Физика

Дорогая, я уменьшил мотор!

В 1959 году Ричард Фейнман в знаменитой речи "Внизу много места" предложил тысячу долларов тому, кто создаст работающий электрический мотор размером 1/64 кубического дюйма (~0,062 мм³). Спустя год в его кабинет вошел незнакомец с коробкой в руках.

Это был Билл Маклеллан, выпускник Калифорнийского технологического 1950 года, работавший в промышленности над гальванометрами.

"Большинство техников по гальванометрам раньше были часовщиками, и я многому научился у них", — рассказывал изобретатель. Например, они придумали, как делать в несколько раз более тонкую проволоку, чем доступна в продаже, — прокатывая ее между двумя предметными стеклами микроскопа.

После пяти месяцев труда за миниатюрным токарным станком и примитивными инструментами — зубочисткой и тонкой кистью — Маклеллан собрал 13 отдельных компонентов в работающий мотор. К нему тянулись провода толщиной 1/80 миллиметра.

Билл отнес изобретение знаменитому физику. "Фейнман видел много чудаков, которые не понимали задачу. Когда я принес большую коробку, он сказал: 'О, вот еще один из них'. Но я открыл деревянную коробку, а там был микроскоп. Он удивился: 'Ого, никто другой не приносил микроскоп'".

"Я все настроил, — вспоминал Маклеллан, — и он немного поиграл с мотором". В итоге "Фейнман выписал чек и в сопроводительном письме указал, что устройство соответствует спецификациям".

Физик был немного огорчен — но не потому, что потерял деньги. "Дело в том, что это испытание не привело к открытию новых методов создания наномашин", — рассказывал Маклеллан. Правда, Фрейман сразу повеселел, когда изобретатель подарил ему мотор. Всего он сделал десять экземпляров, и все они вскоре были сломаны. Например, тот, что Маклеллан одолжил BBC для съемок, случайно раздавили линзой микроскопа при настройке фокуса.

Билл Маклеллан говорил, что его микромотор можно было бы "использовать для приведения в движение карусели в блошином цирке", и все же, это потрясающий технологический артефакт. Недавно автор канала Chronova Engineering на YouTube попытался воспроизвести эту конструкцию. Казалось бы, сегодня повторить этот подвиг должно быть легко, верно?

Вот только все детали невероятно малы. Диаметр вала ротора — 90 микрометров, а четыре катушки требуют намотки невероятно тонкой проволоки в масштабах, где стандартные методы производства неприменимы. Для этого требуется огромное терпение, творческий подход и лучший стереомикроскоп, какой только можно найти. Но даже с современной оптикой и материалами эта попытка удалась лишь частично (но видео все равно получилось захватывающим).

Кстати, второй вызов Фейнмана заключался в воспроизведении книжной страницы на площади в 25 000 раз меньше, чем при стандартной печати (в таком масштабе содержимое Энциклопедии Британника могло бы уместиться на головке булавки).

С этим заданием справился аспирант Том Ньюман в 1985 году — он написал первую страницу романа Чарльза Диккенса "Повесть о двух городах" в требуемом масштабе с помощью пучка электронов. Основной проблемой перед получением приза стал поиск страницы после написания: головка булавки оказалась огромным пустым пространством по сравнению с нанесенным на нее текстом.

Хотите знать больше? Подписывайтесь на Telegram.

Гравитация, электромагнитные волны и метрика Шварцшильда: связь через математическое описание

Введение

В данной статье рассматривается гипотеза о том, что метрика Шварцшильда описывает не столько само искривление пространства, сколько распределение энергии вдоль сферической поверхности, что напрямую связывает её с электромагнитными процессами. Также мы рассмотрим математическое описание электромагнитных волн и их связь с гравитацией.

Оригинал статьи расположен по ссылке https://dzen.ru/a/Z8A82-1BAm_UHk9J

Переменная скорость света и гравитационное красное смещение: новый взгляд на природу пространства

Оригинал на https://dzen.ru/a/Z7_Vv1xDUFapmR4H

Введение

Скорость света традиционно считается фундаментальной константой. В основе современной физики лежит постулат, согласно которому скорость света в вакууме одинакова для всех наблюдателей, независимо от их движения и движения источника света. Этот принцип заложен в основу Специальной теории относительности (СТО) и Общей теории относительности (ОТО), и его истинность никогда не подвергалась пересмотру. Однако есть несколько ключевых моментов, которые позволяют поставить этот постулат под вопрос.

В данной статье мы рассмотрим, на каких основаниях был введён постулат о постоянстве скорости света, какие условия должны выполняться, чтобы он оставался неизменным, и какие наблюдаемые явления могут указывать на его ограниченность. В частности, мы покажем, что гравитационное красное смещение можно рассматривать как подтверждение того, что скорость света не абсолютна, а зависит от плотности энергии в пространстве.

1. Постулат о постоянстве скорости света

В Специальной теории относительности скорость света вводится как аксиома, без необходимости её доказательства. Она формулируется следующим образом:

Скорость света в вакууме одинакова для всех наблюдателей, независимо от их движения и движения источника света.

Этот постулат был принят после эксперимента Майкельсона-Морли (1887), который не выявил изменений скорости света при движении Земли. Это позволило Эйнштейну отказаться от концепции эфира и принять скорость света как абсолютную константу.

Однако важно понимать, что СТО и ОТО работают в предположении идеального вакуума, где отсутствуют любые материальные или энергетические влияния на свет.

