необычная физика. физика необычного.

[Феникс Джонатанович ДонХуанЦзы]

https://dzen.ru/video/watch/659146013c349263cd8d85bd

[Феникс Джонатанович ДонХуанЦзы]

https://dzen.ru/a/ZovGgr8ACxEj4IDM
Почему по знаменитой формуле E=mc^2 нельзя ничего посчитать?


3 минуты
10,4 тыс прочтений
8 июля 2024


На канале я часто обозначаю тот факт, что все изыскания в попытках ответить на вопрос "что такое материя" приводят к эквивалентности материи и энергии. Но тут не всё так просто.
Да, если копать очень глубоко, то в итоге мы придём к тому, что частица есть колебание некоторого поля. Это колебание спровоцировано переданной энергией. Ну или по крайней мере это примерно так. Вот только можно ли тогда ставить знак равенства между килограммами и джоулями?



Прямой перевод одного в другое

В этих рассуждениях многие вспоминают знаменитую формулу Эйнштейна. Мол есть же соотношение, тогда о чём мы вообще говорим. Значит можно смело превратить и энергию в массу, и массу в энергию. Забегая вперёд скажу, что так оно и есть. Но не нужно излишне упрощать проблему. Всё относительно и в прикладном смысле это не есть чистая энергия. И уж тем более неправильно использовать соотношение в решении школьных задачек. Увы, курс физики школьного уровня примерно так предлагает решать все стандартные задачи, не расписывая все сложности проблемы.
Масса и энергия действительно равнозначны. В этом и заключается истинный смысл знаменитого уравнения. Однако, речь не идет о том, чтобы превратить что-либо во что-либо. И уж точно речь не о ПРЯМОМ преобразовании массы в энергию. Это просто математическая форма утверждения Эйнштейна о том, что инерция тела равна его энергетическому содержанию.
Это способ пересчета между несовместимыми единицами измерения. Одна из форм связи пространства с массой через скорость света. Это становится ясным при более тщательном изучении логики гравитации Эйнштейна.
Но это не есть способ превратить "вещи" в "движение". Мы извлекаем полезную энергию из массы, когда можем преобразовать материю в другую форму материи с меньшим содержанием энергии. Например, при горении, мы производим нечто гораздо меньшее по массе (т.е. по содержанию энергии). Дым весит меньше, чем сгоревшая деревяшка. Разница извлекается в виде тепла или давления. Очень хорошо подходит школьное уравнение.


Все видели такую схемку

Или возьмем традиционные гравитационные методики. Поток воды течёт вниз, при этом вращая турбину и генерируя электрическую энергию. Конечным результатом по сути является то, что вода теперь находится на более низкой высоте относительно исходного положения. Это означает меньшую гравитационную потенциальную энергию у объема воды. Извлеченная энергия использовалась для приведения турбины в движение. И косвенно можно сказать, что масса воды наверху уменьшилась и превратилась в чистую энергию.


По сути важна разница уровней

Чуть сложнее, но примерно также обстоят дела и с ядерными реакциями. Все они есть игра с энергией в том или ином виде. Но без некоторых действий всё это только физическое явление.


Тоже .в общем-то, классическая схемка

Теперь возьмем любую стандартную материю. Скажем, полено для печки. До какого низшего энергетического состояния вы можете его довести без привлечения внешних методик, чтобы оно выделило эту разность энергии?
Без добавления кислорода его не сжечь. Если он не находится в гравитационном поле, оно не сможет упасть ниже. Оно не будет высвобождать энергию ни за счет ядерного синтеза, ни за счет ядерного деления поскольку абсолютно стабильно. Оно инертно и бесполезно.
Никакого "Измеряемого количества энергии", которое может быть извлечено какими-либо средствами тут нет. Нет и аннигиляция с антиматерией тоже нет, ибо в противном случае нужно было бы произвести антиматерию.
Все наши рассуждения о том, что материя есть энергия, кончаются на прикладном применении этой идеи. Не ясно, как вытащить эту энергию, без затраты другой энергии. Ясно только лишь то, что строго выполняется закон сохранения энергии.Технически каждый грамм массы эквивалентен 89875517873681764 эрг энергии (или 8 987 551 787,37 Дж). Это невероятно много. Но почти во всех случаях лишь малая часть этой величины существует как "энергия" для выполнения работы. Всё остальное остаётся в теории и не нужно утрировать, вспоминая легендарное соотношение.

[Феникс Джонатанович ДонХуанЦзы]

https://dzen.ru/a/Z4CyhslrGRqSwved?from_site=mail
Физик решил парадокс дедушки: путешествия во времени возможны (теоретически)


5 минут
3356 прочтений
10 января



Оглавление


Парадокс дедушки (https://dzen.ru/a/Z4CyhslrGRqSwved?from_site=mail#paradoks_dedyshki)
Время не линейно (https://dzen.ru/a/Z4CyhslrGRqSwved?from_site=mail#vremya_ne_lineiino )
Энтропия — ещё одно препятствие путешествий во времени (https://dzen.ru/a/Z4CyhslrGRqSwved?from_site=mail#eentropiya__eschyo _odno_prepyatstvie_pyteshest)












Кто из нас не мечтал исправить ошибки прошлого, вернувшись назад во времени? Путешествия во времени — одна из самых интересных идей в научной фантастике и теоретической физике. Но вот уже много лет «парадокс дедушки» заставляет ученых сомневаться: а возможны ли путешествия во времени в принципе.
Парадокс дедушки




Суть парадокса дедушки очень проста, давайте разберём на пальцах:


Вы изобрели машину времени. Ну, допустим, получилось.
Вы решаете отправиться в прошлое, в те времена, когда ваш дедушка был молодой.
По какой-то причине вы убиваете дедушку еще до того, как он встретил вашу бабушку.

И вот тут возникает парадокс.Если вы убьёте своего деда, то ваш отец (или мать) не родится. Если ваш отец (или мать) не родится, то и вы не появитесь на свет. Но если вы не родились, то кто тогда отправился в прошлое и стал причиной смерти вашего дедушки?
Получается замкнутый круг, логическое противоречие. Действие в прошлом (гибель дедушки) отменяет само условие, которое сделало это действие возможным (ваше рождение). Вы как бы стираете себя из реальности, совершив это действие.
Физик Лоренцо Гавассино из Университета Вандербильта утверждает, что нашел решение этого парадокса. Его работа, опубликованная в журнале Classical and Quantum Gravity (ссылка в комменитариях), выглядит весьма убедительно. Как Гавассино удалось обойти «парадокс дедушки»?
Время не линейно

Мы привыкли думать, что время течет линейно, как река, из прошлого в будущее. Но это лишь наше обыденное восприятие, обусловленное повседневным опытом. А знаете ли вы, что ещё в начале XX века Альберт Эйнштейн перевернул наши представления о времени? Его общая теория относительности, созданная в 1915 году, показала, что пространство-время может изгибаться и даже замыкаться в петли.


Теоретически, двигаясь по такой кривой, можно вернуться в прошлое. Гавассино предполагает, что если бы вся Вселенная вращалась, пространство-время могло бы так сильно искривиться, что время замкнулось бы в петлю. Конечно, наша Вселенная, по всей видимости, не вращается, но вращающиеся черные дыры могут создавать похожие эффекты.
Энтропия — ещё одно препятствие путешествий во времени

Кроме парадокса дедушки есть еще одна загвоздка — энтропия. Если говорить простыми словами, это мера беспорядка в системе. По законам термодинамики, энтропия в замкнутой системе (то есть в системе, которая не обменивается энергией с окружающей средой) энтропия всегда возрастает. Например, если вы только что убрались в комнате, то энтропия низкая. Но со временем, если не поддерживать порядок, комната неизбежно захламляется, и энтропия растёт. И ваша комната сама по себе не станет чище, если её не убирать.



Стремление энтропии к возрастанию часто называют «стрелой времени». Это одна из причин, почему мы помним прошлое (где энтропия была ниже), но не можем точно знать будущее, особенно когда дело касается событий, которые ещё не скоро произойдут или исход которых определяется волей случая (где энтропия будет выше).
Конечно, можно делать прогнозы, основываясь на имеющихся данных и закономерностях. Например, мы можем предсказать затмение или рассчитать траекторию полета космического аппарата. Но чем больше факторов влияет на событие и чем дальше оно отстоит от нас во времени, тем менее точным будет прогноз.
А как энтропия будет вести себя на замкнутой временной петле?

Гавассино, взяв за основу работы физика Карло Ровелли, показал, что на замкнутых времениподобных кривых термодинамика ведет себя совершенно иначе. На таких петлях возникают квантовые флуктуации, которые могут «стирать» энтропию. Это значит, что беспорядок может уменьшаться, а время течь вспять.
Квантовая механика — это не самая простая штука. Даже сами физики шутят, что если вы думаете, что понимаете квантовую механику, то вы её не понимаете. Но идея, что на квантовом уровне законы времени могут меняться, вполне возможно


Что это значит для путешественника во времени? Если энтропия уменьшается, то человек может начать молодеть, а его воспоминания стираться.
«Энтропия — причина нашей смерти. Что произойдет, если обратить смерть вспять?» — задается вопросом Гавассино. И самое главное — необратимые события, такие как убийство дедушки, на временной петле могут стать обратимыми. Парадокс исчезает.Гавассино вывел принцип самосогласованности времени прямо из законов квантовой механики. Это значит, что природа сама найдет способ избежать противоречий при путешествиях во времени. Как будто сама Вселенная заботится о том, чтобы не допустить логических парадоксов.
Кстати, о недопустимости логических парадоксов самой Вселенной еще в середине 1980-х годов говорил известный советский и российский астрофизик Игорь Дмитриевич Новиков. Он предположил, что путешествия во времени возможны, но прошлое изменить нельзя. То есть, вы можете отправиться в прошлое, но не сможете совершить ничего такого, что привело бы к парадоксу.
Например, если вы попытаетесь убить своего дедушку, то либо у вас сломается оружие, либо вы промахнетесь. Либо произойдет еще что-то, что помешает вам это сделать. Это называется «принципом самосогласованности Новикова». То есть, путешествовать во времени можно, но только в качестве пассивного наблюдателя.
Альтернативные гипотезы

Конечно, не все физики верят в существование замкнутых времениподобных кривых. Стивен Хокинг, например, выдвинул гипотезу о хронологической защите, согласно которой законы физики не допустят образования временных петель. Как будто сама природа противится путешествиям во времени. Хокинг предположил, что в момент образования такой кривой возникнет бесконечно большая плотность энергии, которая разрушит пространственно-временной туннель.



Еще одну радикальную интерпретацию квантовой механики предложил американский физик Хью Эверетт III предложил гипотезу, согласно которой каждое квантовое измерение порождает новый параллельный мир. То есть, существует бесконечное множество вселенных, в каждой из которых происходят разные варианты событий.
В контексте «парадокса дедушки» это означает, что, убив своего дедушку в прошлом, вы просто создадите новую временную линию, в которой вы не родитесь. Но при этом останется исходная временная линия, в которой вы родились и отправились в прошлое.


Ну что сказать, Лоренцо Гавассино предложил новое весьма элегантное решение «парадокса дедушки», открыв еще одну теоретическую возможность путешествий во времени. Его идея, основанная на квантовой механике, показывает, что на замкнутых времениподобных кривых законы термодинамики могут меняться, позволяя избежать логических противоречий.
Но даже если временные петли не существуют, работа Гавассино все равно интересна. Ведь изучение энтропии на замкнутых траекториях на субатомном уровне может привести к новым открытиям в квантовой физике и термодинамике. Может быть, ученые когда-нибудь научатся управлять энтропией и с помощью этого обращать вспять процессы старения

[Феникс Джонатанович ДонХуанЦзы]

https://dzen.ru/a/Z4DTOZHKvXOZKxnv?from_site=mail
Что на самом деле подразумевается под квантовой пеной?


2 минуты
1936 прочтений
10 января


Физика не терпит пустоты. И пустое пространство на самом деле содержит что-то. И абсолютного вакуума не существует. Вот только что там тогда находится, если как таковой материи нет? По одной из версий пустое пространство наполняет квантовая пена.



Примерно так моделируют квантовую пену современные системы. Флуктуация поля без внешнего воздействия

Квантовая пена, или пена пространства-времени - это концепция, введенная физиком Джоном Уилером для описания хаотичной, флуктуирующей природы пространства-времени в чрезвычайно малых масштабах (близких к планковской длине (10^-35 метров)). В этом масштабе квантовая механика и общая теория относительности пересекаются, и пространство-время больше не является гладким и непрерывным, каким оно кажется в более крупных масштабах. Вместо этого он ведет себя как пенистая, пузырящаяся сущность из-за квантовых флуктуаций.
Флуктуациями принято называть отклонения от состояния равновесия. Например, можно сказать, что кипящая вода содержит флуктуации в виде пузырей газа. В случае квантового мира - это непонятная чехарда, которая состоит из колебаний поля и может порождать некоторые обрывки типичной материи.
Эти колебания возникают из-за принципа неопределенности Гейзенберга, который приводит к непредсказуемым изменениям энергии и геометрии пространства-времени. Пена может состоять из временных структур, таких как мини-черные дыры, червоточины или виртуальные частицы, которые появляются и исчезают за доли секунды.
Квантовая пена имеет важное значение для понимания реальности. Это предполагает, что пространство-время динамично, а не статично, и может влиять на распространение света и гравитационных волн на огромные расстояния. Хотя мы не можем наблюдать это напрямую из-за его крошечного масштаба, косвенные доказательства могут быть получены из таких явлений, как дисперсия космических лучей или аномалии гравитационных волн.


