основные научные понятия, законы для пользования

[Феникс Джонатанович ДонХуанЦзы]

Что такое энтропия и как она связана с материей и энергией?

Термодинамика, основы которой должны быть известны каждому ученику, наука занятная. Самым занятным для многих был вопрос - почему у термодинамики есть целых 2 начала и ни одного конца? Если с первыми 2 началами термодинамики особых непонятностей нет, то 3 вызывает немало споров даже в кругу ученых.


Источник изображения: coco02.net Для 3 начала термодинамики имеется множество формулировок - автору статьи известно 9, и он полагает наиболее доступной формулировку в виде тепловой теоремы Нернста. Она гласит - "Абсолютный нуль недостижим". Однако в большинство учебников общей физики вошла иная формулировка - "Энтропия замкнутой системы нарастает".

Здесь сразу начинаются проблемы - понять, что есть энтропия реально сложно. Впервые понятие энтропии ввел германский физик Рудольф Клаузиус. С помощью этой функции он описывал возможность тепла преобразовываться в иные виды энергии. Длительное время термин «энтропия» применялся исключительно в физике, позднее он перешел и в прочие науки.
Энтропия в физике

Согласно термодинамике, всякая замкнутая система стремится достичь равновесного состояния - это значит перейти в положение, когда нет никакого излучения энергии или ее перехода из одного состояния в другое. Выйти из такого состояния невозможно и она характеризуется максимальным уровнем беспорядка. Таким образом - энтропия мера беспорядка. Чем он выше, тем больше и значение энтропии. Чем сложнее организована структура вещества, тем меньше уровень энтропии и выше вероятность ее распада.


Источник изображения: gutuka.co.ke Например, Останкинская телевышка весьма сложная структура, она стремится к упрощению. Если за ней не смотреть и не ремонтировать, то через определенный промежуток времени конструкция телевышки развалится на составляющие части. Беспорядок сооружения, а следовательно и энтропия, увеличатся.
Еще одним способом подачи энтропии в физике является ее определение, как разность между идеальным процессом, описываемым формулами, и процессом реальным. Чтобы не усложнять статью рассмотрим это явление на простом примере.
Человек ставит свой мобильный телефон на зарядку. Идеальным будет вариант, когда вся полученная электрическая энергия перейдет в химическую энергию аккумулятора, который затем снова будет преобразовывать ее в электроэнергию необходимую для питания сотового. На самом деле, все далеко не так - часть энергии полученной из электросети необратимо тратится на нагрев блока питания, проводов и самого аккумулятора. В этом несложно убедиться, прикоснувшись к блоку питания или телефону в процессе подзарядки - они будут теплые. Энергия, преобразовавшаяся в тепло, и есть в данной ситуации энтропия.
Самые распространенные формулировки энтропии в физике

Многие известные физики пытались доступным для простых людей объяснить понятие энтропии. Выделим 3 наиболее известные формулировки объяснения.
Утверждение Клаузиуса
Нагрев тела с более высокой температурой невозможен посредством тела с более низкой температурой.


Источник изображения:pixabay.com На примере это выглядит так - поставить чайник с водой на кусок льда можно (априори температура воды выше температуры льда), но дождаться, что вода закипит не получится. Хотя первые 2 начала термодинамики не отрицают подобной возможности.
Формулировка Томсона
В замкнутой системе невозможен процесс, единственным результатом которого была бы работа, совершаемая за счет тепловой энергии полученной от какого-либо тела.
Подобный вариант формулировки означает, что вечный двигатель построить в принципе невозможно.
Утверждение Больцмана
Уменьшение энтропии в замкнутой системе невозможно.
Эта формулировка вызывает множество споров, хотя интуитивно все понятно. В заброшенном жилище будет нарастать хаос - осядет пыль, некоторые вещи развалятся. Навести порядок можно, но только приложив внешнюю энергию, то есть работу уборщика.
Проблема в том, что Вселенная в современных представлениях является замкнутой системой. Образовалась она где-то 14-15 миллиардов лет назад. За это время ее энтропия привела бы к тому, что галактики распались, звезды погасли и никаких новых звезд не появилось бы в принципе. А ведь нашему Солнцу не больше 5 миллиардов лет, да и Вселенная в целом не пришла в состояние хаоса.


Источник изображения: pikby.com Следовательно, Вселенная получает подпитку энергией извне. Вот только откуда?
Энтропия в химии



Источник изображения: freepng.com Многие химические процессы являются необратимыми и происходят с выбросом энергии. Например взрыв при сотрясении нитроглицерина никого не удивляет - это и есть химическая реакция сопровождаемая резким увеличением энтропии.
Экономика и энтропия

Специалистам в экономике известно понятие коэффициент энтропии. Этот коэффициент показывает изменение уровня концентрации рынка и возможность появления монополий. С ростом этого показателя вероятность захвата рынка монополистами снижается. Этот коэффициент помогает определить выгоды монопольной деятельности в том или ином сегменте рынка.
Энтропия и социология

Под энтропией в социологии полагают информационную неопределенность, которая характеризуется отклонением системы (социума), или ее частей (звеньев), от идеального (эталонного) состояния.