В эксперименте Майкельсона-Морли 1887 года измеряли скорость света в разных горизонтальных направлениях, но не учитывали возможное изменение скорости света при изменении силы гравитации. Их установка находилась на поверхности Земли, и сравнение происходило только в одной плоскости.

Если бы эфир существовал, его эффект ожидался именно в горизонтальном направлении из-за движения Земли через него. Однако этот эксперимент не мог проверить возможное влияние гравитации на скорость света, поскольку он не предусматривал таких измерений. Важно отметить, что даже в современных исследованиях этот аспект остается малоизученным, хотя влияние гравитации на частоту фотонов хорошо задокументировано.

Этот момент открывает важный вопрос: может ли скорость света изменяться в зависимости от изменения силы гравитации? Здесь речь не идёт о возврате к концепции эфира, а о рассмотрении влияния изменений энергии пространства на распространение электромагнитных волн. Современные гипотезы о квантовой структуре вакуума, гравитационном потенциале и дополнительных измерениях могут привести к новым экспериментам в этом направлении. Если скорость света действительно зависит от силы гравитации, это могло бы указывать на существование новых фундаментальных закономерностей в устройстве пространства-времени.

Начну с извинений — я дурак и забыл, что «на пробу» поставил галку «арифметическое кодирование» в GIMP. А потом удивлялся, что картинка в камменты не грузится.

В общем, вот та самая «Kreosan-tier шаровая молния», которую я тут уже неоднократно поминал добрыми и не очень словами. Имеющие доступ к таким разрядникам — могут экспериментировать на здоровье ;)

Возможно, через неё можно и настоящую молнию пропустить — гроза, воздушный шарик куба на два и мокрая нейлоновая верёвка со вплетённой тоненькой металлической проволочкой… но я пас, я ещё хоть немного пожить хочу, да и соседи не оценят. Креосану — креосаново, жене кесаря — «кесарево» или как оно там. Шаговое напряжение в мокром грунте — не игрушки.

В случае, если именно этот повив будет давать эффект, а, допустим, при двойном встречно-параллельном он будет исчезать — можно считать, что ШМ в искусственных условиях получена с большей или меньшей точностью.

После этого можно запульнуть искусственной ШМ в несколько датчиков магнитного поля и оценить порядок величин, ну и прочие промеры токов-напряжений в летящем плазмоиде произвести. Но заранее готовиться к этому — смысла нет, сначала надо подтвердить независимым экспериментом сам факт. Сенсации в тот год не случилось, так что, может быть, автор публикации в «НиЖ» сам себя обманул где-то.

А вот после этого, зная примерно, что нужно для хорошей жизни здорового счастливого покемона стабильного плазмоида — можно с новыми силами браться за тот злосчастный реактивный двигатель. Возможно, за это время его автор всё-таки сподобится сунуть в факел сначала пару электродов, чтобы посмотреть наличие разности потенциалов между разными частями плазмы, а потом — обычную галогенку на 12 вольт, поскольку её нить из-за характерной формы (форма прямой спирали без поддержек) прекрасно уловит сильные магнитные поля при малейшем движении.

Даже если двигатель окажется туфтой, по крайней мере, у нас появится возможность вместо китайских фейерверков на НГ запускать настоящие шаровые молнии! Вот только соседи не оценят этого ещё больше :-D Ладно, кончаю шутить — физикам предоставляется трибуна в камментах, можете продолжать буйство, начатое под статьёй о самом движке ;) с удовольствием почитаю, кто что скажет про притащенный мной артефакт, да и не только про него.

Физический взгляд на восприятие и внимание - аналогия с волновыми процессами и дифракцией.

1. Человек как электромагнитный генератор

   • Наше внимание и мысли можно представить в виде электромагнитных волн.

   • Мы генерируем "свет" (мысли) определённой частоты, который определяет наш путь восприятия реальности.

2. Внимание как волновой процесс

   • Восприятие можно сравнить с дифракцией света: мы видим только те события, которые соответствуют нашей частоте.

   • Чем шире наш спектр восприятия, тем больше информации мы способны обработать.

   • Интерференция мыслей и убеждений формирует картину окружающего мира.

3. Правила как дифракционная решётка восприятия

   • Подобно тому, как дифракционная решётка разлагает свет на спектр, наши убеждения формируют структуру восприятия.

   • Жёсткие догмы и ограничения сужают спектр доступной информации.

   • Осознанный контроль над правилами даёт возможность расширить границы восприятия.

4. Изменение частоты восприятия через осознание

   • Человек может "настроить" свою частоту, меняя восприятие и реагируя иначе на внешние события.

   • Осознание гибкости правил позволяет адаптироваться к новой информации, повышая чувствительность к изменениям мира.

5. Посттравматический рост и квантовая трансформация личности

   • Экстремальные ситуации могут вызвать резкий скачок восприятия, подобно резонансному изменению частоты колебаний.

   • Посттравматический рост можно рассматривать как переход на новый уровень когнитивных возможностей.

   • Чем сильнее стрессовая перегрузка, тем выше вероятность радикального изменения восприятия и перераспределения энергии внимания.

Философский взгляд — о восприятии, внимании и свободе выбора.

1. Человек – активный творец своей реальности

   • Мы не просто воспринимаем мир, а формируем его в соответствии с нашими внутренними установками.

   • Наше внимание определяет, что именно мы замечаем и чему придаём значение.

   • Мы генерируем "свет" (мысли) определённой частоты, что задаёт нам направление движения в жизни.

2. Внимание как инструмент восприятия

   • Наши убеждения и ценности определяют, какой спектр реальности мы видим.