Эффект Казимира

Одним из главных доказательств считается эффект Казимира. Если просто описать его, то в абсолютном вакууме две пластинки начали притягиваться друг к другу без каких-либо дополнительных сил или воздействий. По мнению ученых единственное, что могло породить такой эффект - это влияние большего количества частиц снаружи, чем между пластинками. Или, если ещё проще - между пластинками квантовой пены меньше, а потому снаружи давит сильнее.
Эта концепция имеет решающее значение в поисках квантовой гравитации, поскольку такие теории, как теория струн и петлевая квантовая гравитация, пытаются объяснить такое поведение математически. Квантовая пена бросает вызов нашему взгляду на пространство-время, намекая на более фундаментальный, изменчивый тип реальности.

[Феникс Джонатанович ДонХуанЦзы]

https://dzen.ru/a/Z4J0-rCeRkIjBHMC?from_site=mail
Отрицательное время. Когда часы идут назад. Метафора или реальность?


6 минут
108 прочтений
13 января



Оглавление


Неожиданные результаты (https://dzen.ru/a/Z4J0-rCeRkIjBHMC?from_site=mail#neojidanne_rezyltat)
Стрелки идут назад (https://dzen.ru/a/Z4J0-rCeRkIjBHMC?from_site=mail#strelki_idyt_nazad)
Иная трактовка феномена (https://dzen.ru/a/Z4J0-rCeRkIjBHMC?from_site=mail#inaya_traktovka_fenomen a)














Квантовая механика крайне необычна с точки зрения здравого смысла. Она базируется на весьма странных для обывателя эффектах.
Это суперпозиция, когда один и тот же объект может находиться одновременно в разных точках пространства. Принцип дополнительности, проявляющийся в дуализме волна-частица, для полного описания явлений использует два взаимоисключающих (дополнительных) набора понятий. Один и тот же объект, в зависимости от того, с помощью какого прибора его рассматривают, может быть то частицей (она дискретна), то волной (она непрерывна). Квантовая запутанность, реализующаяся в явлениях нелокальности, как отмечал Эйнштейн, «сумасшедшего действия на расстоянии», необъяснимого феномена, когда объекты оказываются взаимозависимыми на любой дистанции друг от друга. Две частицы на разных краях Вселенной одномоментно меняют своё состояние, и это противоречит постулату от том, что ничего не может двигаться быстрее скорости света. Соотношение неопределённости Гейзенберга (чем более точно измеряется одна характеристика объекта, тем менее точно можно измерить вторую его характеристику), приводящее к пространственно-временному туннелированию – мгновенному перескоку в любую точку пространства, гипотетически позволит сделать возможными телепортацию и путешествия в глубокий космос.
Но даже эти фантастические для обыденного сознания эффекты меркнут перед утверждением, что само время может быть отрицательным.
Недавно в результате экспериментов физики обнаружили, что фотоны способны покидать материал, то есть переизлучаться раньше, чем вообще в него войдут. Эти исследования были выполнены в Университете Торонто под руководством физика-экспериментатора Даниэлы Ангуло. Данный эффект получил название отрицательного времени.
Неожиданные результаты

Ещё в 2017 году, работая в том же университете, физик Эфраим Стейнберг изучал явление, называемое атомным возбуждением. Смысл этого феномена заключается в том, что фотоны, проходя через определённую среду, взаимодействуют с электронами, переводя их в возбуждённое состояние. Это заставляет электроны перейти на более высокие орбиты. Когда же они возвращаются в исходное состояние, то переизлучают полученную энергию. И для этого требуется определённое время, называемое временем задержки.
Исследования временной задержки привели к двум неожиданным результатам. Фотоны проходили через материал среды (в данном случае это было облако атомов рубидия, охлаждённое до сверхнизких температур) без какого-либо взаимодействия, но атомы всё равно возбуждались с временной задержкой, как будто они поглощали эти фотоны. Второй результат был ещё более удивительным. Оказалось, что переизлучение происходило мгновенно, без временной задержки, ещё перед тем, как атомы рубидия возвращались в своё исходное состояние.
Для уточнения результатов экспериментов была создана объединённая группа исследователей с физиком-теоретиком Говардом Уайзманом из австралийского Университета Гриффита. Команда учёных в экспериментах получила значения, которые могут иметь разные распределения: когда временная задержка отсутствует, и когда прохождение фотона совершается раньше, до того, как атомное возбуждение завершилось. Данная ситуация приводит к отрицательному значению времени для этого возбуждения.
Стрелки идут назад

Эксперимент, проведённый Даниэлой Ангуло, показал, что в одном случае фотон полностью игнорирует атом, а в другом, взаимодействует с атомом, переводя его в возбуждённое состояние, прежде чем он произведёт излучение.
Как отмечает Стейнберг, поскольку фотоны как квантовые объекты существуют в квантовой среде, то два результата могут находиться в состоянии суперпозиции, то есть оба события могут быть одновременными. Измерения, проведённые Ангуло, зафиксировали, что фотоны проходили через среду быстрее, когда они возбуждали атомы, чем когда атомы оставались в невозбуждённом состоянии.
Коллега Стейнберга, физик Джозая Синклер, поясняет, что отрицательная задержка времени может показаться парадоксальной, но если построить квантовые часы для измерения времени, в течение которого атомы будут находиться в возбуждённом состоянии, то при определённых ситуациях стрелка часов будет идти назад, а не вперед.Иная трактовка феномена

На наш взгляд возможны различные интерпретации полученных результатов. Так, в случае быстрого прохождения фотонов через атомную среду, в отличие от классической временной задержки, этот эффект можно объяснить туннелированием. Поскольку положение фотона носит вероятностный характер, он может пройти через препятствие, также как свет проходит в световоде через тонкое зеркало и даже проносит с собой информацию. Несомненно, можно согласиться со Стейнбергом о суперпозиции состояний. Однако в настоящее время рассматривается вопрос о том, что не только квантовые объекты, но и структуры нашего макромира могут находиться в разных точках пространства одновременно, и это дополнительный аспект такого подхода. Представим, как будто один и тот же диван одновременно находится в разных комнатах. Если говорить о термине отрицательного времени, скорее это метафора. Когда фотоны вылетают из препятствия раньше, чем вошли в него, то происходит скачок в будущее, и стрелка часов прыгнет вперёд быстрее, чем при обычном течении времени.
С точки зрения квантовой механики, время квантовано. Из соотношения неопределённостей Гейзенберга между энергией и временем вытекает временной туннельный эффект, а, следовательно, возможны скачки как в будущее, так и в прошлое. В данных рассматриваемых экспериментах на лицо скачок в будущее. Между тем возможен скачок и в прошлое, и это соответствовало бы тому, когда вхождение фотонов в атомную среду замедлилось по сравнении с классическими представлениями. И вот тогда стрелка часов действительно пошла бы назад, а не вперёд.
Запутанность времени

С точки зрения статической концепции времени, это аналогично тому, как если бы киноплёнку событий отмотали назад. А в эксперименте мы бы увидели замедление движения фотона во времени. В большинстве физических теорий и экспериментальной практике пространство и время часто рассматриваются в качестве фона, своего рода интактной среды, где происходят физические события. Между тем всё больше физиков считают, что пространство и время не только не являются фундаментальной реальностью, но и имеют некую внутреннюю структуру, оказывающую влияние на физические процессы. Термин запутанность применим не только к квантовым объектам, но и к самому пространству, включая время. Именно запутанность может поддерживать и определять структуру самого пространственно-временного континуума и формирует геометрию нашего мира.
Исходя из идеи голографичности первичной реальности, где действует постулат «всё во всём», а также принципов эмерджентности и запутанности пространства и времени, возможно внедрение будущего в прошлое и в настоящее, а также наоборот. Несомненно, результаты, полученные в парадигме «отрицательного времени», открывают новую страницу в физике. Вместе с тем необходимо развитие как теоретического, так и экспериментального знания, чтобы проверить соответствующие концепции физической реальности.

[Феникс Джонатанович ДонХуанЦзы]

https://dzen.ru/a/Yft64Rpgy3u7LvYa?from_site=mail
Ученые пока не вывели "Теорию Всего"... Что мешает?


4 минуты
1315 прочтений
3 февраля 2022



Оглавление


Смысл Теории всего (https://dzen.ru/a/Yft64Rpgy3u7LvYa?from_site=mail#smsl_teorii_vsego)
Теория всего в книгах (https://dzen.ru/a/Yft64Rpgy3u7LvYa?from_site=mail#teoriya_vsego_v_kn igah)
Проблематика Теории всего (https://dzen.ru/a/Yft64Rpgy3u7LvYa?from_site=mail#problematika_teori i_vsego)












Согласитесь, очень заманчиво иметь одно уравнение для всех задач, в которое можно будет подставлять известные параметры и сразу получать правильный результат. При этом вспоминать все особенности взаимодействия объекта с окружающим пространством и постоянно оценивать их не потребуется.


Теория всего

Вот и физики так подумали и решили придумать теорию всего. Точнее как "придумать", не придумать, а выявить эту закономерность, основываясь на фундаментальных взаимодействиях во вселенной.
Смысл Теории всего

Логика тут очень простая. Попробуйте разобрать любую стандартную физическую задачку. Там всегда будет некоторое взаимодействие. Если глубоко вникать в это, то станет ясно, что всё и всегда будет сводиться к четырем фундаментальным взаимодействиям: гравитационному, электромагнитному, сильному и слабому. Это ещё не считая воздействие поля Хиггса, но об этом чуть позже.
Возьмем задачку, в которой брусок лежит на столе и есть там сила трения. Чем будет являться сила трения (https://zen.yandex.ru/media/inznan/sila-treniia-5dcfa4a168e68b209078a30e)?


Сила трения

Ну, как минимум, проявлением электромагнитного взаимодействия и гравитационного взаимодействия. Было бы очень удобно, если бы получилось составить расчётное выражение, исходя из того, что есть (образно) сразу 4 члена и некоторые из них в данном случае уходят в ноль.
Например:
Гравитация+Электромагнитное взаимодейтсвие+Слабое+Сильное=0
Предполагается, что такая сложная система должна была бы называться Теорией всего.
Теория всего в книгах

В литературе и в википедии (https://dzen.ru/away?to=https%3A%2F%2Fru.wikipedia.org%2Fwiki%2F%2 5D0%25A2%25D0%25B5%25D0%25BE%25D1%2580%25D0%25B8%2 5D1%258F_%25D0%25B2%25D1%2581%25D0%25B5%25D0%25B3% 25D0%25BE) она характеризуется так:
Теория всего — гипотетическая объединённая теория, описывающая все известные фундаментальные взаимодействия. Первоначально термин использовался в ироническом ключе для обозначения разнообразных обобщённых теорий. В современной литературе как правило используется термин «единая теория поля».Из написанного следует, что теория всего явно предполагалась не как инструмент описания взаимодействия деревянного бруска и стола :) Действительно, пример выше приведен для упрощения понимания. Изначально эта теория должна была не иначе как представить всю картину мира в одном законе и идея такая появилась при разборе квантовых взаимодействий. Однако, это не означает, что подобный закон не смог бы описать такой простой случай физического взаимодействия.


Теория всего???

Между тем, наличие слова "гипотетическая" в определении говорит о том, что физика не воспринимает эту идею серьезно. Оно относится скорее к философии. Некоторые ученые ассоциируют попытки найти такую теорию с желанием создать вечный двигатель (https://dzen.ru/away?to=https%3A%2F%2Finznan.ru%2Finteresnaya-fizika%2Fvechnyj-dvigatel-rassuzhdeniya-i-realnost%2F).
Хотя логика и абсолютно правильная, ведь должен быть какой-то общий закон, которому подчиняется вся природа, такую теорию на данному этапе развития нашего знания о пространстве представить в корректной форме невозможно.
Проблематика Теории всего

Представьте себе, что вы разбираете автомобиль, не зная, что это такое. Скрутили колесо - описали его с точки зрения физики. Мол, это некоторое тело цилиндрической формы, которое может вращаться вокруг своей оси и подчиняется такому-то закону. Выкрутили болтик - тоже ясно. Это некоторое крепление. Каждый такой простой элемент описать не сложно. Так, в общем-то, описать систему можно.
Теперь представьте, что вы никогда в жизни не видели собранную машину, но где-то в лесу находите фрагменты, которые разбросаны на расстоянии 5 км друг от друга. При этом нужно собрать из них целый автомобиль! Каждую деталь вы ещё опишите, но как всё это объединить? И уже тем более, составить закон, который всё это сможет интегрировать.
Примерно также выглядят наши знания о вселенной. Мы рассматриваем фрагменты и некоторые вещи успешно выявляем. Но как всё это увязать?
Применительно к простой механике такую систему ещё вполне можно допустить. Но что делать, когда нужно сопоставить сложнейшие закономерности вселенского масштаба? Именно поэтому, термином "Теория всего", часто шутят.
"Теорий всего" было предложено довольно много. Известны как минимум десяток вариантов. В течение 20 века разработать такую универсальную формулу пытались многие ученые. Это было "дело чести" в какой-то степени. Но в итоге и увы, ни одна теория всего не прошла экспериментальную проверку. Нет такой теории, которая была бы актуальна и экспериментально доказана, и сегодня.
Получается, что это всего лишь фантазии? Увы, да. Правда лучше тут использовать термин "научные гипотезы". Ведь без них развитие науки невозможно, а сама идея весьма интересная и здравая.
Главная проблема теории всего, которая делает наработки неприменимыми - это существование выявленных закономерностей квантовой механики. Квантовая механика используется для описания микромира. При этом, часто там встречаются такие невероятные положения, которые ставят не только логику и здравый смысл в ступор, но и прямо противоречат классической механике. Одна квантовая суперпозиция (https://zen.yandex.ru/media/inznan/vashu-mamu-i-tut-i-tam-pokazyvaiut-superpoziciia-v-fizike-61f0fca82aa15a0837fef6ba) чего стоит, когда обозначает, что частица может быть сразу и в одном, и в другом состоянии. В итоге связать математической логикой явно противоречащие друг другу физические понятия просто невозможно!