Источник изображения: istockphoto.com Пример можно взять следующий - некая организация занимается проверкой деятельности других организаций. За проверкой следует составление отчета. Если руководство требует очень подробные отчеты, то наступает момент, когда почти все время сотрудников уходит на составление этих самых отчетов. Время расходуемое на основную деятельность сотрудников (собственно проверки) становится недопустимо малым. Это положение характеризуется высоким состоянием информационной неопределенности (энтропии). Руководство в такой ситуации обязано принять меры по упрощению отчетности.

[Феникс Джонатанович ДонХуанЦзы]

Что такое Больцмановский мозг

Гипотеза симуляции, голографический принцип и другие гипотезы о нереальности происходящего вокруг нас, пожалуй, берут начало от предположения, выдвинутого гениальным австрийским ученым XIX века — Людвигом Больцманом.

Какими бы занимательными и удивительными ни были эксперименты, проводимые в лаборатории, наибольший интерес вызывают мысленные эксперименты ученых. Больцмановский мозг — как раз один из таких мысленных экспериментов, связанный с сознанием, интеллектом, энтропией и вероятностью.

Парадокс энтропии

Мы живем в мире, который, по идее, не должен существовать. Второе начало термодинамики гласит, что энтропия со временем должна повышаться. То есть все рано или поздно становится менее упорядоченным. Однако в некоторых областях Вселенной она может становиться более организованной в результате случайных флуктуаций, если одновременно другие ее области будут становиться все менее упорядоченными.

Мы живем в невероятно упорядоченной части Вселенной. Например, даже короткий отрезок молекулы ДНК устроен настолько аккуратно, что вероятность ее появления в результате «случайных флуктуаций» физического материала невообразимо мала. Но как вышло, что в одной клетке есть миллиарды базовых соединений, в сложных организмах — триллионы клеток, а на Земле — миллионы видов живых существ?


Людвиг Больцман / © Wikipedia/Uni Frankfurt

Антропный принцип

Все дело в так называемом антропном принципе, который многие считают крайней формой критерия отбора. Он гласит, что причина, по которой мы можем наблюдать нечто столь сложное, как человеческий мозг, состоит в том, что только нечто столь сложное, как человеческий мозг, и способно провести наблюдение.

Этот принцип используется и для объяснения того, почему универсальные физические постоянные, такие как сила гравитации, кажутся тонко настроенными для существования жизни на Земле. И звучит это объяснение примерно так: если бы эти постоянные были немного другими, жизнь не смогла бы существовать и мы не могли бы находиться здесь и сейчас, размышляя о том, почему физические постоянные кажутся тонко настроенными для существования жизни на Земле.

Выходит, во Вселенной есть чуть более упорядоченные области, но рядом нет никого, кто мог бы их заметить. Затем происходит флуктуация — и появляется настолько упорядоченная область Вселенной, что там рождается разумная жизнь, которая, в свою очередь, оглядывается и замечает, что живет в практически невозможно упорядоченном мире.

Можно вспомнить стандартную аналогию. Представьте себе, что сеть из миллиарда обезьян бесконечно колотит по печатным машинкам. Теперь вообразите, что какая-то из этих печатных машинок напечатала произведение Шекспира, которое обрело сознание. Что в итоге? После невероятно долгого времени появится «Гамлет», посмотрит вокруг и задумается, почему есть она — гениальная пьеса, — а все вокруг нее — непонятная абракадабра.


Согласно теореме о бесконечных обезьянах, абстрактная обезьяна, бьющая по клавишам печатной машинки неограниченное время, в итоге когда-то наберет заданный текст / © Wikipedia/New York Zoological Society

Больцмановский мозг

Однако не все так просто. Людвиг Больцман, австрийский физик-теоретик XIX века, которого нередко называют гением энтропии, предположил, что мозг и другие сложные упорядоченные объекты на Земле образовались в результате случайных флуктуаций вроде «Гамлета», о котором мы говорили выше. Но тогда почему мы видим миллиарды других сложных и упорядоченных объектов вокруг нас? Почему мы не сродни одинокому «Гамлету» в море бессмыслицы?

Больцман предполагал, что если случайные флуктуации могут создать мозг, подобный нашему, то в космосе должны летать мозги или одиноко сидеть на одном месте на необитаемых планетах во многих световых годах от нас. Это и есть Больцмановский мозг. Более того, эти мозги должны быть более заурядным явлением, чем все те толпища сложных упорядоченных объектов, которые мы можем видеть на Земле.