   • Мы замечаем только те события или объекты, которые соответствуют нашей внутренней частоте восприятия.

   • Чем шире спектр нашего восприятия, тем больше возможностей мы способны осознать и использовать.

3. Правила как структура восприятия

   • Правила – это не жёсткие ограничения, а своего рода "линзы", через которые мы видим мир.

   • Их можно сравнить с дифракционной решёткой: они раскладывают нашу реальность на определённые категории восприятия.

   • Человек должен осознавать, какие правила ему подходят, а какие ограничивают его развитие.

4. Осознание и свобода выбора

   • Принятие того, что правила изменяемы, даёт человеку возможность осмысленного выбора.

   • Осознанность – это способность корректировать свои убеждения, а не слепо следовать заложенным с детства нормам.

   • Освобождение от догм открывает новые горизонты познания и личностного роста.

5. Посттравматический рост как механизм трансформации

   • Переживание кризисов и экстремальных ситуаций может привести к глубокой трансформации личности.

   • Посттравматический рост проявляется в:

     • Изменении приоритетов: осознание подлинных ценностей.

     • Углублении межличностных отношений: усиление эмпатии и открытости.

     • Развитии внутренней силы: повышение устойчивости перед вызовами жизни.

   • Часто страх служит катализатором изменений: он возникает, когда внешние обстоятельства не совпадают с нашими внутренними убеждениями.

   • Осознание гибкости правил и их относительности позволяет человеку преодолеть страх и выйти на новый уровень восприятия.

Как сказал Пифагор: "Не гонись за счастьем: оно всегда внутри тебя."

Время как измерение: переосмысление фундаментальных величин

Введение

Традиционно время рассматривается как четвёртое измерение наряду с пространственными координатами. Однако его природа остаётся предметом дискуссий. В данной статье предлагается альтернативный взгляд, в котором измерение должно описывать определённую физическую характеристику. В таком случае остаются три фундаментальных измерения: пространство, время и масса.

1. Время как характеристика процесса

Время – это не просто последовательность событий, а само создание волны. Волна и есть время, волна и есть размер. Волна – это размер во времени. В самой волне также заложена и третья характеристика – изменение энергии, плотность энергии. Из понятия волны следуют три ключевые характеристики: пространство, время и масса (плотность энергии), которые неразрывно связаны через закон сохранения энергии. Эти три характеристики являются фундаментальными, так как они непосредственно связаны с самим процессом существования волны. Волна, распространяясь, создаёт размерность, изменяет плотность энергии и определяет временную характеристику процесса.

При этом распространение волны вдоль сферы, хоть и находится в пространстве, не принадлежит ему полностью. Это создаёт понятие измерения массы. Масса — это не отдельное свойство, а результат взаимодействия волны с пространством. В этом заключается принцип неопределённости Гейзенберга: чем точнее определяется одно из свойств волны (например, её положение), тем менее определённым становится другое свойство (импульс). Это ещё раз подчёркивает, что время, масса и пространство являются взаимосвязанными характеристиками единого процесса.

2. Математическое обоснование измерения массы через π

Рассмотрим распространение волны вдоль сферы. Любые расчёты, связанные с окружностью или сферой, будь то длина окружности, площадь сферы или объём шара, всегда содержат число π. Это фундаментальная особенность геометрии волновых процессов, что делает невозможным точное описание изменений вдоль сферы только через пространственные координаты. Число π является иррациональным, а значит, невозможно выразить поведение волны вдоль сферы через конечное число значений в пространстве. Можно сколь угодно близко его получить, но ни когда точно.

Таким образом, измерение массы является независимой характеристикой, связанной с волновым процессом, но не принадлежащей пространству в классическом смысле. Это подтверждает, что масса — это не просто свойство объекта, а характеристика взаимодействия энергии в дополнительном измерении, что ведёт к выводу о существовании независимого магнитного измерения, связанного с плотностью энергии.

3. Взаимосвязь времени, массы и пространства

Если рассмотреть уравнения относительности, становится очевидным, что рост скорости сокращает размер объекта и увеличивает его массу. Это указывает на тесную связь между временем, пространством и массой. Масса влияет на течение времени, изменяя энергетический баланс пространства. Таким образом, время является не отдельным измерением, а одним из, непрерывно связанных между собой. Энергия перераспределяется между этими измерениями, оставаясь при этом постоянной. Это опять же ведёт к выполнению закона сохранения энергии.

4. Время как следствие взаимодействия энергетических уровней

Рождение материи и антиматерии сопровождается процессами перераспределения энергии. Чёрные дыры собирают материю, в то время как антиматерия стремится к разрежённым областям. В таком представлении время становится мерой перехода энергии между различными состояниями. Этот процесс теоретически обратим, что может означать возможность возврата к исходной точке.

Строение элементарных частиц: гипотеза стоячей волны энергии

Введение

Современная физика рассматривает элементарные частицы как точечные объекты с определёнными характеристиками, такими как масса, заряд и спин. Однако, если предположить, что частица — это не точка, а стоячая волна энергии в пространстве, можно получить новое объяснение многих физических явлений. Данная статья основана на гипотезе фундаментальной связи электромагнитной волны и массы, а также на концепции волны де Бройля (https://dzen.ru/a/Z7GBl8tL9DbB2x5L).

Стоячая волна как основа структуры

Если в пространстве может существовать волна энергии, например гравитационная волна вокруг массивного объекта, то логично предположить, что элементарные частицы также могут представлять собой такие волны, но в замкнутой форме. Стоячая волна создаёт стабильную структуру, удерживаясь в определённой области пространства. Такая модель объясняет, почему частицы обладают устойчивыми характеристиками и как происходит их взаимодействие.