[Феникс Джонатанович ДонХуанЦзы]

https://dzen.ru/a/ZhSuPR9qnUeeH8Xo?from_site=mail
1/137: Неразгаданная тайна, которая беспокоит физиков

Оглавление


Открытие и исторический контекст (https://dzen.ru/a/ZhSuPR9qnUeeH8Xo?from_site=mail#otkrtie_i_istorich eskiii_kontekst)
Введение постоянной тонкой структуры Арнольдом Зоммерфельдом (https://dzen.ru/a/ZhSuPR9qnUeeH8Xo?from_site=mail#vvedenie_postoyann oii_tonkoii_stryktyr_arn)
Открытие через наблюдение спектральных линий (https://dzen.ru/a/ZhSuPR9qnUeeH8Xo?from_site=mail#otkrtie_cherez_nab lyudenie_spektralnh_l)






























Загадочное число 1/137, известное как постоянная тонкой структуры, играет ключевую роль в области физики, олицетворяя силу электромагнитного взаимодействия между элементарными заряженными частицами. Его безразмерный характер и приблизительное значение 1/137 — эквивалентно 0.0072992701 — озадачивают ученых и математиков, пронизывая своим присутствием разнообразные явления от поведения атомов до великого космического полотна. Введенная А. Зоммерфельдом в 1916 году, эта постоянная была инструментальной в разъяснении тонкого расщепления уровней энергии в атоме водорода, намекая на глубокое взаимодействие между светом, электронами и самой тканью реальности.



В этой статье рассматривается открытие и исторический контекст постоянной тонкой структуры, исследуется ее численное значение и незаменимая роль, которую она играет в квантовой физике. Путем изучения концепций электродинамики, квантовой механики и ткани вселенной, читатели узнают, как это безразмерное чудо, часто называемое альфа, формирует наше понимание всего от периодической таблицы до потенциального существования мультивселенной.
Открытие и исторический контекст

Введение постоянной тонкой структуры Арнольдом Зоммерфельдом

- Год: 1916
- Цель: Объяснить тонкую структуру уровней энергии атома водорода
- Значение: Количественная оценка разрыва в тонкой структуре спектральных линий атома водорода.
Открытие через наблюдение спектральных линий

- Метод: Наблюдение за тонкой структурой спектральных линий в квантовой механике и специальной теории относительности
- Результат: Открытие постоянной тонкой структуры, подчеркивающее ее роль в наблюдаемом расщеплении или тонкой структуре уровней энергии атома водорода.
Численное значение близко к 1/137

- Год введения: 1916
- Численное значение: Близко к 1/137, символизирующее его безразмерный и загадочный характер, который продолжает интриговать ученых и математиков.
Численная тайна 1/137

Численное значение постоянной тонкой структуры, примерно 1/137 или 0.0072992701, не только является свидетельством точности современной физики, но и источником глубокой тайны в научном сообществе. Его безразмерный характер означает, что оно остается постоянным в любой системе единиц, подчеркивая его фундаментальную роль во вселенной.
Безразмерный характер и точность:

- Приблизительное значение: 0.0072973525693 или 1/137.
- Безразмерность: Его значение значимо, так как оно существует независимо от любой системы единиц, делая его универсальной постоянной.
- Точность: Значение измерено с высокой точностью с использованием методов, таких как квантовый эффект Холла и атомная интерферометрия, с относительной неопределенностью 1.5×10^-10.
Значение для Вселенной:

- Жизнеспособность: Небольшое изменение его значения могло бы сделать жизнь, как мы ее знаем, невозможной, влияя на атомную стабильность и химические свойства.
- Космическая эволюция: Значение постоянной было другим в ранней вселенной, предполагая, что она играет роль в эволюции космоса.
- Химические связи: Изменения в постоянной повлияли бы на формирование атомов и молекул, при более высоком значении электроны были бы более плотно связаны, а при меньшем значении атомы стали бы менее стабильными.
Поиски понимания постоянной тонкой структуры простираются в область теоретической физики, где она рассматривается как подсказка к Великой объединенной теории, которая могла бы объяснить ее происхождение и значение. Несмотря на ее критическую роль в квантовой электродинамике (КЭД) и электромагнитной силе, истинное значение за ее точным значением и ее стабильностью во вселенной остается одной из самых интригующих загадок физики.
Физическое значение постоянной тонкой структуры



Количественная оценка электромагнитных взаимодействий

Постоянная тонкой структуры, обозначаемая как α, служит фундаментальной мерой, количественно оценивающей силу электромагнитного взаимодействия между элементарными заряженными частицами. Эта безразмерная физическая постоянная имеет решающее значение для понимания фундаментальных сил, управляющих вселенной.
Роли и связи

Энергия и фотоны: α связана с энергией, необходимой для преодоления электростатического отталкивания между электронами, и энергией фотонов, связывая взаимодействие частиц и электромагнитное излучение.
Скорость электрона и свет: Она обозначает соотношение скорости электрона на первой орбите Бора к скорости света, интегрируя квантовую механику с относительностью.
Константы связи: α аналогична константе связи для электромагнитной силы, подобно тем, что существуют для других фундаментальных сил, подчеркивая ее роль в квантовой электродинамике (КЭД).
Значение в квантовой механике и за ее пределами

Спектральные линии: α играет ключевую роль в объяснении тонкой структуры спектральных линий, необходимых для понимания, как атомы поглощают или излучают излучение.
Химические связи и восприятие: Она влияет на силу химических связей и наше восприятие света, оказывая влияние на широкий спектр физических явлений.
Универсальные постоянные: Как безразмерная величина, α является примером универсальной постоянной, центральной для уравнений Стандартной модели и ключевой для измерения магнитного момента электрона. Жизнь и Вселенная: Точное значение α, 0.007297351, критично; даже незначительные вариации могли бы изменить размеры атомов, химию и ядерные реакции, фундаментально изменяя условия для жизни.
Роль постоянной тонкой структуры в квантовой физике

В области квантовой физики постоянная тонкой структуры, обозначаемая как α, играет незаменимую роль, служа угловым камнем для понимания электромагнитных взаимодействий между заряженными частицами и электромагнитным излучением. Этот раздел исследует многогранную роль α в квантовой физике, подчеркивая ее значение через различные методы измерения и теоретические последствия.
Методы измерения:

Квантовый эффект Холла (КЭХ): Использует квантизацию сопротивления Холла RH(i) = RK/i, где RK — константа фон Клитцинга, позволяя точно измерить α с относительной стандартной неопределенностью 24 x 10^-9.
Эксперимент NIST: Использует измеряемый перекрестный конденсатор для измерения емкостей, которые, в свою очередь, используются для определения импедансов резисторов, обеспечивая точное значение для α.
Прогнозы квантовой электродинамики (КЭД): Предполагает, что эффективный заряд и, следовательно, α изменяется в зависимости от уровня энергии, на котором он измеряется, предлагая динамическую перспективу на его значение.
Теоретические прозрения:

Группа ренормализации: Диктует логарифмический рост в силе электромагнитных взаимодействий по мере увеличения масштаба энергии, подчеркивая энергозависимый характер α. Безразмерный магнитный момент электрона: КЭД предсказывает связь между этим моментом и α, связывая фундаментальные свойства электронов с постоянной тонкой структуры. Полюс Ландау: Теоретические предсказания КЭД предполагают, что если бы это была точная теория, α расходилась бы на определенном уровне энергии, известном как полюс Ландау, подчеркивая пределы текущих теоретических рамок.
Роль в квантовой электродинамике (КЭД):

Константа связи: α напрямую связана с константой связи, которая определяет силу взаимодействия между электронами и фотонами, что является центральным для теории КЭД.
Экранированный эффективный заряд: Рассматривается как квадрат эффективного заряда, «экранированного поляризацией вакуума и видимого из бесконечности», значение α указывает на силу электромагнитной силы на различных уровнях энергии.
Всеобъемлющесть в формулах: α присутствует в уравнениях, управляющих светом и материей, характеризуя влияние электромагнитной силы на заряженные частицы и способствуя формированию химических связей. Через эти методы измерения и теоретические прозрения постоянная тонкой структуры α выступает как фундаментальный аспект квантовой физики, воплощая силу электромагнитной силы и ее последствия на различных энергетических уровнях. Ее точное определение и исследование ее энергозависимой природы остаются критическими целями для продвижения нашего понимания фундаментальных сил вселенной.
Безразмерное чудо

Постоянная тонкой структуры, часто обозначаемая как α, стоит как угловой камень в здании современной физики, соединяя области квантовой механики, электромагнетизма и относительности. Ее уникальные характеристики и последствия изложены ниже:
Безразмерный характер:

Определение: α определяется как квадрат элементарного заряда (e) деленный на произведение 4π, диэлектрической проницаемости свободного пространства (ε₀), уменьшенной константы Планка (ℏ) и скорости света (c). Эта формулировка приводит к чистому числу, α = e²/(4πε₀ℏc), лишенному любых единиц или размерностей.
Последствия: Безразмерность означает, что значение α универсально; оно не изменяется независимо от системы единиц или метода организации вселенной, используемого. Это свойство делает его фундаментальной постоянной, предоставляя общий язык для физиков всего мира.
Зависимость от уровней энергии:

На более низких уровнях энергии α приблизительно равна 1/137. Однако она проявляет удивительную характеристику; ее значение увеличивается с повышением уровня энергии. Например, на энергии, соответствующей массе бозона W (примерно 81 ГэВ), α принимает значение, ближе к 1/128. Эта энергозависимость предполагает, что α не является статичной величиной, а динамичной, меняющейся в зависимости от энергетического масштаба. Эта характеристика имеет решающее значение для понимания поведения электромагнитных взаимодействий в различных условиях.
Универсальное и фундаментальное:

Роль в физике: α объединяет три из фундаментальных констант природы: скорость света, электрический заряд, переносимый одним электроном, и константу Планка. Она количественно оценивает силу электромагнитного взаимодействия между элементарными заряженными частицами, делая ее незаменимой в изучении электродинамики, квантовой механики и относительности.
Необъяснимое происхождение: Несмотря на ее значение, происхождение или существование постоянной тонкой структуры остается одной из величайших загадок физики. В настоящее время нет теоретического объяснения, полностью учитывающего ее значение или почему оно принимает ту форму, которую имеет. Эта загадка подчеркивает роль постоянной как фундаментального вопроса в нашем понимании вселенной.
Безразмерный характер постоянной тонкой структуры, ее зависимость от уровней энергии и фундаментальная роль в физике подчеркивают ее значение в научном сообществе. Как универсальная постоянная, она предоставляет представления об электромагнитной силе, одной из четырех фундаментальных сил, и продолжает быть предметом интенсивного изучения и спекуляций в теоретической физике.
Спекуляции и теории

Тайна значения постоянной тонкой структуры:

Физики еще не определили, почему постоянная тонкой структуры имеет свое конкретное значение или ее фундаментальное значение в законах вселенной. Среди некоторых физиков преобладает гипотеза, что эти константы были установлены случайным образом в момент зарождения вселенной, вызывая вопросы о вероятности такой случайности, позволяющей формирование жизни. Уникальность и сложность постоянной тонкой структуры приводят к предположению, что наше физическое существование может быть результатом выдающегося дизайна, а не просто случая или эволюционных процессов.
Потенциальная изменчивость постоянной тонкой структуры: Текущий консенсус заключается в том, что постоянная тонкой структуры является постоянной во всей вселенной, без доказательств, предполагающих, что она может или менялась со временем.
Однако возникающие теории предлагают возможность того, что α может варьироваться в разных регионах вселенной или в разных измерениях, вводя новый уровень сложности в наше понимание физических законов.
Последствия изменений в постоянной тонкой структуры:

Хотя постоянная тонкой структуры влияет на размер атомов, она не напрямую определяет склеивание атомов вместе, предполагая, что ее роль более тонка, чем ранее понималось. Если бы постоянная тонкой структуры подверглась изменению, сила релятивистских эффектов внутри атомов была бы затронута, потенциально изменяя саму ткань физической реальности, как мы ее знаем. В контекстах, где квантовая механика действует в условиях глубокой релятивистской теории, любое изменение в постоянной тонкой структуры изменяло бы силу электромагнитного взаимодействия между двумя элементарными зарядами, намекая на глубокие последствия для фундаментальных сил вселенной.
Заключение

На протяжении этого исследования мы погрузились в сердце одной из самых захватывающих загадок физики: постоянную тонкую структуру, α, безразмерную величину, которая является ключом к пониманию электромагнитных взаимодействий, пронизывающих нашу вселенную. Путешествие, начиная с введения α Арнольдом Зоммерфельдом в 1916 году, через спекулятивные теории о ее потенциальной изменчивости и значении, подчеркивает центральную роль постоянной в соединении квантовой механики, электромагнетизма и относительности. Мы видели, как значение α, примерно 1/137 или 0.0072973525693, не только демонстрирует точность современной физики, но также представляет собой глубокую тайну, решение которой могло бы революционизировать наше понимание космоса.
Неурегулированные происхождения постоянной тонкой структуры и ее всепроникающее присутствие в фундаментальных описаниях вселенной призывают к любознательным умам, стремящимся раскрыть принципы, лежащие в основе космоса. Это размышление не только подчеркивает незаменимость постоянной в области теоретической физики, но также предлагает пути для будущих исследований, направленных на расшифровку ее тайн. Хотя статья охватывает обширную территорию — от исторического контекста постоянной до ее последствий для вселенной — основное сообщение ясно: постоянная тонкой структуры остается угловым камнем современной физики, маяком, направляющим ученых к теоретическому объединению сил природы и, возможно, к окончательному пониманию космоса самого по себе.

[Феникс Джонатанович ДонХуанЦзы]

https://dzen.ru/a/Z4eU4G4Y3UMbCcV6?from_site=mail
Погружение в пространство высших измерений


3 минуты
1060 прочтений
16 января


То, что мы не видим, но что повсюду…



«вакуумное небытие».

