

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

Кристаллы времени и квантовые компьютеры

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

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

Кристаллы времени и квантовые компьютеры могут изменить мир

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

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

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

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

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

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

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

Как ученые создали кристаллы времени

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

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

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

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

Физика стремительно развивается, особенно квантовая механика

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

Погружение в квантовый мир

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

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

Современные квантовые технологии поражают воображение

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

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

Становление квантовой механики

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

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

Физики впервые связали два разных квантовых объекта

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

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

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

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

Квантовая запутанность

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

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

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

Квантовая механика один из важнейших и наиболее сложных разделов физики

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

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

Как связать два квантовой-запутанных объекта?

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

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

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

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

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

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

Появление новых квантовых технологий

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

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

Исследователям удалось добиться невероятных результатов.

Это интересно: Почему квантовая физика сродни магии?

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

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

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

Кто знает, к чему приведут новейшие открытия

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

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

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

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

Квантовые компьютеры технологии будущего

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

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

Поговорим о кубитах

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

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

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

Квантовый компьютер работает на вероятностном принципе.

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

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

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

Технологии будущего

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

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

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

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

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

Как собрать квантовый компьютер?

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

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

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

Квантовые компьютеры сегодня очень чувствительны

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

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

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

Технологии будущего уже здесь, осталось немного подождать

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

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

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

Теория зеркальной вселенной вновь набирает популярность среди космологов

Сегодня теория множественности миров является частью массовой культуры и постоянно присутствует в фильмах и сериалах. При этом Мультивселенная не выдумка фантастов в ее основе лежат научные теории, описывающие устройство нашего мира. Наиболее популярной является теория инфляции, согласно которой Вселенная начала расширяться после Большого взрыва, а ее свойства объясняет структура и распределение галактик. Профессор Стэндфордского университета Андрей Линде является сторонником теории Мультиверса. Он отмечает, что наше понимание реальности неполное, а существование параллельных вселенных невозможно подтвердить экспериментально (по крайней мере пока). Но что, если посмотреть на Вселенную иначе, допустив существование всего одной альтернативной реальности так называемой зеркальной Вселенной? Исследователи полагают, что с ее помощью можно разрешить кризис космологии. Но как? Давайте разбираться!

Теоретическая физика достигла таких высот, что (мы) можем рассчитать даже то, что невозможно себе представить, Л. Д. Ландау

Зеркальные нейтрино

О том что Вселенная расширяется с ускорением стало известно в конце 1990-х годов и привело к пересмотру физических законов, объясняющих устройство Вселенной. Появление гипотетической темной энергии, равномерно заполняющей пространство и отталкивающей массивные тела, призвано объяснить быстрое расширения Вселенной, однако ее существование не доказано. Картину дополняет таинственная темная материя, которая не взаимодействует с электромагнитным излучением и проявляет себя с помощью гравитационного воздействия на наблюдаемые объекты. Но при чем здесь зеркальная вселенная?

Ответ напрашивается сам собой теория зеркальной вселенной предполагает красивое и простое решение сложных проблем. В ее основе лежит существование гипотетических частиц, так называемых зеркальных нейтрино, поиски которых ведутся на протяжении многих лет но так и не увенчались успехом.

Некоторые исследователи считают, что зеркальные нейтроны могут являться кандидатами на составляющую темной материи.

Больше по теме: Возможно существует параллельная Вселенная, время в которой идет вспять

В 2008 году исследователи из Петербургского института ядерной физики (ПИЯФ РАН) рассмотрели гипотезы зарождения и строения Вселенной на уровне элементарных частиц. Большое значение имела продолжительность жизни нейтрона нестабильной элементарной частицы, лишенной электрического заряда.Звучит непонятно, так что попробуем внести ясность: ученые хотели понять, как долго нейтрон может существовать вне атомного ядра.

Проведенные измерения были точными и соответствовали Стандартной модели, описывающее электромагнитное, слабое и сильное взаимодействие всех элементарных частиц, позволяя ученым понять как образуется материя во Вселенной и почему срок жизни нейтрона важен для Стандартной модели.

По словам доктора физико-математических наук Анатолия Сереброва, «полученное в ходе исследования значение времени жизни нейтрона лучше описывает процесс первичного нуклеосинтеза при формировании Вселенной» (под нуклеосинтезом ученые понимают природный процесс образования ядер химических элементов тяжелее водорода).

ХХ век позволил нам заглянуть внутрь самого мироздания.

Серебров также озвучил смелое предположение о том, что обычные нейтроны могут переходить в другую вселенную, превращаясь в зеркальные нейтроны. Выглядит этот процесс так кажется, что частицы просто исчезли в ходе эксперимента.