Квантование как следствие волновой природы частиц

Квантование является естественным следствием того, что процесс образования частиц представляет собой волновой процесс. Любая волна имеет максимумы и минимумы плотности энергии относительно некоторого первоначального значения. Это накладывает ограничения на возможные состояния системы, что соответствует квантовой дискретности. Такой подход способен объяснить или примирить квантовую теорию и теорию относительности, поскольку обе теории можно рассматривать как описание различных аспектов одного и того же явления — взаимодействия энергии в пространстве.

Разница между материей и антиматерией

Материя и антиматерия отличаются не только знаком заряда, но и внутренним строением. Если представить элементарную частицу как стоячую волну, то в центре материи и антиматерии для заряженных частиц будут находиться различные энергетические состояния. У материи в центре возникает область повышенной плотности энергии, а у антиматерии — область с пониженной плотностью энергии в области пространства. Это может объяснять, почему материя и антиматерия аннигилируют при встрече, создавая чистую энергию. Материя по отношению к себе подобной будет проявлять силу гравитации, что позволит создавать макрообъекты. Антиматерия же будет проявлять по отношению к себе подобной явление антигравитации, что препятствует образованию крупных структур из антиматерии.

Влияние на пространство и происхождение гравитации

Если элементарная частица — это стоячая волна, то её существование изменяет плотность энергии окружающего пространства. Такое изменение может приводить к возникновению силы, которую мы воспринимаем как гравитацию. Масса тогда становится следствием концентрации энергии в данной области пространства. Это также объясняет, почему гравитация всегда притягательна: она связана с деформацией пространства в сторону области с высокой энергоплотностью.

Почему материя образует макрообъекты, а антиматерия — нет

Если материя создаёт в своей середине области высокой энергоплотности, то такие области могут притягиваться друг к другу, образуя макрообъекты, такие как звёзды и планеты. Антиматерия, в силу иной структуры (уменьшение энергоплотности в своем центре) своей стоячей волны, может отдаляться от материи при образовании макрообъектов. Это создаёт баланс распределения энергии в некоторой области, что начинает порождать частицы большего размера. Таким образом, макрообъекты материи могут формироваться, в то время как антиматерия остаётся рассеянной.

Microsoft создала первый в истории человечества квантовый чип на топопроводниках. Это фундаментальный прорыв в технике и физике.

Microsoft потратила 20 лет на исследования и создала новый класс материалов — топопроводники. Топопроводники создают новое состояние материи — не твёрдое, жидкое или газообразное, а топологическое. Топологические кубиты не ограничены законами термодинамики и электродинамики. С ними человечество сможет создать квантовый компьютер с миллионом кубитов — он сможет решать задачи, которые занимают тысячи лет даже на современных суперкомпьютерах. Это не просто исследование: у Microsoft уже есть рабочий чип на топопроводниках — Majorana 1.

Majorana 1 оснащён восемью топологическими кубитами. Компания планирует использовать его в исследованиях, которые в будущем позволят создать чип с 1 млн кубитов. Новый процессор производится Microsoft в США. Это стало возможным благодаря тому, что он выпускается в небольших объёмах. В компании считают, что квантовый чип появится в облаке Azure до 2030 года. Однако для этого чип должен иметь хотя бы несколько сотен кубитов.

Градиент плотности энергии и его влияние на распространение света

Введение

Основываясь на предположении, что волна де Бройля скорее всего является пространственной волной плотности энергии (Dzen), можно прийти к заключению, что пространство может иметь различную плотность энергии. Градиент плотности энергии в пространстве может быть ключевым фактором, определяющим траекторию света. Это может дать альтернативное объяснение некоторым наблюдаемым явлениям, таким как гравитационное линзирование и красное смещение.

1. Связь массы, энергии и длины волны

Исходя из наших рассуждений о массе покоя:

где:

• E2 — энергия объекта в покое,

• E1 — энергия при скорости света,

• λ1 — длина волны объекта при движении со скоростью света,

• h — постоянная Планка,

• c — скорость света.

Здесь масса покоя частицы зависит от длины волны при предельной скорости. Поскольку скорость света является максимальной для данной среды, это указывает на то, что плотность энергии пространства влияет на допустимый диапазон частот.

2. Влияние плотности энергии на частоты

В данном случае рассматривается именно взаимодействие пространственных волн энергии в пространстве. Так как волна де Бройля скорее всего и есть пространственная волна энергии, то логично предположить, что и само пространство способно в больших масштабах иметь разную плотность энергии. Например, сила гравитации или электромагнитная сила, всё это можно рассматривать как пространство с градиентом изменения плотности энергии в пространстве.

Чем выше плотность энергии среды, тем более высокочастотные волны могут в ней существовать. Однако есть граничные частоты, ограничивающие распространение волн. Если плотность энергии изменяется, это приводит к изменению диапазона допустимых частот и, соответственно, возможных скоростей распространения волн.

Если плотность среды определяет диапазон возможных частот (то есть минимальная и максимальная граница), тогда:

1. Частота ограничивает скорость — если для данной плотности есть допустимый диапазон частот, то и скорость распространения волны тоже будет ограничена.

2. Максимальная скорость в данной среде определяется её свойствами — в вакууме это скорость света c, но если вакуум сам обладает "плотностью", то скорость может меняться.

3. Взаимосвязь между плотностью и скоростью — если плотность среды увеличивается, то высокочастотные волны проходят лучше (это напоминает поведение звука в плотных средах, но здесь говорится о фундаментальном уровне). Возможно, это и есть намёк на то, что скорость света может быть переменной.