Есть растущее понимание того, что пространство — это не пустой вакуум, как утверждает традиционная теория, а кипящая масса энергии, с частицами, возникающими и исчезающими вблизи их базовых «нулевых точек». Эксперименты показывают, что даже в глубинах вакуума, охлажденного до абсолютного нуля (-273,15°C) — нулевой точки существования — эта энергия не исчезает.
Проблема в том, что никто точно не знает, откуда она берётся. Она просто существует, являясь фоном излучения, который никто не может объяснить. С миллиардами флуктуаций, происходящих каждую секунду, теоретически возможно подключиться к этому источнику и извлечь из него бесконечную, потенциально безграничную энергию, а также неизвестные силы.
Поскольку поле энергии нулевой точки состоит из миллиардов крошечных энергетических флуктуаций, которые возникают и исчезают каждую долю секунды бесконечно, всё, что может «синхронизироваться» с этими флуктуациями, согласно теории, может подключаться к ним и извлекать энергию из поля через торсионное поле (основанное на теории вихрей).
Торсионное поле лучше всего представить как чрезвычайно быстро вращающийся водоворот. Взаимодействие центробежных и центростремительных сил, функционирующих на общей оси, приводит к точке, где большое количество электронов и протонов с противоположными зарядами и направлениями вращения сталкиваются и аннигилируют друг с другом. Побочным продуктом является точка входа в первичную энергетическую матрицу — не пространственное состояние 4-го или 5-го измерения, не связанное с тремя измерениями физического существования.
Если создать один из таких водоворотов и погрузить его в поле энергии нулевой точки — кипящую массу скрытой энергии, существующей на почти неуловимом уровне вокруг нас, — есть доказательства того, что он может направлять поток энергии из этого высшего измерения в наше.
Некоторые вещи лучше других «возбуждают» поле нулевой точки. Например, любое устройство, создающее электромагнитное поле. Если, как предполагают некоторые, гравитация и инерция являются составляющими силами поля нулевой точки наряду с электромагнетизмом, это открывает возможность манипулировать ими.
Манипулируя инерцией объекта, можно устранить его сопротивление ускорению. Если поместить такой объект в космос, он будет продолжать ускоряться вплоть до скорости света — а возможно, и за её пределами.
Если управлять локальным гравитационным полем вокруг объекта, его можно заставить левитировать или изменять локальное пространство-время, окружающее его. Если вы сейчас закатываете глаза, я предлагаю вам изучить историю программы NASA Breakthrough Propulsion Physics Initiative.
Но вот что действительно невероятно: вихрь — это не трёхмерное явление и даже не четырёхмерное. Оно не может быть таким. Чтобы торсионное поле могло взаимодействовать с гравитацией и электромагнетизмом, оно должно обладать свойствами, выходящими за пределы трёх измерений (вверх-вниз, влево-вправо, вперёд-назад) и четвёртого измерения времени. Для удобства теоретики называют это пятым измерением — гиперпространством.
Именно здесь, говорят они, за пределами вакуума абсолютного пространства, за пределами того, что мы называем «пленумом» (противоположность вакуума), заполненного энергией нулевой точки, находятся связывающие механизмы Вселенной.
Если вихревое торсионное поле, с электромагнитным компонентом или без него, взаимодействует с гравитацией и создаёт антигравитационный эффект, это происходит не в четырёх измерениях нашего мира, а где-то ещё.
В этом смысле торсионное поле можно использовать для воздействия на четвёртое измерение времени и теоретически создавать временные возмущения. Время, как и гравитация, утверждают теоретики, просто ещё одна переменная, происходящая из гиперпространства.
Всё это связано с торсионными полями, а поле энергии нулевой точки, по-видимому, является ключом к множеству эффектов, которые наука пока не может объяснить — эффектов, происходящих откуда-то из другой области, лежащей за пределами вакуума пустоты.

[Феникс Джонатанович ДонХуанЦзы]

https://dzen.ru/a/Z4tU2iXoCCqYRB6C?from_site=mail
Количество всех возможных вселенных в теории струн


8 минут
918 прочтений
18 января





Рис. 1. Один из возможных видов ПКЯ (всего их более 470 миллионов видов)

Основная проблема теории струн заключается в том, что в ней слишком много всех возможных версий вселенных. Теория струн предсказывает не одну, а от 10^100 до 10^500 версий существования пространства-времени, точнее говоря, версий так называемых ложных вакуумов. Такое количество ложных вакуумов (проблема ландшафта теории струн) объясняется свободой выбора пространств Калаби-Яу, отвечающих за компактификацию дополнительных измерений в теории струн. По мнению критиков теории струн (например, Ли Смолина и Дэвида Гросса), проблема ландшафта выводит теорию струн из рамок научности, так как она становится нефальсифицируемой: каждому ложному вакууму соответствует своя низкоэнергетическая – наблюдаемая – физика (до 10^500 разных физик!), а выбор среди них варианта (нашей физики), т.е. совпадающего с известной Стандартной моделью и с наблюдаемым значением космологической постоянной (Λ, см. в конце данной статьи п. 8), вероятно, не может быть проведён более эффективно, чем полным перебором всех имеющихся (до 10^500) возможностей, что сейчас представляется нереализуемым.
Если дальнейшие теоретические разработки в этой области приведут ученых к выделению единственной версии пространства-времени, удовлетворяющей всем требованиям для дополнительных измерений, это станет очень весомым аргументом в пользу истинности теории струн. Ниже приводятся краткие сведения из теории струн (в основном из мирового бестселлера Брайана Грина «Элегантная Вселенная…», 1999 г.). Что позволяет читателю лучше понять выше сказанное, а также понять исследования мира натуральных чисел в рамках числофизики (предыдущие и последующие статьи автора).
Итак, в 1919 г. малоизвестный немецкий математик Т. Калуца (1885 – 1954) в письме к знаменитому физику Альберту Эйнштейну высказал необычную мысль: во Вселенной может быть более 3-х пространственных измерений (которые нам хорошо известны, например, это длина, ширина и высота нашей комнаты, а также время). А в 1926 г. шведский физик О. Клейн (1894 – 1977) уточнил эту мысль: пространственные измерения могут быть двух видов – протяженными и свернутыми (доступными и недоступными) для нашего наблюдения. Расчеты Клейна показали, что свернутое (дополнительное циклическое) измерение существует в каждой точке пространства. Эту гипотезу стали называть теорий Калуцы-Клейна.
Дополнительная, пятая координата является компактной (её значения лежат на окружности) и имеет размер сопоставимый с планковской длиной (порядка 10^-35 метра). Поэтому для макроскопического наблюдателя (для человека) пятая координата не заметна, т.е. все измеряемые нами физические величины не зависят от её значения. Кроме того, дополнительные измерения (ДИ) оказывают влияние преимущественно на гравитационное взаимодействие (ГРВ, которое самое слабое), поэтому, будь ДИ величиной, скажем, даже в 1 мм, их вполне могли бы «просмотреть» в экспериментах (ускорители не реагируют на ГРВ). Таким образом, могут быть и «крупные» ДИ, пока никем невидимые.
Многочисленные ДИ с самой причудливой геометрией свернуты (туго скручены) в крохотные петли (кольца), спрятанные в ткани мироздания (в складчатой структуре космического пространства). Даже если ДИ всегда будут оставаться в свернутом состоянии и будут малы, то сам факт их существования ведет к глубоким последствиям. Так, добавив всего лишь одно ДИ, Калуца объединил общую теорию относительности (ОТО) с максвеловской теорией электромагнитного поля (даже Эйнштейн оценил это только спустя более двух лет!).
Калуца явно опередил свое время, и только с середины 1970-х гг. начались интенсивные разработки теорий высших размерностей со многими ДИ. Поскольку до сих пор ДИ не обнаружены, то считают, что размеры всех возможных ДИ меньше аттометра (10^-18 метра – предельная «глубина», доступная современной науке и технике). Теории, содержащие гравитацию, ДИ и суперсимметрию называют многомерной супергравитацией. Причем в многомерную формулировку труднее всего включить такое понятие как киральность. Ещё в рамках стандартной модели (СМ) было установлено, что наша Вселенная (её законы) не обладает полной симметрией левого и правого (в части слабого взаимодействия), т.е. Вселенная является киральной. Поэтому зеркальные аналоги некоторых процессов, определяемых слабым взаимодействием, не могут существовать в нашем мире, даже если исходные процессы существуют.
Примечательно, что теория струн просто требует, чтобы Вселенная имела ДИ. В середине 1990-х гг. замечательный американский физик-теоретик Эдвард Виттен (род. 1951) доказал, что пространственных измерений должно быть 10. Однако до сих пор никто не знает, почему именно 7 их них – это ДИ (помимо привычных нам трех пространственных измерений и одного временного). Также не известно, почему у времени нет ни одного ДИ.
Поскольку петли струн колеблются во всех 10 пространственных измерениях, то форма, в которую свернуты пространственные измерения, и форма их взаимного переплетения, сильно влияют и строго ограничивают возможные моды резонансных колебаний струн. То есть геометрия ДИ определяет массу и заряды частиц в обычном 3-х мерном пространстве. Уравнения, следующие из теории струн, существенно ограничивают геометрическую форму ДИ. В 1984 г. было доказано, что этим условиям удовлетворяет один конкретный класс шестимерных геометрических объектов – пространств Калаби-Яу (ПКЯ) или, иначе говоря, многообразий Калаби-Яу. Их математическое описание довольно сложное и изощренное, оно было получено Э. Калаби (1957 г.) и Ш.Т. Яу (1977г.) вне всякой связи с физикой (и теорией струн).
По данным на 2023 год, известно более 470 миллионов (4,7∙10^8) трёхмерных пространств Калаби-Яу (ПКЯ), которые удовлетворяют требованиям к ДИ, вытекающим из теории струн. На рис.1 показан всего лишь один из возможных видов ПКЯ (и его изображение имеет существенные искажения, т.к. шестимерное пространство трудно представить на двумерном листе бумаги). И пока не ясно, как определить из уравнений теории струн, какое из ПКЯ определяет вид ДИ. Нерешенной проблемой остается даже поиск принципа выбора ПКЯ. Дело в том, что математический аппарат теории струн чудовищно сложен и настолько, что физики способны выполнить только приближенные вычисления в рамках формализма – теории возмущений. В ней все возможные ПКЯ выглядят равноправными; ни одно из них не выделяется уравнениями.
Понятие о ПКЯ позволяет получить ответ на один из сокровенных вопросов физики: с чем связано существование семейств фундаментальных частиц (ФЧ) и почему семейств именно три? До теории струн ответа на это вопрос не было, а ответ теории струн состоит в следующем. Типичное ПКЯ содержит отверстия (как в бублике), они могут быть самых разных типов (в том числе в нескольких измерениях). С каждым отверстием связано семейство колебаний с минимальной энергией. Если свернутое ПКЯ имеет три отверстия, мы обнаружим три семейства ФЧ. То есть три семейства – это число отверстий в геометрической форме, которую образуют ДИ. Но число отверстий в каждом из известных ПКЯ может доходить до 3, 4, 5, …, 480, а какое ПКЯ выбрать – пока неизвестно (так, теория струн предсказывает существование 4-х семейств ФЧ, в каждом из которых по 27 ФЧ). Более того, скажем, три отверстия могут плавно изменять свою форму опять же через бесконечное число промежуточных форм ПКЯ.
Массы ФЧ в каждом семействе зависят от того, как пересекаются и накладываются друг на друга границы различных многомерных отверстий в ПКЯ. Однако это также требует знания конкретного вида ПКЯ. Перебрать все альтернативы 470 миллионов ПКЯ невозможно. Однако физики ещё до 2000 года сгруппировали все многообразия в десятки тысяч групп ПКЯ, которые могут быть преобразованы друг в друга путем плавных деформаций, и учитывали такие группы как одно ПКЯ. И уже это небольшое число (групп) ПКЯ дает физическую картину, которая на качественном уровне близка к реальному миру.
Перечислим основные предсказания теории струн (ТС), которые можно попытаться проверить в эксперименте:
1). У каждой известной частицы имеется суперпартнер (мы можем предсказать для них константы взаимодействия, но не массы).
2). В некоторых ПКЯ могут быть частицы с дробным зарядом 1/5, 1/11, 1/13, 1/53 (в единицах заряда электрона, в стандартной модели могут быть только 1/3, 2/3, – 0, +1, –1). Масса таких частиц, весьма вероятно, близка к планковской массе.
3). Макроскопическую струну можно… увидеть в телескоп.
4). У нейтрино – ненулевая масса (в 2002 г. она была установлена, и оказалась крайне малой).
5). Возможны распад протона, а также превращения и распады некоторых комбинаций кварков (всё это стандартная модель запрещает).
6). Ряд ПКЯ допускают новые взаимодействия, поля которых отличаются слабой интенсивностью и большим дальнодействием.
7). ТС предлагает ряд кандидатов на роль тёмной материи.
8). ТС может объяснить огромное расхождение по Λ-члену? Это расхождение (почти на 120 порядков, что некоторые авторы называют «худшим теоретическим предсказанием в истории физики») составляет отдельную проблему, именуемую «проблемой космологической постоянной» (или проблемой лямбда-члена, где Λ ≈ 1/10^52 метр^-2 ≈ 1/10^122 планковская длина^-2). Всё дело в том, что у физиков нет теории, способной однозначно ответить на вопрос: почему космологическая постоянная (Λ) так мала?
Любопытно, что законы мира натуральных чисел (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7,…), возможно, позволяют объясняют эту проблему Λ (см. также у автора статью «Элементарные ячейки пространства…» от 06.01.25). Если совсем коротко, то это выглядит так. Будем полагать (в рамках числофизики), что нашему «сегодня» (при возрасте Вселенной около 13,8 млрд лет) соответствуют, например, первые K ≈ 10^122 простых чисел, где K – это показания счётчика времени, а также количество элементарных ячеек пространства (ЭЯП) дискретного пространства-времени (которое расширяется со средней скоростью Vср ~ lnK). При этом среднее (теоретическое) ускорение для первых ЭЯП (в количестве K) будет таким: Аср ~ 1/K, а вот реальные K ускорений (А) могут оказаться (случайным, непредсказуемым образом) любыми целыми чётными числами из диапазона от А = 0 до А = Amax ≈ ± (lnK + lnlnK)^2. То есть для модуля реальных ускорений получаем такой ряд: |A| = 0, 2, 4, 6, 8, … – чётные числа вплоть до Amax (и чем ближе к Amax, тем чаще будут пропуски некоторых чётных чисел). Значит, модуль наименьшего отношения (расхождения) А/Аср будет равен либо нулю, либо примерно такому значению 2∙K. Что в нашем примере и в наше «сегодня» легко даёт нам пресловутое «расхождение» на 122 порядка (наипростейшее объяснение «проблемы космологической постоянной» в физике?).