В 2018 году физики из Национальной лаборатории Ок-Ридж (США) вернулись к предположению Сереброва и пришли к такому же выводу. Если зеркальные нейтроны действительно существуют, то отправляются в зеркальную вселенную, полностью отделенную от нашей и с собственными законами физики.

Интересный факт
Зеркальные нейтроны часто называют стерильными из-за их неспособности участвовать в большинстве взаимодействий.

Современная физическая теория допускает существование зеркальной вселенной, а ее обитателями могут быть зеркальные атомы и даже зеркальные планеты и звезды (но не зеркальные версии нас с вами, увы). В совокупности эти гипотетические частицы могут образовать целый теневой мир, такой же реальный как наш, но практически полностью от нас отрезанный.

Если в будущем мы сможем обнаружить хотя бы одно зеркальные нейтрино, это докажет, что видимая Вселенная лишь половина того, что существует, а известные законы физики половина гораздо более широкого набора правил, рассказали исследователи в интервью NBC News.

Зеркальная вселенная

Сегодня теория зеркальной вселенной привлекает внимание ученых из-за своей способности объяснить причины ее ускоряющегося расширения. Это простое и элегантное решение также объясняет наблюдаемое несоответствие между материей и антиматерией (об этом чуть позже) и может положить конец кризису космологии.

Так как космология охватывает всю вселенную от рождения до смерти, такие понятия как темная материя, темная энергия и Мультивселенная всерьез рассматривается уважаемыми учеными.

Постоянная Хаббла число, которое космологи используют для измерения расширения Вселенной. Свое название постоянная получила в честь астронома Эдвина Хаббла, который впервые измерил ее в 1929 году.

Чтобы понять верна ли зеркальная теория, физики из Университета Нью-Мексико и Калифорнийского университета создали несколько математических моделей, которые соответствовали наблюдаемым темпам расширения Вселенной. Полученные в ходе работы результаты показали, что только одна модель не нарушает законы физики и объясняет несоответствия постоянной Хаббла. И это модель зеркальной вселенной.

Отметим, что с математической точки зрения эта концепция является решением давно наблюдаемой проблемы. Как объясняют авторы работы, опубликованной в журнале Physics Review Letters, дальнейшее построение модели может раскрыть многие тайны Вселенной.

А вы знаете сколько видов Мультивселенной существует и в какой из них находимся мы? Ответ здесь, не пропустите!

Вселенная из антиматерии

Теперь обратимся к еще одному варианту решения космологических и физических проблем концепции антиматерии. Считается, что она объясняет причину существования материи, которой в нашей Вселенной быть не должно. Основная идея заключается в том, что у каждой частицы есть пара, следовательно, у материи в нашей вселенной есть двойник из антиматерии (если говорить совсем простыми словами).

У нашей Вселенной может быть зеркальный близнец, Антивселенная.

Несмотря на то, что эта идея давно потеряла популярность (по разным причинам), физики рассматривают антивселенную в качестве возможного решения целого ряда проблем, включая постоянную Хаббла. Объединяет все эти теории предположение о том, что наблюдаемые пространство и время не единственная реальность.

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

Очень много вселенных

Так как доказать существование зеркальной вселенной или мультивселенной ученые не в силах, данная область исследований относится к теоретической физике. Так, в 1957 году физик Хью Эверетт предложил одну из наиболее популярных на сегодняшний день теорий многомировую интерпретацию квантовой механики, которая предсказывает наличие ветвящихся временных линий или альтернативных реальностей.

Интерпретация Эверетта также математически описывает поведение материи, о чем я рассказывала ранее и является одной из наиболее признанных теорий альтернативных вселенных. Подход Эверетта основан на инфляционной модели Вселенной, с помощью которой можно объяснить многие наблюдаемые свойства.

Сегодня мы видим лишь малую часть Вселенной

Поначалу теория воспринималась как научная фантастика, однако со временем смогла объяснить множество особенностей нашего мира и люди стали относиться к ней серьезно, рассказывает Линде. Кстати, если вы хотите больше узнать о Мультивселенной и ее научной составляющей, вам сюда (мы старались:)

Итак, какие выводы можно сделать о зеркальной вселенной и бесконечном множестве миров? Увы, но на сегодняшний день все существующие теории недоказуемы. Это означает, что нам нужны новые, лучшие теории для объяснения свойств наблюдаемой Вселенной. Но даже если правда навсегда останется тайной, у нас как минимум есть воображение, наука и бесчисленное множество вероятностей, размышления о которых развивает мышление. Согласны?

Последние комментарии