3. Дисперсия света и её физический смысл

Дисперсия — это зависимость скорости распространения волны от её частоты внутри одной среды. То есть, разные длины волн (частоты) распространяются с разной скоростью, но при этом частота излучения остаётся неизменной при переходе через границу. Меняется длина волны.

Если рассматривать дисперсию, то скорость распространения зависит от частоты, а это означает, что при достижении некоторой граничной частоты угол преломления может достигать 90° или даже больше.

Что это значит?

1. Граничная частота — это такая частота, при которой свет (или другая волна) уже не может распространяться в данной среде. Это похоже на полное внутреннее отражение, но на фундаментальном уровне.

2. Если угол преломления достигает 90°, это означает, что волна перестаёт распространяться дальше в данной среде и либо отражается, либо поглощается средой.

3. Граничная частота и структура пространства

   • Если представить, что вакуум сам является "средой" с переменной плотностью, то в разных областях пространства могут существовать разные граничные частоты.

   • Это могло бы объяснить, почему в одних условиях свет может распространяться, а в других — нет (например, вблизи чёрных дыр или в особых физических условиях).

Волна де Бройля как пространственная волна плотности энергии

Связь поперечной и продольной волн

1. В классической механике поперечные волны могут существовать только в упругой среде, где есть сдвиговые напряжения (например, в твёрдых телах).

2. Продольные волны существуют как в твёрдых телах, так и в жидкостях и газах. Они передают возмущение через сжатие и разрежение.

Если говорить о частице как о некоей волновой структуре в пространстве, то можно задать вопрос:

• Если у частицы есть волновая природа, то какая волна создаёт интерференционную картину — поперечная или продольная?

Что происходит в эксперименте с одной щелью?

• Когда частица проходит через щель, её волновая функция огибает препятствие и создаёт интерференционную картину.

• Это свойство характерно для всех волн, независимо от того, поперечные они или продольные.

Но если предположить, что де-Бройлевская волна по своей сути является продольной, это может объяснить:

1. Почему волновая функция подчиняется уравнению Шрёдингера, которое аналогично уравнению для акустических волн.

2. Почему частица испытывает волновые эффекты даже без наличия среды (что странно для обычной механики).

Всегда ли поперечная волна сопровождается продольной?

В механике — не всегда, но часто:

• Например, при распространении упругих волн в твёрдом теле продольные и поперечные компоненты могут сосуществовать.

• В случае деформации среды сжатие может вызывать перпендикулярные смещения, то есть продольная волна может индуцировать поперечную.

Как это можно проверить?

1. Посмотреть, как ведёт себя дифракция при изменении ширины щели. Если есть критическая ширина, при которой интерференция резко исчезает, это может намекать на связь с продольными эффектами.

2. Проверить поведение частиц в средах с разной плотностью. Если длина волны меняется, это может указывать на продольную природу.

3. Попробовать аналогичный эксперимент с акустическими волнами, чтобы увидеть схожесть.

Давайте предположим, что частицы движутся с продольной волной, а не просто "размазываются" как волновая функция. Если волна, связанная с частицей, является продольной, то длина волны де Бройля действительно может быть характеристикой её пространственного взаимодействия.

Связь с преломлением света и переходным излучением

Рассмотрим, как ведут себя фотоны при переходе между средами с разной плотностью. Известно, что при изменении среды длина волны света изменяется в соответствии с показателем преломления, хотя частота остаётся неизменной. Это явление подтверждает, что электромагнитная волна может менять свои пространственные характеристики в зависимости от условий среды, в которой она распространяется.

Если волны де Бройля действительно являются пространственными волнами энергии, то аналогичный эффект может проявляться и для массивных частиц. Однако, в отличие от фотонов, у заряженных частиц при переходе через границу сред наблюдается ещё один важный процесс — переходное излучение. Этот эффект возникает, когда заряженная частица проходит через границу двух сред с разными диэлектрическими свойствами, в результате чего часть её энергии испускается в виде электромагнитного излучения.

Это указывает на то, что частица не просто изменяет свою длину волны, но и может терять часть энергии в процессе перехода, аналогично тому, как фотоны изменяют свою длину волны при преломлении. Таким образом, переходное излучение может играть роль механизма, позволяющего массивным частицам изменять свою длину волны в зависимости от среды, подтверждая, что их волновая природа действительно связана с пространственными характеристиками энергии.

Этот факт ещё раз подчёркивает, что длина волны де Бройля является не просто математическим описанием, а реальной физической характеристикой, определяемой распределением энергии в пространстве.

Как это может быть связано с уравнением Шрёдингера?

Уравнение Шрёдингера для свободной частицы:

где u — смещение в среде, v — скорость распространения волны.

Теория плотности энергии

Рассматривается гипотеза о том, что масса элементарных частиц является следствием изменения плотности энергии в пространстве. Этот подход позволяет по-новому взглянуть на фундаментальные взаимодействия, объяснить аномалии, связанные с тёмной материей и энергией, неопределённость Гейзенберга, а также предложить альтернативу концепции искривления пространства-времени и полю Хиггса.

1. Масса как следствие плотности энергии

В классической физике масса рассматривается как фундаментальная характеристика вещества. Однако, если допустить, что масса является проявлением плотности энергии, то можно объяснить её происхождение без привлечения поля Хиггса. В этом случае масса заряженных частиц будет результатом равномерного изменения плотности энергии, а для нейтральных частиц этот процесс может иметь вихревую природу.