[Феникс Джонатанович ДонХуанЦзы]

https://dzen.ru/a/ZWXvBU4a9A9oDThC?from_site=mail
Материи не существует, так почему мы ее видим и чувствуем?


2 минуты
20,3 тыс прочтений
29 ноября 2023



Если, к примеру, соотнести размеры атомов со знакомыми нам вещами, получится примерно следующее: ядро атома пусть будет теннисным мячом, электрон - шариком от настольного тенниса, тогда расстояние между ними в атоме будет равным футбольному полю! Т.е. в любом атоме 99,9..% - это пустота. Так почему же мы ощущаем все окружающие предметы плотными?
Ощущение твердости создается силами отталкивания или притяжения между атомами, похожими на силы, действующие между двумя магнитами, поднесенными друг к другу. Наши руки, ноги, пальцы на самом деле никогда ни к чему не прикасаются, а лишь испытывают силу отталкивания, которая создает ощущение твердости. Хотите верьте, хотите нет, но на самом деле вы не касаетесь стула, на котором сидите, а скорее висите над ним, за счет того что атомы стула и вашего тела отталкивают друг друга. В действительности всё скрепляет и заставляет реальность выглядеть «твердой» океан колеблющейся энергии, а не что-то вещественное. Не только ваше тело, но и все что вы видите, чувствуете и с чем взаимодействуете, по большей части состоит из пустоты.


разные модели атомов


Каждый квант, каждый предмет и каждый поток энергии наделен определенными программами, которые считывает глубинное сознание каждого игрока, находящегося в условиях 3Д реальности. Т.е. наше сознание настроено так, чтобы воспринимать материю.







Наш мир — голограмма: самая точная модель нашей реальности
Большое путешествие 🌏3 октября 2023

(https://dzen.ru/a/ZRsUUqGd_H4mqzmy)


Если расщепить ядро атома, то внутри него будут находиться так называемые суперструны, или квантовый пульсатор: это нечто, попеременно пребывающее в двух разных состояниях, которые циклически сменяют друг друга с характерной частотой. Аналогия - компьютерный бинарный код, ноль и единица, основа программирования.
Абсолютно всё в этом мире на самых микро-уровнях реальности сделано из суперструн, т.е. энергии! И энергия эта одинакова во всех материалах и веществах.


суперструны


Значит, все качества и свойства материи запрограммированы и действуют по какому-то алгоритму, который определяет физические свойства нашего 3Д мира. Опять пришли к тому, что мир вокруг - голограмма)
3Д-голограммы уже созданы и недалек тот час, когда будет разработана полностью реальная игра с полным погружением, неотличимая от физической реальности. Прям как в фантастических фильмах! А как известно, некоторые фильмы специально и создаются для того, чтобы морально подготовить человеков к грядущему будущему.
Материя подвергается изменениям через воздействие разных частот (есть много видеоэкспериментов по этой теме, воздействие частот и вибраций на сыпучие или жидкие материалы приводит к образованию сложных узоров, т.н. фигуры Хладни).







фигуры Хладни

Суть в том, что чем выше частота - тем сложнее получается рисунок. Воздействовать можно и голосом человека: результат аналогичный.
И вот именно из этих свойств атомов вытекает следующее: одинаковую энергию (суперструны) мы воспринимаем по-разному (видим в виде разной материи) лишь потому, что она, эта энергия, вибрирует на разных частотах. А мы, в свою очередь, также настроены на определенные частоты восприятия и просто не можем воспринимать и чувствовать то, что находится за пределами наших частотных каналов.
Изменив вибрации, можно менять материю. Изменив свои собственные вибрации, можно увидеть этот 3Д мир в ином ракурсе. Готовы?

[Феникс Джонатанович ДонХуанЦзы]

https://dzen.ru/a/Z5s9pNZRjhRf4k1K?from_site=mail
Квантовые физики создали 37-мерное пространство


2 минуты
2786 прочтений
Вчера





Исследователи создали частицы света, которые фактически существуют в 37 измерениях одновременно, чтобы проверить экстремальную версию квантового парадокса. Эксперимент описан в журнале Science Advances (https://dzen.ru/away?to=https%3A%2F%2Fwww.science.org%2Fdoi%2F10.1 126%2Fsciadv.abd8080).
«Этот эксперимент показывает, что квантовая физика более неклассична, чем многие из нас думали. Может быть, даже спустя 100 лет после ее открытия мы все еще видим только верхушку айсберга», — говорит Чжэнхао Лю из Датского технического университета.Он и его коллеги сосредоточились на состоянии Гринбергера–Хорна–Цайлингера (ГХЦ), которое допускает, что квантовые частицы могут оставаться связанными на больших расстояниях более 30 лет. В простейшей версии ГХЦ три частицы связаны квантовой запутанностью — особой связью, с помощью которой можно узнать что-то об одной частице, взаимодействуя с двумя другими.
Как показано в математических доказательствах и проверено в экспериментах, ситуация, в которой частицы могут влиять друг на друга только тогда, когда они находятся в непосредственной близости — другими словами, когда так называемое «жуткое действие на расстоянии» запрещено — приводит к математическим невозможностям. Фактически, парадокс можно выразить через выражение, которое дает равенство 1 и -1, что не может быть правильным. В 1990-х физики поняли, что единственный способ избежать таких невозможностей — принять, что частицы могут участвовать в квантовой «жуткости».
Лю и его коллеги хотели создать самую экстремальную версию этого парадокса. В частности, они хотели найти состояния фотонов, или частиц света, поведение которых в эксперименте ГХЗ сильнее всего бы отличалось от поведения чисто классических частиц.
Расчеты показали, что фотоны должны пребывать в квантовых состояниях настолько сложных, как если бы они существовали в 37 измерениях. Так же, как наше положение в каждый момент может быть определено относительно трех пространственных и одного временного измерения, состояние каждого фотона может быть описано 37 параметрами.
Исследователи проверили эту идею, преобразовав многомерную версию состояния ГХЗ в серию импульсов очень когерентного, то есть чрезвычайно равномерного по цвету и длине волны, света, которым они могли управлять.
«Состояние, закодированное светом, и его измерение управляются той же математикой, которая лежит в основе квантовой физики. Таким образом, наш эксперимент может производить некоторые из самых неклассических эффектов в квантовом мире», — пояснил Лю.Этот тип «квантового моделирования» чрезвычайно технически сложен и требует очень стабильных и точно откалиброванных устройств, добавил он.
«Это результат “на вечность” — в том смысле, что он может быть актуален через сто лет», — прокомментировал профессор Отфрид Гюне из Зигенского университета в Германии.По его словам, помимо исследования пределов квантовости, новая работа также полезна в понимании, как квантовые состояния света и атомов используются для обработки информации — например, в квантовых вычислениях.
Дальнейшие исследования будут посвящены тому, как ускорить вычисления, кодируя информацию в квантовые состояния, подобные полученным в этом 37-мерном эксперименте, подтвердил Лю.
Физики впервые наблюдали странный эффект квантового бумеранга (https://dzen.ru/away?to=https%3A%2F%2Fnaukatv.ru%2Fnews%2Ffiziki_v pervye_nablyudali_strannyj_effekt_kvantovogo_bumer anga)
Физики впервые наблюдали квантовую запутанность у кварков (https://dzen.ru/away?to=https%3A%2F%2Fnaukatv.ru%2Fnews%2Fkvantovy j_podvig_fiziki_vpervye_nablyudayut_sputannye_kvar ki)

[Феникс Джонатанович ДонХуанЦзы]

https://dzen.ru/a/ZR0QgB4bp0FJZa16
С чем физически правильно сравнивать электрический ток?


https://static.dzeninfra.ru/s3/zen-lib/1.003.1/dzen-layout/lz5XeGt8fsa/g1J9d2451/aab0adc2L/D-aOVWBWrcPOXJOCRxf38nUUtQS0T0Bs-0qc7LzAc2OuAIImnx-UhiU06cwRk4mBHtABpry-B7uUrt9DmfHohg7jklkEPq2Klghqk19r9t8lOcx55VNQHL5W7a S91ApTq3x3Cu8erf9sjM3MMe81KZKp0A9EZ-ZmUVfXBtmpydZntqsoZU6Rg4IJr4Je0xqayTCBsAwzYQivI7iY 4K2jS2akbgKnnqHDVNXQJUyL1Uk6ldw_mOdWxmVPe7adaa3TF7 4XNMkyIcPa2Ed6KmPXuoV0FVxwowUUh1vAOLRRcwNu3Mb6L86d qzw1VM3MN1nR0pWYs0i32sJd39sObSEFm1sOkzj1jv0PopTTco I3w9oF5IHwTKf9fOOXZFiYXX9r4gRalg_STeP8tWDNdINdbd6J cE_oC0qyRbc_6hV1vfs_-iP0AdJNX2aYX9YOI89ecWyNrHirUcAnp2zoNIlPFyqQFtIfqoV fPGXI5XQrcRWKdbBf0HPyqh1bsxoJrWnTZzrzFDliSYN2FP9SD kvHtj2QMfREI5ncp8MwyHh1hyOyPO56p1rNY6jtBEG8H5EV2iH 465iP2jIxi5feiZFNlw_GK-RJimk7rgiDRm4zV459PPkwnE8N6INTbDg8XSffjoQe4jO-ZQ98-UC95P_xRTadRD804_baMVvD6pVF8R9b6lecOcoVhw4UI1IGY0c CfXxNaEi_3ZyDx8SgMNX3xxL0nooDviFnJMEcVfRnmZUOGczPv O9qIv2nc0INcVX7C8bHWOGy_Q_WEAMuwp_zpmVMvWAMx920W_f oIKTF14965DL67yYxF9SxrB3IM2F5Wv1cYyg3GkJdD1NKSZGhQ 3vqSzgJrrWTbrgzYk6zL7ahfC2wRJMR-G83ECxwCW8fBhg2AmPOJcOoWcyd-DfF-QphBJNkd5IisQtLxn25QR_Dms_8cSq924Ik257Kv6cCQYiBmGx HAXgrKxjE9HlTS24UwnaHBvEfEGkQ5cDPDV0uGTh3ZHOKVpHff 7ZhWdV3d_bn2L2ufb_2BN9qPnNHMm1kDVyEl4Ecj08AoCwB34-ekKbu79I1J1TFYJ1Y_5kJOm3w26wLAh5Zhx_GicnBx28Gm5QBV sm_FpAv2sKLb97BcFkYqD9xECv7dPiswaczeiSW8jsKGWNULRQ lqLthnfK5uOe0o1LqpdsXGu0pedebsttsxbY9Kxpc0yKiAwOmC XzdJKADHWwjX4j86A2PE1qgLhLnFiWTbG0g5TyfYR3WMeRHRE9 2zu3ro4IJ_envj-KrNBGKhQ_eOEtmOqtvcrHwtWAUN0GEj6cAtARd92sOMBa6SzLN m8RB0MnIfxFZNjFEE2Ar1kZxp0_qtbEtv5sOA5B9XgWjTijzlg IzM85N9JUAZCuR8P839DQYCUMvLgDmIq-yHfMc3bCxRHONWcIFSMvAK8pKRWvbtk21CUPz8t-0PV7Ng6qAy67qBwNGrcgN5MRHiQCr-5xgvN3Xn3aMRhJzBoVL7BG8uaiznWWm9ZxXZAuO3lVXNz7NRUU Th2KfpFGK4ZMGZDtCOotPyjUUFSQkJ-Vw-wfwSKTBUz-qEMIq_45127SpQKUUN1ndJqVgs5B_JrLpo9_6FT2pe_MiC_QNu nkXRoj_9lJvvyp9IM0EFC994Ge3aKAMyVdHUgiq0hOeBQuo_dg 5UCOtMYqFlOsoS5K2VQcvjvXBvbtXkmcMxS4Zh5oU3x6Sq6ueS ajFZMzn3Zgfl-xMuIWHzw70dh47cn3jPH3A5cyDnQkenbij4BcC4iGHQwphkb1f 5-ZPABnylbuOlFeqBrt_Cl388QAcy918Y5dIRHj5FxuWAPrib4Lp k8RdSMWoKxEZoiVks5wrirptKzP6FbHpf-ti5_yFOsmLKpyjoiaTc0rVaImIFEOJXNuHyOR89V_DpnzW5sNK oX983UyB6Pd5cc5tDMvkhw5mcbMzllGRuX-DPoNgyUIhU4Kk287I




Ток - это вода?

Сравнение электрического тока с водой - вещь весьма распространенная и очень полезная. Часто на уроках физики и для лучшего осознания происходящих процессов нам предлагают представлять электрический ток именно как воду, которая течёт по трубе. Так проще вникнуть в понятие потенциал, напряжение, сопротивление и прочие электрофизические термины. Я сам в своих материалах и лекциях часто использую эту аналогию.