1.1. Связь массы и длины волны

Рассмотрим поведение массы в пределе скорости света. Существует прямая зависимость между длиной волны и массой. Если эта зависимость является фундаментальной, то изменение плотности энергии в пространстве определяет инерционные свойства частиц.

Используем релятивистское выражение для энергии: E = mc² и уравнение Планка для энергии фотона: E = hc / λ

Приравняв эти выражения, получаем:  mc²= hc / λ

Откуда следует: m = h / (λc)

Это уравнение показывает, что масса частицы связана с её длиной волны. Однако можно также выразить массу через отношение энергий при покое и при достижении скорости света. Пусть E1— энергия при покое, а E2 — энергия при движении со скоростью света. Тогда: m = (h / (cλ1)) x (E2 / E1)

Здесь энергия сокращается, и остаётся выражение массы только через постоянную Планка, скорость света и длину волны. Это усиливает понимание того, что масса является следствием плотности энергии, а не независимой характеристикой материи.

2. Тёмная материя и тёмная энергия как проявление плотности энергии

Тёмная материя и тёмная энергия представляют собой две из наиболее загадочных проблем современной физики. Если рассматривать Вселенную с точки зрения распределения плотности энергии, то можно предположить, что тёмная материя является следствием неоднородного распределения плотности энергии в разных измерениях. Это объясняет аномалии в движении галактик и реликтовое излучение как возможный эффект перераспределения энергии при достижении чёрных дыр.

3. Четыре фундаментальных взаимодействия через изменение плотности энергии

Если масса является следствием плотности энергии, то фундаментальные взаимодействия также могут быть объяснены через этот параметр:

·         Гравитация как градиент плотности энергии в масштабах галактик и Вселенной.

·         Электромагнитное взаимодействие как равномерное распределение энергии в заряженных частицах.

·         Сильное взаимодействие как удержание плотности энергии в ограниченном объёме.

·         Слабое взаимодействие как процесс перераспределения плотности энергии, что объясняет радиоактивный распад.

4. Альтернативный взгляд на искривление пространства

Если рассматривать Вселенную через плотность энергии, то понятие искривления пространства может быть заменено понятием градиента плотности энергии. Это устраняет необходимость в 4-мерной геометрии, делая модель более интуитивно понятной и применимой к различным масштабам.

5. Объяснение квантовых эффектов через плотность энергии

Принцип неопределённости Гейзенберга можно рассматривать как следствие колебаний плотности энергии на малых масштабах. В этом случае частица может быть описана либо как точечный объект с волновой функцией, либо как волна с внутренней структурой, что объясняет как квантование энергии, так и связь квантовой механики с теорией относительности.

6. Фрактальность Вселенной и рождение материи

Спиральные галактики демонстрируют структуру, которая может быть проявлением фрактальности распределения плотности энергии. Это позволяет предположить, что на разных масштабах могут действовать одни и те же законы, включая процессы рождения материи и антиматерии за счёт ускорения и торможения.

Мне известны два ответа на вопрос — «зачем филину перьевые уши». Первый — «для коммуникации». Второй — «для маскировки». Нисколько не сомневаясь в том, что они действительно выражают настроение, всё-таки хочется усомниться в том, что это их первичная функция, а не побочная (насчёт того, больше или меньше они позволяют сливаться с текстурой коры — тем более). А ещё — чтобы в сильный ветер иметь вид лихой и придурковатый, дабы разумением своим не смущать кипера.

Дело в том, что совы вообще и филины в частности — офигенные «сонары». Его не видно и не слышно, а он сидит и всё слышит. Даже то, что не видит (а видит он тоже на зависть всем нам, даже днём).

А среда-то движется. И скорость распространения звуковой волны «по ветру» и «против ветра» отличается на плюс-минус скорость этого самого ветра (нет, это не эффект Доплера, потому что источник и приёмник звука взаимно неподвижны. Частота не меняется, меняется только фаза за счёт «скорости доставки» волны от источника к приёмнику).

То есть без учёта скорости движения среды можно получить неточную оценку разности фаз между левым и правым ухом (настоящими, которые для слуха). 10 м/с относительно 330 м/с — вроде пустячок, но для той точности, с которой филин наводится на шуршание вкусной толстой крыски под снегом — это уже может быть критично. И, чтобы учесть эту скорость движения среды — надо иметь ещё два уха-флюгера, которые из перьев и на макушке. Шёлковые, пружинистые и умеренно парусные. И поднимать их повыше каждый раз, когда дует ветер — чтобы точно его измерить.

А вы что думаете по этому поводу? Проверить относительно нетрудно — подуйте филину на перьевые уши так, чтобы не задеть остального филина, и филин возьмёт неправильный курс на столь аппетитную для него крыску.

Новогодний марафон интеллектуальных задачек 🦾

Привет, Хабр! Поздравляем всех с наступившим Новым годом!

Надеемся, что все уже доели салаты, успели отоспаться и отдохнуть. И чтобы вы не заскучали, мы заготовили новую партию интеллектуальных задачек 🙂. Сегодня средний уровень сложности — снова для разминки:

Представьте, что вы — Бен Кэмпбелл, гениальный студент MIT и герой фильма «Двадцать одно». Профессор Микки Роса предлагает вам решить задачу про смену двери (также известную как Парадокс Монти Холла). Вот только дверей у вас будет 4, и только за одной из них приз. Выгодно ли вам изменить решение после того, как вы предложите открыть одну дверь, а Микки Роса откроет вам другую?

Варианты ответов оставляйте в комментариях 👇 9 января Павел Бузин (@pbuzin) — эксперт Cloud.ru по AI и машинному обучению, раскроет правильный ответ под этим постом.

А еще пишите — над задачами в каких областях вам будет интересно «поломать голову» в будущем?

Вам может быть интересно:

• Нобелевские премии 2024 и искусственный интеллект. Химия: предсказание белковых структур

• Нобелевские премии 2024 и искусственный интеллект. Физика: Джон Хопфилд и нейросети имени его

• Математика прекрасного. Как создать красивую картинку, если ты дилетант, художник или нейросеть?

Изучаем дифракцию Фраунгофера с помощью Wolfram Language и WLJS Notebook

Дифракционная картинка света и тени, получаема на большом расстоянии от силуэта объекта, находящегося перед источником света, — математически пропорциональна двумерному преобразованию Фурье

Из основ оптики: дифракция — это явление, которое возникает, когда свет (или другая волна) проходит через препятствие или отверстие и отклоняется от "очевидного" прямолинейного пути. Дифракция Фраунгофера относится к особому случаю, когда наблюдение осуществляется на большом расстоянии от объекта (или с использованием линз).

По сути форма объекта находящегося перед источником света (например, отверстия или препятствия) преобразуется в характерную картину света и тени на экране, называемую дифракционной картиной.

Ниже приведен код, который можно вставить в блокнот и попробовать порисовать самому. Это ни что иное, как лишь двумерное фурье-преобразование силуэта в реальном времени

amplidute2D[data_] := Module[{d, fw, nRow, nCol},
  {nRow, nCol} = Dimensions[data];
  d = data;
  d = d (-1)^Table[i + j, {i, nRow}, {j, nCol}];
  fw = Fourier[d, FourierParameters -> {1, 1}];

  (* Используем логарифмическую шкалу для удобства *)
  
  Log[1 + Abs@fw]
]

(* сам виджет *)

LeakyModule[{
  buffer = ImageData[ConstantImage[0, {300,300}], "Real32"],
  shape = InputRaster[ImageSize->{300,300}, "AllowUpdateWhileDrawing"->True]
},

  EventHandler[shape, Function[new, 
    With[{array = ImageData[RemoveAlphaChannel[new, White] // Binarize // ColorNegate, "Real32"]},
      With[{amp = amplidute2D[array]},
        buffer = amp / Max[amp];
      ];
    ]
  ]];
  
  {
    shape,
    Image[buffer // Offload, "Real32"]
  } // Row
]

Ссылки

• Бесплатный интерпретатор Wolfram Language

• Блокнотный интерфейс WLJS Notebook

На дворе снова пятница, а у меня снова высокая температура (похоже, кто-то в электричке обчихал). Поэтому снова держите порцию пятничного малярийного бреда:

Допустим, верна гипотеза о том, что тёмная материя — это сверхлёгкие частицы (настолько лёгкие, что их дебройлевская волна размером эдак с Галактику). А такую большую долю массы составляют потому, что их не просто много, а хтонически огромное количество. То есть, будучи притянутыми гравитацией ядра той или иной галактики, они образуют пушистый ком размытой квантовой неопределённости (или как оно там называется), туннелирующий сквозь абсолютно всё и не взаимодействующий практически ни с чем. Особенно друг с другом. Так и клубятся вокруг центра масс — они везде одновременно и при этом нигде конкретно.

А теперь в порядке бреда: а если не совсем «ни с чем»? Ведь они самой «густой» частью своей волновой функции находятся под горизонтом событий ядра. Могут ли они образовать «мостик», по которому энергия ядра понемногу удирает аж из самой сингулярности? Да-да, туннельный эффект на галактических масштабах ^______^

И контрольный в голову — а что, если эта утечка и есть тёмная энергия? Может ли она как-то «расталкивать» галактики или просто ослаблять на больших дистанциях гравитацию?

Ломайте пока головы, а я пошёл держать ноги в тепле — «я очень занят (на клеточном уровне)» © Башорг :)

🌟 Первое полное представление атомного ядра

Спустя почти век после открытия протонов и нейтронов, составляющих атомные ядра, международная команда физиков наконец-то сумела объединить два мира — низкоэнергетические и высокоэнергетические описания атомных ядер. Эта работа, опубликованная в Physical Review Letters, знаменует прорыв в физике атомного ядра, связывая классическое представление о ядре как о совокупности протонов и нейтронов с его кварково-глюонной природой.

Предыстория:
Хотя давно известно, что внутри протонов и нейтронов находятся кварки, удерживаемые глюонами, физики не могли объединить модели, описывающие ядра на низких и высоких энергиях. На низких энергиях ядра ведут себя как совокупность протонов и нейтронов, а на высоких — как взаимодействие кварков и глюонов.

Прорыв:
Группа под руководством доктора Александра Кусины из Польской академии наук использовала данные высокоэнергетических экспериментов, включая данные LHC в ЦЕРН. Они разработали новые функции распределения партонов (кварков и глюонов) для 18 атомных ядер, которые объединяют модели низкоэнергетических ядерных взаимодействий с высокоэнергетическими.

Результаты:
Исследование подтвердило, что большинство связанных пар нуклонов — это пары протон-нейтрон, что особенно интересно для тяжёлых ядер, таких как золото или свинец. Модель не только описывает экспериментальные данные точнее традиционных методов, но и открывает новые возможности для изучения структуры ядер.

📄 Подробнее в P.R.L.

TG.