Классика школьной физики

Например, можно успешно сравнивать поток воды, который встречает на своём пути сужение трубы, с электрическим током, который испытывает на себе влияние сопротивления провода. Ещё бы...Ведь не ясно как представить себе именно электрический ток. А вода она и есть вода. Все мы её видели и можем наделить некоторыми очевидными свойствами. Вот только к каждому такому примеру обычно следует присказка - "это лишь условное сравнение, на самом деле электрический ток не является потоком чего-либо и на воду не то, чтобы похож".


Тот самый электронный газ

В стандартном случае речь идёт хотя бы о том, что электрический ток не есть поток частиц. Даже по стандартному определению это упорядоченное направленное движение частиц. Но движение ещё не означает их течение. Электронный газ вибрирует рядом с точками своего "характерного обитания" и передает таким образом энергию. Путешествующие по всему проводнику электроны штука хоть и обычная, но не настолько распространенная, как движение частиц в воде.
Поэтому, поток воды не всегда уместно сравнивать с электрическим током. Если только делать это с некоторыми значительными допущениями.Электрический ток может уподобиться жидкости только в идеальных условиях, вроде абсолютного нуля и материалов абсолютной чистоты. Но на самом деле, превратить ток в жидкость - задача весьма интересная и полезно это не только по той причине, что так будет проще представлять то или иное явление на уровне школьной физики.
Старый (даже один из первых), но полезный ролик про понимание электрического тока:

Поведение тока, которое будет полностью повторять поведение жидкости, открывает новый путь к созданию сверхпроводников и позволяет управлять самим током более эффективно. Как мы уже выяснили раньше, поведение связанных друг с другом корпускулов или частиц, предсказать гораздо проще. Управлять потоком чего-либо тоже проще, чем балансировать где-то между квантовыми эффектами и энергиями. Поэтому, превращение тока в жидкость - вещь весьма интересная и перспективная.
Вот только в обычных условиях взаимодействие между электронами (если брать их как основу модели) оказывается меньшим, чем их взаимодействие с окружением. Электроны не способны образовать настолько связанную систему, как это сделали бы молекулы воды. Уж больно сильно на электроны будет влиять окружение.
В недавних экспериментах удалось заставить вести себя электрический ток именно как жидкость!
Исследовательская группа под руководством Леонида Левитова сумела построить упрощенную модель, на которой в обычных условиях можно наблюдать некоторые эффекты превращения тока в жидкость. Ученые сделали своеобразный электронный водоворот. Так могла бы повести себя только жидкость.


Хитрая экспериментальная установка

Для того, чтобы добиться такого эффекта, были изготовлены специальные каналы с завихрениями, где поток электронов смог продемонстрировать новые свойства. Так выяснилось, что электрический ток всё-таки вполне "легально" можно сравнивать с водой, а логика управления током теперь может поменяться.
Советую прочитать:
Сколько весит электрический ток? (https://dzen.ru/a/ZAC2LepQjRbSFm-W)
Про направление тока с цепи (https://dzen.ru/b/Y7WI4yMGQETz-dDr)
Почему лампочка "не кончается"? (https://dzen.ru/a/YvOWdz6g4W2nccNH)

[Феникс Джонатанович ДонХуанЦзы]

https://dzen.ru/a/Z44ux3pQgiGshOOn?from_site=mail
Гравитация Ньютона на самом деле подразумевает квантовую природу


3 минуты
4945 прочтений
20 января



Многие из нас привыкли полагать, что стандартная формула Ньютона для вычисления силы гравитационного взаимодействия между двумя массивными телами, имеет только лишь логику "мгновенного существования гравитации" и не претендует на какие-то попытки познать её природу. Но есть и другой подход.



Гравитация Ньютона

Согласно этой логике Ньютон понимал, что на самом деле гравитация куда более сложная сила, чем простое механическое взаимодействие. Но, не имея инструментария для изучения вопроса, оставил всё в подвешенном состоянии и начал рассматривать лишь результаты работы этой самой гравитации как факта - вычислять конкретные значения и анализировать прикладное влияние этого явления.
Откуда взялась такая идея? Давайте проанализируем основы этой мысли. Отмечу, что я просто излагаю подход и не претендую на его правильность.
Гравитация между двумя телами A и Б почти на 100% обусловлена ​​взаимодействием между нуклонами A и нуклонами B. Масса используется только в качестве входных данных для расчета количества нуклонов, содержащихся в каждом теле.
Нейтрон и протон имеют немного разные массы. Если вы допустите небольшую ошибку, вы можете использовать среднее значение обоих в качестве массы нуклона. Более точное среднее значение можно получить, приняв во внимание внутренний состав тела, но здесь мы этого делать не будем. Поэтому положим, что масса каждого тела определяется только нуклонами.
Каждый нуклон в A взаимодействует со всеми нуклонами в Б и наоборот.


Схема логики

Чтобы было легче понять, представим себе тело A, имеющее 3 нуклона, и другое тело Б, имеющее 5.
Заменяя каждое число нуклонов на их массовое отношение, получаем, что взаимодействие между двумя нуклонами является элементарным квантовым взаимодействием. Обмен энергией определяется при этом формулой Планка.
Частота, которая появляется в формуле Планка, типична для волны. Если один нуклон находится в теле A, а другой в теле Б, расстояние взаимодействия равно расстоянию между телами.
Это означает, что квантовая длина волны (в среднем взвешенном) очень приблизительно равна расстоянию между центрами масс обоих тел.Гравитационная сила является результатом всех элементарных волновых взаимодействий. Это напоминает что-то типа обмена информацией между двумя удаленными объектами. Примерно так ведут себя виртуальные фотоны, которые передают взаимодействия.


Гравитация Ньютона-то квантовая

Они не все работают в фазовом согласовании. Каждая из них работает с определенной фазой, отличной от фаз других. То есть фазы не сосредоточены в малом интервале. Они распределены по большому интервалу.
Дисперсия фаз дает результат, намного меньший, чем ожидалось для системы без дисперсии. Нам нужно будет учесть это, включив безразмерный фактор.
Ньютоновская формула по своей природе не механическая. Ее природа квантовая.
Ньютон понимал, что природа гравитации не механическая, и решил оставить этот предмет для исследования будущим поколениям, дав блестящий пример ясности, здравого смысла, благоразумия и физической интуиции. В его время оставалось более двух столетий до того, как были исследованы квантовые явления. Это увеличивает ценность Исаака Ньютона, потому что он бы начал очень серьезную путаницу, если бы сделал заявления, касающиеся природы гравитации.
Отметим, что гравитация слабее кулоновского взаимодействия. Как уже говорилось, малость этого фактора является следствием фазовой дисперсии. Получается, что Ньютон знал больше, чем кажется...

[Феникс Джонатанович ДонХуанЦзы]

https://dzen.ru/a/Z7YuGdHm0kCEM0j7?from_site=mail
Что находится между атомами материала? Снова парадокс...


3 минуты
1936 прочтений
Сегодня


Если я вас сейчас спрошу, что находится между атомами внутри любого вещества, то вы вряд ли сможете ответить на этот вопрос.
Классическая физика подразумевает довольно простую модель строения материи. Про эту модель мы уже много раз говорили. Любое вещество состоит из молекул, любые молекулы состоят из атомов, атомы состоят из протонов, нейтронов и электронов, и все это как-то соединяется. И в общем модель довольно складная, но все это до тех пор, пока мы не перейдем к тому, что находится между атомами. У нас есть некоторая пространственная модель, которая схематически изображается в виде кристаллической решетки.

Понятно, что не все материалы будут кристаллическими, не все материалы у нас будут твердыми, и в общем-то те решетки, которые мы обычно рассматриваем в таких случаях, характерны именно для металлов. Но в данном случае такое понимание сильно упростит процесс разбирательства в этом вопросе. Поэтому на всех изображениях, на всех иллюстрациях мы приводим именно кристаллическую структуру металла для того, чтобы легко было разобраться.
Опираясь на эту классическую модель, мы можем с большой точностью предположить, что атомы кристаллического материала действительно расположены таким образом, как нарисована пространственная кристаллическая решетка. И тут самое интересное - а что находится между самими атомами? Ведь расположены они на некотором расстоянии друг от друга, а между ними достаточное (или хоть какое-то)количество материи уже не поместится.



Что же там такое?
https://static.dzeninfra.ru/s3/zen-lib/1.003.1/dzen-layout/lz5XeGt8fsa/a109iZ122/7228a9dr/msAp_7YzAyoHj3t7jMJZhr9BFE6EuejhF6SWBmuDBqdaKeoMtj Joz4y5FjisdzEBvSQ_87LIznaC4Ky5AxJnr_7ELU9X8sZ-5_4Yn8iGnKcvUcHuVO3I4NOQ1_ZOQlcTekw5qAfybCppn_aorP bD8x8V2LUwHonEpWfdzVNWR3rvYWlqQidj2wa-L4uMpUozHwJUTSW5ynSWxFB2aRLQBknoKe3nk90Z6vzB3VvQk4 HtlIq10I_oZYaF339RFoeY6QO76TI1Ahv3LzobrqXZtF5i5kzU CPgnRRXRtZiREwerKmlehVI9OBmuM11YcbIhjyaK9IGPafb1FJ-PQXZnCbjTu1tT5tA5xDx5uPz3KMV9c0Vc5Ghp9ybHQpZagpKXe zg73gVjLKnKbSI9SOFRE783mkezvemEhaQ8PuDElqhJoKgKcHS ymSfdCzguV5nmnYCV7gf6uLcX5TOWCzAilJiL6-_G0D84Cv2Cr7piwvBN53gGMM1LR0dlzE-BVbWZ2WN6e5JVA8r2PGtIz-bo915Q9P9Vu9qktdZhZvriIRX6GJs9V1M_mZi_ES8I8tLSb5e4 dcJeiQZXhnzPsxfViHnjaKsgp3GbNT1727-UmUYMc-btBjlbt6ZFs-RYs-D2ioopLMWBHyubnUN9uaCQQA5m67QCTLs2JaWMb1LkZ7iYwBqZ MhThSYS9mVuO5hlUX-BU_NR5uCZXB9BVGPECRZlYqt52My6a2s1CrSuxgZI_ZTsU8P6p BGcXHF9hp-T76iEIamGnYBsnHrta3zco1a1C9A9WGpv1F5UQ5iigUiQa-6jtxVIM6_q8QM8ZQ2CAvZUL1BDd-XdUdgzMUsQm2FjgGFriJYHb59yrSd-WC6adU4TvV0rphIeW8BRZUOLFi9vbbiYCvWiLjnMfubGBUAwW-6dRzeg2JqSsbVGXt6n6k-nowtagmxXtqQhfZku1T4KWvNfJ-8eEVfKmaINTNkqIeX-2MfwZKl7BnPtgg5OtVLo24D_rRuenvhxTx8daGJFZWyNmshp1z 1vb7TT7NL2BlB5FeEo2pYdCNVsCk2Z42eq8VECOSBtsQ0_5AtI xnZW7xbNtG_YXpU-9MlfXSonSq2gwt1PqJO7L2L2EaTWeAyT-Roj5xyQ0wZTpctD2u-n4reSyfqoLvEE_yZOjMh106FVjb3n0pxeM3NP3dGp5UIo5IcbR a0esqyrv1yr379EWPcfY2rWk9dNlOxEBVcib-y9Ukd9JyPzxHduz83Bfh0rmQk6pp8blvV1BtZdqGyArm5C0wRs mDynLvJcop6_TF-9GefmVxHfiVNqQUWYKCVl-N2J8Wis8gN_7EzNzn5SqhcHfa0WFFwx-YucWm3rTSLuw1uFbJdz5yv7Ui_d90HW9VLpIp8REomZpMzDmmi m5DWajHXhrPtOMymLSgl516eQAvenmJaQentHGRWtZ08noUfbS KDUtK-gvJKk3voCkLVYaSEV3l0PHutIiR4k5mU5UMR5rmu0jPyrhgBH_ pzmVg404BjT3rpyQdgW5ixEK63NVcer03Njpz2ZY9-9jZJ1WeLpmZlRTZMlwo1dq6Cl9VdNvetiuUx3rAkIgXFWJt-N-uxSWZC2ssaWGmLmjWVkzZLPIJVyLi8-l2reuIbSOJ3ur9KTn02W44hIH6fhYr5eCPEurbKA966EygAwEi 5SQTUhGlsVujkGGNmg4oHgKIWShKhW9mbjfxusEnJD2TMYrmbe E1vOmaQPC16oICu33YhzpCM7gjSlwgOCvFJoEIM66dIa3jdzwx WX4eMBY-gL1wls3HshLPMap1l2jVLyG6Ug1NlVglrlD4OaoCcnuJlDuWIl OQW9IU7KS_jeJ5LDfiTQnNX_sQYVUi_oSi0lCR8GYB_4aSM7Gq-aOAWa-xJlqN7cFUaaYsoBG62vZLoYy3QuLHBPMCcFxgI6GuxWg_LrFhq fcH2OnxbhZsAhrAeazynceWinNg

Исходя из классической модели там пустота. А что такое пустота? Пустоты в физике, даже в классической физике, в принципе не существует. Ранние представления подразумевали, что в таких пространствах находится эфир. Что такое эфир? Материя, которой по современным представлениям не существует. Она должна была обеспечивать обмен энергиями между атомами и субатомными частицами, что позволило бы существовать материалу из атомов.
Между тем, те, кто высмеивают эфир, прекрасно воспринимают теорию квантового поля, которая подразумевает, что между частицами находятся некоторые поля, позволяющие передаваться виртуальным фотонам. Это некоторые частицы, которые постоянно пронизывают всё пространство во Вселенной, а от того пустого пространства быть не может. Виртуальные фотоны и вообще виртуальные частицы в физике - это такие мнимые частицы, которые вроде как существуют, а вроде как нет. Они передают взаимодействие, а потом сразу пропадают.
Обнаружить такие виртуальные частицы пока никому не удалось и это математическая абстракция. Но в реальности они должны напоминать что-то между сгустками энергии и флуктуациями поля. Идея о пустоте, которую можно было бы хорошо абсолютизировать, на самом деле очень далека от истины.
И на этом, по идее, нужно остановиться. Но есть ещё кое-что. На самом деле, если вы подумаете, как происходит тот же самый процесс разрушения, то вы поймёте, что когда разрушается материал, разрушение происходит не по самому атому. Протоны не отрываются от нейтронов. Разрушается именно то самое пространство между атомами.
Соответственно, межатомное пространство является некоторым "клеем" для атомов. Это клей, который держит все материалы, существующие вокруг нас. Это клей, который заставляет материю существовать.
И этот клей - это то самое непонятное, мнимое, которое существует между атомами. Физика описывает удержание частиц друг рядом с другом посредством сил притяжения и обменными механизмами. Среда между частицами - это подходящее пространство, которое помогает такому взаимодействию работать.
Даже представление частичек как энергетической волны не позволяет нам точно описать, что находится в пространстве между атомами. Энергетические всплески тоже должны как-то взаимодействовать. Значит между этими энергетическими волнами должна быть какая-то среда, которая позволяет этим волнам взаимодействовать и образовывать материал. Получается, что и по этой теории пространство между атомами чем-то заполнено.