🏆 Учёные, выигравшие Нобелевскую премию по физике, предупреждают об угрозах ИИ

Исследователи Джеффри Хинтон и Джон Хопфилд стали лауреатами Нобелевской премии по физике 2024 года за их новаторские исследования в области ИИ. Их работы 1980-х годов по нейронным сетям стали основой для современных систем глубокого обучения, которые обещают революцию, но также вызывают опасения.

Хинтон, известный как "Крёстный отец ИИ", выразил тревогу по поводу возможных последствий технологии, над которой он работал. "Я беспокоюсь, что это может привести к появлению систем, которые станут умнее нас и однажды выйдут из-под контроля", — сказал он. В 2023 году Хинтон ушёл из Google, чтобы предупредить о "глубоких рисках" ИИ для общества. 

Потенциал и вызовы
Нобелевский комитет отметил, что искусственные нейронные сети уже стали частью повседневной жизни — от распознавания лиц до автоматического перевода. Но, как заявила Эллен Мунс, председатель комитета, быстрый прогресс ИИ вызывает опасения за будущее. "Человечество несет ответственность за безопасное использование этой технологии," — добавила она.

Хопфилд, в свою очередь, предостерег, что современные ИИ-системы могут содержать непредсказуемые последствия, и призвал к более глубокому пониманию их работы.

Хинтон и Хопфилд были награждены за вклад в разработку систем, таких как сеть Хопфилда и машина Больцмана, которые сделали возможным обучение нейронных сетей выполнять сложные задачи, такие как распознавание образов.

📄 Подробнее: Nobel Prize

TG.

❄️ Новая система охлаждения на основе гравитации.

Солнечные батареи играют ключевую роль в переходе Саудовской Аравии на зеленую энергию, но их эффективность часто страдает от перегрева. Обычно для их охлаждения используют электрические системы, но исследователи из KAUST создали инновационную систему, работающую без электричества, с использованием гравитации и доступных материалов.

Система собирает воду из воздуха с помощью технологии атмосферного сбора и охлаждает солнечные батареи. Воду можно использовать и для других нужд: орошение, мытье, охлаждение зданий. В сухом климате, как в Саудовской Аравии, большинство систем требуют электричества, но новая технология обходится без него.

Исследователи разработали специальное покрытие из полимера и силиконового масла, которое позволяет воде стекать по поверхности устройства, не задерживаясь. Это делает систему полностью пассивной — работающей под действием гравитации.

Тесты в городе Туваль показали, что устройство может удвоить скорость сбора воды по сравнению с альтернативными технологиями. Оно эффективно охлаждает батареи и не требует механических компонентов, таких как вентиляторы или компрессоры, что снижает затраты на обслуживание.

📄 Подробнее в журнале Advanced Materials.

Больше в TG.

🔒 Квантовый протокол для защиты данных между ИИ и облаком.

Исследователи из MIT разработали уникальный протокол безопасности, который использует квантовые свойства света для защиты данных при обмене между клиентом и облачным сервером. Этот метод обеспечивает не только защиту данных, но и сохраняет точность моделей глубокого обучения на уровне 96%.

Как это работает?
🔹 Протокол основан на теореме о невозможности клонирования квантовой механики: данные кодируются в лазерном свете, который используется в волоконно-оптических системах связи. Это делает невозможным перехват информации без обнаружения.

🔹 Сервер кодирует веса нейронной сети в оптическое поле и передает их клиенту. Клиент, используя свои данные, выполняет операции, не раскрывая их серверу.

🔹 Квантовая природа света предотвращает возможность копирования весов или получения дополнительной информации о модели. Как только клиент завершает один уровень вычислений, доступ к предыдущему уровню блокируется.

Двусторонняя защита
Этот подход защищает данные клиента от утечки на сервер, а также защищает модель сервера от копирования клиентом. Это делает протокол идеальным для использования в облачных вычислениях, включая такие ресурсоемкие задачи, как работа с моделями ИИ (например, GPT-4).

🔬 Метод совместим с существующим телекоммуникационным оборудованием, что делает его готовым к внедрению на практике, особенно в таких чувствительных областях, как здравоохранение.

📄 Узнать больше на arXiv.org

Наш TG канал.

Космический двигатель для самых маленьких

Университет НИЯУ МИФИ заявил, что его малое инновационное предприятие готово к серийному производству плазменных двигателей для спутников VERA. Насколько это важно для космической индустрии?

Серийное производство двигателей для спутников в России пока не очень востребовано, самих космических аппаратов запускается обычно около 20 в год. Они ещё и разнотипные, не очень-то это и серия. Но есть исключение — миниатюрные спутники-кубсаты, состоящие из одного или нескольких «кубиков» размером 10х10х10 см. Они сравнительно недорогие, и в год их может быть создано и выведено в космос десятки даже в России. Такие аппараты чаще всего не оснащаются двигателем, а значит не могут менять орбиту и сводиться после выхода из строя, превращаясь в космический мусор.

VERA и поможет решить задачу управления спутниками — плазменная конструкция позволила сочетать небольшие размеры и высокий удельный импульс? хватит, чтобы маневрировать небольшому аппарату. Оговоримся, что серийное производство плазменных двигателей в России было и раньше, например, ОКБ Факел производил их сотнями для спутников OneWeb. Но эти аппараты связи весили около 150 кг, а в случае с кубсатами счёт идёт на единицы килограмм.

Двигатель VERA — реальность, он уже работает на трёх спутниках, один из которых «Святобор-1», запущенный ещё в июне 2023 года. Насколько они действительно будут востребованы и получится ли у инженеров сделать двигатели наноспутников, таких как спутник-сервер RUVDS?