[Феникс Джонатанович ДонХуанЦзы]

Туннельный эффект: квантовая "игра в кости", которая бесила Эйнштейна





Таинственный микромир (https://dzen.ru/a/Z-WWDI3n8hZ5v3Zv?from_site=mail#tainstvennii_mikromi r)
Туннельный эффект (https://dzen.ru/a/Z-WWDI3n8hZ5v3Zv?from_site=mail#tynnelnii_eeffekt)
Читайте также: (https://dzen.ru/a/Z-WWDI3n8hZ5v3Zv?from_site=mail#chitaiite_takje)


Если взять, например, два атома урана-238, то их будет невозможно отличить друг от друга — одинаковое число протонов, нейтронов и электронов, идентичные квантовые свойства и характеристики взаимодействия. Проще говоря, полное сходство во всех аспектах.



© scitechdaily.com

Однако судьба этих атомов-близнецов абсолютно непредсказуема — один может превратиться* в атом тория через несколько секунд, а другой просуществует еще несколько миллиардов.
*Уран-238 при альфа-распаде теряет 2 протона и 2 нейтрона, превращаясь в атом тория-234.
Как такое возможно? Давайте вместе разбираться в этом контринтуитивном "колдовстве".
Таинственный микромир

Чтобы объяснить это странное явление, нам нужно погрузиться в океан элементарных частиц, приняв тот факт, что классическая физика тут не работает.
Итак, в мире квантовой механики мы сталкиваемся с удивительным парадоксом: судьба отдельного атома принципиально непредсказуема, но поведение больших групп атомов подчиняется строгим статистическим законам с высочайшей точностью.


© scitechdaily.com

Вероятность распада одного атомного ядра урана-238 в течение секунды (без видимой причины и какого-либо внешнего вмешательства) составляет всего 4,87×10⁻¹⁸ — невообразимо малая величина, определяющая период полураспада системы в 4,5 миллиарда лет. Другими словами, поведение каждого атома случайно, но миллионы таких атомов в совокупности следуют неизменному закону радиоактивного распада, порождая предсказуемость в макромасштабе. По этой причине примерно половина атомов урана, присутствовавших при формировании нашей планеты, все еще существует сегодня.
Физики десятилетиями пытались найти хоть какой-нибудь фактор, влияющий на момент распада отдельного атома. Исследовали температуру, давление, химические связи, электромагнитные поля – все тщетно. Само положение атома в пространстве и времени никак не связано с моментом его распада.
Туннельный эффект

В основе этой квантовой случайности лежит туннельный эффект. Частицы в ядре урана удерживаются мощным энергетическим барьером ядерных сил. Однако квантовые законы позволяют частицам иногда "просачиваться" через этот барьер, даже не обладая достаточной энергией. Если бы аналогичное происходило на макроуровне, то мяч, брошенный в стену, иногда пролетал бы сквозь нее.


© uibk.ac.at

Многие физики, включая Эйнштейна, были глубоко озабочены этой принципиальной непредсказуемостью квантового мира.
"Бог не играет в кости", – заявлял Эйнштейн, надеясь, что существуют какие-то скрытые параметры, которые мы просто пока не видим.Однако все последующие эксперименты только укрепили теорию (https://dzen.ru/away?to=https%3A%2F%2Farxiv.org%2Fpdf%2F1508.05949 v1) – на квантовом уровне природа действительно ведет себя случайно и непредсказуемо.
Удивительно, что из этого квантового хаоса на макроуровне возникает идеальный порядок. Данные радиоуглеродного датирования точны не потому, что мы знаем судьбу каждого атома, а потому что поведение группы атомов абсолютно предсказуемо (о чем было сказано выше).


© pinterest.com

Еще раз: непредсказуемость в поведении отдельного атома и строгая предсказуемость для их группы. Это звучит мозговыносяще, но как сказал астрофизик и популяризатор науки Нил Деграсс Тайсон:
"Вселенная не обязана иметь смысл в ваших глазах".Важно отметить, что описанный квантовый парадокс присущ не только урану-238. Аналогичным образом ведут себя все радиоактивные элементы – от долгоживущего тория-232 до короткоживущего йода-131, используемого в медицине. Хотя в статье был рассмотрен конкретный случай радиоактивного распада, сами принципы квантовой неопределенности и вероятностной природы явлений применимы ко всем элементарным частицам и атомам Вселенной.

[Феникс Джонатанович ДонХуанЦзы]

https://dzen.ru/a/Z1sEUPxv4BNTpXcG?from_site=mail
Почему число «1/137» встречается повсюду в природе?


13 декабря 2024

13,7 тыс

4 мин





Оглавление


Что такое постоянная тонкой структуры? (https://dzen.ru/a/Z1sEUPxv4BNTpXcG?from_site=mail#chto_takoe_postoya nnaya_tonkoii_stryktyr)
Где встречается число 1/137? (https://dzen.ru/a/Z1sEUPxv4BNTpXcG?from_site=mail#gde_vstrechaetsya_ chislo_1_137)
1. Электронная структура атомов (https://dzen.ru/a/Z1sEUPxv4BNTpXcG?from_site=mail#1_eelektronnaya_st ryktyra_atomov)


























В науке существуют загадочные числа, которые кажутся неотъемлемой частью самой структуры Вселенной. Одним из таких чисел является 1/137 — известное также как обратная величина постоянной тонкой структуры. Это число волнует умы учёных, философов и любителей науки, вызывая множество вопросов: почему оно существует, какова его роль в природе и что оно может рассказать нам о законах физики? Попробуем разобраться.
Что такое постоянная тонкой структуры?

Число 1/137 связано с фундаментальной физической константой, называемой постоянной тонкой структуры, которая обозначается греческой буквой α (альфа). Эта константа описывает силу электромагнитного взаимодействия — одного из четырёх фундаментальных взаимодействий в природе. Формально она определяется как:
где:


— заряд электрона,
— редуцированная постоянная Планка,
— скорость света в вакууме,
— электрическая постоянная.

Численно приблизительно равна 1/137 (точное значение около 0.0072973525693).
Это безразмерная величина, что делает её уникальной: она остаётся неизменной вне зависимости от системы измерений. Именно благодаря этому она играет столь важную роль в физике.
Где встречается число 1/137?

1/137 встречается в самых различных областях науки и природы. Вот несколько примеров:
1. Электронная структура атомов

Постоянная тонкой структуры определяет свойства атомов. Она влияет на то, как электроны взаимодействуют с ядром и друг с другом. Например, спектры излучения атомов, такие как линии водорода, определяются значением . Если бы это число изменилось, химические и физические свойства веществ были бы совершенно другими.
2. Квантовая электродинамика

В квантовой электродинамике (КЭД), которая описывает взаимодействие света и материи, используется для расчёта вероятностей различных процессов, таких как испускание и поглощение фотонов. Точность экспериментов в КЭД настолько высока, что любое отклонение в значении могло бы указывать на новые физические явления.
3. Космология и структура Вселенной

Значение связано с эволюцией Вселенной. Если бы оно было немного другим, звёзды, планеты и жизнь, как мы её знаем, могли бы никогда не возникнуть. Например, изменения в повлияли бы на энергию связи атомных ядер, делая химию и биологию невозможными.
4. Чёрные дыры и квантовая гравитация

Хотя чёрные дыры и их свойства обычно описываются теорией относительности, может играть роль в описании их взаимодействий с элементарными частицами. Исследования показывают, что это число может быть связано с явлениями на стыке квантовой механики и гравитации.
Почему именно 1/137?

Причина, по которой имеет значение около 1/137, остаётся одной из главных загадок физики. Вот несколько гипотез:
1. Число, вытекающее из математической структуры физики

Некоторые учёные считают, что значение обусловлено глубокими математическими принципами, которые ещё предстоит открыть. Возможно, оно связано с симметриями или топологическими свойствами пространства-времени.
2. Антропный принцип

Согласно антропному принципу, фундаментальные константы, такие как , имеют свои значения потому, что иначе не могла бы существовать жизнь, способная их измерить. Это означает, что значение 1/137 может быть случайным среди множества возможных значений в разных Вселенных.
3. Многоуровневая структура реальности

Некоторые теоретики предполагают, что — это своего рода «программный код» Вселенной. Если бы мы поняли его истинную природу, это могло бы раскрыть нам новые законы физики.
Исторические аспекты

Число 1/137 давно привлекало внимание физиков и математиков. Вот несколько заметных фигур, которые интересовались этим числом:


Арнольд ЗоммерфельдИменно он ввёл постоянную тонкой структуры в науку, описывая релятивистские поправки в атомной спектроскопии.
Ричард ФейнманВеликий физик называл «одним из величайших секретов природы», утверждая, что никто не понимает, почему оно имеет такое значение.
Пауль ДиракДирак пытался связать с другими фундаментальными константами и космологическими параметрами.

Возможные объяснения в современной физике

Современные теории пытаются объяснить значение , используя подходы, такие как теория струн, квантовая теория поля и даже новые модели пространства-времени. Некоторые из них:
1. Теория струн

В теории струн фундаментальные константы, включая , могут быть следствием вибраций струн в многомерном пространстве. Значение могло бы зависеть от формы и размеров этих дополнительных измерений.
2. Изменяющаяся постоянная

Некоторые исследования предполагают, что могла изменяться в прошлом. Это гипотеза проверяется с помощью наблюдений далёких галактик и изучения спектров древнего света.
3. Фундаментальная геометрия пространства-времени

Значение может быть связано с фундаментальными геометрическими свойствами нашего пространства-времени. Это открывает перспективу объединения квантовой механики и гравитации.
Заключение

Число 1/137 — это загадочная величина, которая пронизывает самые разные аспекты науки. Оно является ключом к пониманию электромагнетизма, квантовой механики и, возможно, более глубоких законов природы. Хотя его точная природа остаётся неясной, изучение продолжает вдохновлять физиков и философов. Возможно, раскрытие тайны этого числа приблизит нас к разгадке фундаментальных вопросов бытия: почему Вселенная устроена именно так, а не иначе?

[Феникс Джонатанович ДонХуанЦзы]

Физики «подтвердили» справедливость теории струн


19 декабря 2024

7970

2 мин








Исследование (https://dzen.ru/away?to=https%3A%2F%2Fjournals.aps.org%2Fprl%2Fabs tract%2F10.1103%2FPhysRevLett.133.251601) ученых из Нью-Йоркского университета и Калифорнийского технологического института представляет новый математический подход, подтверждающий «неизбежность» теории струн как единственного возможного объяснения устройства нашей Вселенной.
Теория струн утверждает, что на самом базовом уровне природа состоит не из частиц, а из одномерных вибрирующих струн. Эти струны, двигаясь с различными частотами, определяют типы возникающих частиц — как струны музыкальных инструментов создают разнообразные ноты. Однако, несмотря на элегантность этой идеи, до сих пор не существовало строгого математического доказательства, что она является уникальным и неизбежным объяснением физической реальности.
Эксперты задали фундаментальный вопрос: «Какая математическая задача имеет теорию струн в качестве единственного решения?» Такой подход к изучению физики известен как метод «bootstrap» — отсылка к выражению о «подтягивании себя за шнурки», подразумевающему получение результатов без внешних данных или помощи. Этот метод уже позволил специалистам обосновать неизбежность общей теории относительности и некоторых теорий взаимодействий элементарных частиц, например, взаимодействия глюонов внутри протонов. Однако до сих пор никто не мог применить этот принцип к теории струн.
В своей работе ученые разработали методику «bootstrap» для амплитуд теории струн. Они создали математические формулы, описывающие рассеяние частиц, и наложили на них специальные условия, обеспечивающие их непротиворечивость. В результате амплитуды, характерные для теории струн, оказались единственным возможным решением. Таким образом, впервые удалось доказать, что данная теория неизбежно вытекает из определенных математических условий.
«Это исследование дает ответ на вопрос, почему теория струн должна описывать наш мир», — говорит Грант Реммен, постдокторант Нью-Йоркского университета и один из авторов работы. «Знание этих математических условий приближает нас к пониманию того, обязана ли она действительно описывать устройство Вселенной».
Авторы статьи, включая Клиффорда Чанга, профессора теоретической физики из Калифорнийского технологического института, и постдокторанта того же института Аарона Хиллмана, отмечают, что их открытие может быть полезным для дальнейшего изучения квантовой гравитации. Эта область физики пытается примирить общую теорию относительности, объясняющую гравитацию на больших масштабах, с квантовой механикой, описывающей поведение частиц на самых малых уровнях.
«Наш подход открывает новые горизонты в понимании уникальности амплитуд теории струн», — поясняет Реммен. «Инструменты, разработанные в нашей работе, могут быть использованы для изучения деформаций теории струн, что позволит нам картографировать пространство возможных вариантов квантовой гравитации».
Этот прорыв не только подтверждает уникальность теории струн, но и создает основу для новых исследований, которые могут пролить свет на самые глубокие загадки устройства Вселенной.
Ранее ученые объяснили (https://dzen.ru/away?to=https%3A%2F%2Fhi-tech.mail.ru%2Fnews%2F119485-mogut-li-atomy-prikasatsya-drug-k-drugu%2F), могут ли атомы прикасаться друг к другу.

[Феникс Джонатанович ДонХуанЦзы]

https://dzen.ru/a/ZrB270uO_EIobCkE?from_site=mail
Почему свет не теряет энергию, путешествуя в пространстве?


https://dzen.ru/a/ZrB270uO_EIobCkE?from_site=mail


Инстинктивно мы сопоставляем всё, что происходит в физике окружающего мира, с нашими аналогиями. Все аналогии традиционно берутся из механики. Ну и если, например, мы думаем про летящий объект, то вспоминаем снежок, который бросали в детстве и сравниваем логику движения с ним. Но это не всегда правильно. Возьмем, например, движение света.
Поведение света при его распространении в пространстве удивительно и принципиально отличается от того, как мы обычно понимаем движущиеся в пространстве объекты. Свет сохраняет свою энергию во время путешествия через вакуум пространства из-за отсутствия взаимодействия с материей и соблюдения закона сохранения энергии. Любое воспринимаемое изменение энергии, например, красное смещение, обусловлено эффектами расширяющейся Вселенной, а не внутренней потерей энергии.



Фотон путешествует по пространству

Свет, вроде как, состоит из частиц, называемых фотонами. Но это не совсем ЧАСТИЦЫ. Фотоны уникальны, поскольку не имеют массы и всегда движутся со скоростью света в вакууме. Сравнивать фотон со снежком нельзя.
Энергия фотона напрямую связана с его длиной волны и частотой. Энергия фотона увеличивается с уменьшением его длины волны, и увеличивается с увеличением его частоты. Это ключевое понятие для понимания электромагнитного излучения в различных частях спектра, от радиоволн (длинная длина волны, низкая частота, низкая энергия) до гамма-лучей (короткая длина волны, высокая частота, высокая энергия). Свет распространяется как поперечная волна, что означает, что колебания электромагнитных полей перпендикулярны направлению распространения.

В необъятности космоса, особенно в космологическом масштабе, сама Вселенная расширяется. Это расширение растягивает пространство между объектами, включая пространство, через которое проходит свет. Когда само пространство растягивается, оно также растягивает длину волны света, проходящего через него. Это явление известно как красное смещение. По мере того, как длина волны света увеличивается (растягивается), его частота уменьшается, и, следовательно, его энергия уменьшается. Однако это уменьшение энергии не останавливает движение фотона. Оно просто меняет тип света (например, видимый свет может стать инфракрасным).


Вот такая вот довольно стандартная схема

В пустом пространстве, без какой-либо материи, с которой мог бы взаимодействовать свет, фотоны продолжают путь, не подвергаясь какой-либо потере энергии. Энергия фотона изменяется только тогда, когда его длина волны растягивается из-за расширения пространства или когда он взаимодействует с материей (например, поглощается или рассеивается).

Когда фотон смещается в красную область, это, по сути, означает, что он растягивается по мере своего перемещения в пространстве, особенно если это пространство расширяется (как в нашей Вселенной). Это растяжение увеличивает длину волны фотона, что поворачивает его цвет в сторону красной части спектра. Собственно, отсюда и название "красное смещение". По мере увеличения длины волны энергия фотона уменьшается, поскольку энергия в фотоне напрямую связана с его длиной волны.
Куда девается эта потерянная энергия? И опять тут не подходят аналогии с какими-то макропроцессами. Она не теряется так, как мы обычно думаем о потере энергии, когда двигатель внутреннего сгорания у автомобиля теряет энергию из-за генерации тепла. Вместо этого энергия фотона уменьшается в результате расширения пространства, через которое он проходит. Это не означает, что энергия передается другому объекту или преобразуется в форму тепла или другого типа энергии. Это связано с общей концепцией того, как энергия, пространство и время взаимосвязаны и зависят от расширения Вселенной. По сути, энергия не теряется - она просто разбавляется по мере того, как Вселенная расширяется.
Фотоны продолжают двигаться вперед, потому что они всегда находятся в движении, и в пустом пространстве нет ничего, что могло бы их остановить. Фотон вообще больше похож на кусок синусоиды, который постоянно движется.
Им не нужно тратить энергию, чтобы продолжать движение, потому что у них нет массы, а значит, и инерции или сопротивления, которые нужно преодолеть.Фотоны будут продолжать двигаться бесконечно, если только что-то не взаимодействует с ними и не поглощает, не отклоняет или иным образом не изменяет их курс.
Фактически получается, что само слово фотон подразумевает постоянное движение. Есть энергия есть и движение. Энергия и есть фотон. Квант энергии определяет существование фотона, которым последний и является. В окружающем мире фотон проявляет себя известным образом. При этом сравнивать его с летящим кирпичом нельзя.


Представьте, что по такой сетке перемещается колебание, которое и является фотоном

При этом известно, что фотон может поглотиться или провзаимодействовать с каким-то объектом. Он может или полностью "израсходоваться", или потерять лишь часть собственного "кванта". Но если нет ничего, что может заставить его рассеиваться, то свет будет путешествовать вечно. Впрочем, несмотря на странность его поведения, тут фотон напоминает камень. Если в пустоте Вселенной бросить камень, то он будет лететь вечно. Примерно также ведет себя фотон. Свет может путешествовать вечно только при отсутствии внешних воздействий на него. Свет не теряет энергию, путешествуя в пространстве до тех пор, пока с чем-то не взаимодействует.
Что же касается аналогий и специфики взаимодействия фотона с пустым пространством, то тут он не теряет энергию, поскольку сам таковой является. Пустое пространство для фотона - это гипотетический идеальный объем, внутри которого свет существует вечно, так как является его свойством.
---

[Феникс Джонатанович ДонХуанЦзы]

https://dzen.ru/a/ZwOFA2BHnnxRXJWG?from_site=mail
Грани теперь стёрты. Рассказываю про материальность фотона и "непривычную" природу материи


https://dzen.ru/video/watch/66f033d6e5af255ef4dd4a93

Не так давно мы обсуждали природу фотона и, в виду его "странной" сущности, появляется ещё один вопрос - если рассматривать свет как набор частиц-фотонов, что, в общем-то, допускает дуализм, то можно ли считать эту субстанцию материей?



Простой пример того, что является материей

В классической физике материя определяется как нечто, имеющее массу и занимающее пространство. Если исходить строго из этого описания, то свет не есть материя. И камень преткновения тут - отсутствие массы у фотона.
Но в некотором смысле свет действительно является материей и, более того, осмысление этого факта даёт повод глубоко задуматься и о природе самой обычной материи. Требуется переосмысления того, что означает "материя" на самом деле.В современной физике, особенно в квантовой механике и теории относительности, концепция материи более тонкая, и можно рассматривать как материю объекты, которые проявляют характеристики материи, будучи безмассовыми. Некоторые частицы действительно не имеют массы, и фотон является наиболее ярким примером такой ситуации.


Традиционная картинка

Безмассовые частицы движутся со скоростью света и не испытывают течения времени, как массивные частицы. Несмотря на то, что безмассовые частицы, такие как фотоны, не имеют массы покоя, они все равно несут энергию и импульс.
В рамках теории относительности то, что мы называем материей, обычно имеет массу покоя, но энергия и импульс все еще могут быть "материальными" в том смысле, что они влияют на пространство-время и взаимодействуют с другими частицами. Это приоткрывает завесу над вечным вопросом про странное поведение фотонов. Вроде как они похожи на массивную, но при этом ученые говорят, что массы у них нет.



В физике элементарных частиц фотоны описываются с помощью тех же математических формализмов, что и частицы с массой. В некоторых экстремальных средах, например вблизи черных дыр, энергия фотонов способствует созданию гравитационного поля, что еще больше стирает грань между светом и материей.
Фотоны обладают измеримыми свойствами, такими как энергия, импульс, и поляризация. В итоге они считаются материей в неклассическом смысле с точки зрения квантовой физики.
Свет может взаимодействовать с любой материей таким образом, что кажется, будто она обладает веществом. Например, свет может оказывать давление, как это было продемонстрировано в солнечных парусах. Способность приложить силу - свойство, которое мы обычно связываем только с материей.


Солнечный парус

Кроме того, фотоны могут поглощаться и излучаться атомами, передавая энергию и импульс способами, напоминающими взаимодействия типа частиц с материей.


Испускание и поглощение

Фотоны обладают импульсом - свойством, обычно присущим только материи. В определенных ситуациях этот импульс может иметь ощутимые эффекты. Например, перемещение частиц в оптических ловушках (в методах лазерного охлаждения), показывает, что свет может влиять на материю конкретным материальным образом.


При взаимодействии фотон-электрон как пример

В конденсатах Бозе-Эйнштейна или специально разработанных материалах свет может взаимодействовать с частицами таким образом, что он ведет себя как жидкость или даже как вещество, которое конденсируется в состояние, напоминающее твердое тело.
В высокоэнергетических процессах, таких как образование пар, фотоны могут превращаться в материю. Например, если два фотона сталкиваются с достаточной энергией, они могут создать пару электрон-позитрон. Это демонстрирует, что при правильных условиях свет может напрямую стать материей в классическом смысле. Правда этот пример вызывает скорее больше вопросов, чем даёт нам ответы.


Где свет, а где материя?

Таким образом, хотя свет традиционно классифицируется как энергия, а не материя, его поведение в современной физике допускает интерпретацию, в которой свет можно рассматривать как форму материи.
Дальше всё очень просто. Объединив фотоны в группы можно сказать, что получилась "почти классическая" материя. Значит поток света можно рассматривать как материальный объект. Конечно это не доска или камень, но и не какой-то эфемерный поток чего-то.
Но самое интересное другое. Если сильно углубиться в поиск природы материальной частицы, то тот же электрон или протон мало что отличает от фотона. Да, признаки есть и они известны, но сама мысль, что частица является "пакетом энергии" сегодня вполне себе серьезно воспринимается наукой. Значит принцип работает в обе стороны и не только свет можно считать материей, но и материю знергией.
---

[Феникс Джонатанович ДонХуанЦзы]

https://dzen.ru/a/ZT0d2td4_2yy-WOJ?from_site=mail
Что делать если наблюдателя будет... два?


28 октября 2023

15,5 тыс

3 мин




В комментариях к ролику про эффект наблюдателя (https://dzen.ru/video/watch/64d1fc397458b92d79a68216) появился хороший вопрос - а что будет, если наблюдатель будет не один, а сразу два или даже больше? Собственно, как это обычно и бывает в реальной жизни.
Вопрос и правда интересный и он ставит в тупик некоторые трактовки этого явления. Что же, давайте обсудим.



Наблюдателя тут два

Эффект наблюдателя - это интересное физическое явление, которое подразумевает, что волновая функция включает сразу множество всех возможных состояний (существующих одновременно!), а при взаимодействии с наблюдателем происходит коллапс этой функции и фиксация единственного состояния. При этом волновая функция есть некоторое универсальное уравнение частицы, описывающее все её основные параметры.
Говоря простым и понятным языком это означает, что объективная реальность существует только тогда, когда есть наблюдатель. Яблоко может одновременно находиться сразу во множестве точек одновременно, но сам факт измерения или наблюдения сразу проявляет это яблоко в конкретной точке. Разве что, речь идёт про микроуровень и субатомные частицы. Но если из них всё состоит...То вы сами понимаете.
Вся эта логика обычно описывается относительно единственного наблюдателя. Провели мы измерение одной лабораторной установкой и видим, что из множества значений вдруг выбралось одно единственное.
Но как быть, если наблюдателей будет сразу несколько? Получается, что у каждого из наблюдателей появляется супер-возможность менять мир одним взглядом, причем каждый раз под себя? Выходит прекрасно работает мысль про то, что сколько людей столько и мнений? Возможно и да, но тогда и физика превращается не совсем-таки в науку.
По тому представлению, которое можно составить из научпоп статей про эффект наблюдателя так и должно получаться. Каждое последующее измерение меняет систему. Таких измерений в единицу времени случается сотни тысяч.
Или же есть ещё один забавный вариант - никакого коллапса волновой функции не происходит. И тогда сотни наблюдателей совершенно объективно ничего и не меняют. Только такой вариант мог бы объяснить одинаковый набор вариантов для каждого из наблюдателей.
Но есть и более простой вариант объяснения проблемы. Именно этой логики я придерживался в ролике, ссылка на который приведена выше. Эффект наблюдателя не означает, что реальность можно менять налево-направо. Он подразумевает набор возможных вариантов и выбор из них. Причём, в большинстве случаев в источниках есть приписка "наиболее вероятных". Наиболее вероятный вариант состояния для кирпича, который находится на высоте двух метров в воздухе - это падение вниз.


Все ведь это помнят

Наблюдатель не меняет реальность, а фиксирует наиболее вероятное состояние для системы. Наиболее вероятное состояние системы при обозначенных начальных условиях будет одинаково для всех участников процесса. Именно поэтому мы не наблюдаем ситуации, когда результат известного двухщелевого эксперимента менялся бы последовательно в зависимости от количества ученых, посмотревших на опыт.
Измерение есть не способ управления реальность, а вариант регистрации эффекта.Кроме того, многие сходятся к мнению, что наблюдение банально оказывает физическое воздействие. Посмотрели мы на объект изучения, провзаимодействовали с фотонами в этом процессе и изменили картину.
Вопрос при этом и правда очень интересный. Такие вопросы заставляют не только задумываться над окружающим миром, но и ставить всё под сомнение. Ну а сомнения - главный источник познания.
---