Так у нас появляется еще один парадокс. Если единственное условие для сознания — мозг, подобный тому, что у вас в голове, то как вы можете быть уверены, что вы сами не являетесь таким Больцмановским мозгом? Если бы вы испытывали случайное сознание, то скорее оказались бы один в глубинах космоса, нежели окруженный подобными сознаниями. Почему «Гамлет» должен оглянуться и обнаружить «Сон в летнюю ночь» слева от себя, «Бурю» — справа от себя, «Двенадцатую ночь» — перед собой, а «Ромео и Джульетту» — позади?

Простые ответы, похоже, требуют какого-то волшебства. Возможно, сознание не возникает естественным образом в мозге — вроде головного, — а требует метафизического вмешательства. Или же, возможно, мы не случайные флуктуации в термодинамическом бульоне и были помещены сюда разумным существом?

Программа «Ласка»

Конечно, ни один из вышеприведенных ответов нельзя назвать исчерпывающим. Основная идея состоит в том, что процесс естественного отбора способствует развитию сложных упорядоченных объектов, а не просто позволяет им случайно появляться. Как только на Земле возникла самореплицирующаяся молекула около 3,5 миллиарда лет назад, начался безостановочный процесс, который в итоге привел к крайней концентрации порядка, который мы видим вокруг себя.

Ричард Докинз проиллюстрировал это в своей книге «Слепой часовщик» при помощи программы «Ласка» (или «Хорек»). Программа начинается со строки случайно сгенерированной бессмыслицы. Затем она создает 100 копий строки с одинаковой вероятностью «мутации» каждой буквы в другую букву. Потом из 101 строки выживает только одна, наиболее похожая на фразу из «Гамлета» — «По-моему, оно смахивает на хорька» (Methinks it is like a weasel), — а другие 100 погибают. Следующее поколение создается из оставшейся строки таким же способом. По прошествии множества поколений выжившая строка будет все больше походить на цитату.


В книге «Слепой часовщик» на примере гипотетической программы «Ласка» показано, что для развития сложных систем нет необходимости вмешательства извне: эволюция, имея ограниченный набор данных, в итоге может произвести что-то упорядоченное и сложное / © GitHub

В реальной жизни происходит похожая ситуация. Объекты, более способные к саморепликации и менее подверженные разрушению, имеют возможность самовоспроизводиться, тогда как другие уничтожаются. По прошествии многих, многих, многих поколений объекты становились все более устойчивыми и реже уничтожались, прежде чем у них появлялась возможность к воспроизведению. Оказывается, интеллект — очень полезное свойство для объекта, который может выжить и самореплицироваться.

Итог

Если говорить кратко, то решение больцмановского парадокса заключается в том, что соорудить один мозг гораздо сложнее, чем создать Землю, наполненную этими мозгами. Случайные флуктуации, необходимые для запуска процесса естественного отбора, намного проще и менее точны, чем те, что потребуются для создания Больцмановского мозга в глубинах космоса.

Так что в следующий раз, когда вы почувствуете себя маленьким и ничтожным, вспомните, что вы намного сложнее, чем 4,5 миллиарда лет истории, которые привели к вашему рождению (и это если брать в расчет не возраст всей Вселенной, а одну лишь Землю).

[Феникс Джонатанович ДонХуанЦзы]

10 измерений наглядно: поберегите мозг

Мы живем в трехмерном мире. Вообразить большую мерность для нас – задача не из простых. Однако, теория струн говорит о 10 измерениях. Попробуем себе их представить.


1. Теория струн

Одна из наиболее распространенных теорий мира – теория струн. Чтобы объединить все физические взаимодействия (слабое и сильное, гравитационное и электромагнитное) в единую ипостась понадобилось изобретение подобной гипотезы.


Леонард Сасскинд - один из пионеров теории струн Задачу эту она еще не решила, но основана на 10-мерном представлении о Вселенной. При других мерностях ничего не получается. Углубляться в теорию не будем. Скажу лишь, что над ней работали и работают: Саскинд, Грин, Шварц, Намбу, Нильсен, Шерк.
2. Привычный мир

Окружающая действительность для нас более-менее понятна. Что представляют из себя 3 и менее измерений мы можем представить.
Начнем с нулевого измерения. В геометрии оно представлено точкой. Что такое точка – каждый понимает. Это просто указание на объект. Она не имеет каких-то параметров длины или ширины. У нее нет размера.
Когда мы соединим две точки пространства – получим одномерную систему. Это линия. По ней можно передвигаться, но объекты здесь могут иметь только ширину.


Трехмерный мир понятен каждому Построив стандартную систему координат – получим двумерный мир. Здесь уже есть ширина и высота. С такими объектами мы сталкиваемся постоянно: изображение на мониторе, рисунки, игры являются двумерными.
Ну а добавив глубину, т.е. третью ось, получим наш мир. Все что мы видим вокруг – трехмерное (за редкими исключениями).
3. Временные ситуации

Эйнштейн сделал великое открытие: показал, что пространство и время взаимосвязаны. Поэтому, не так сложно представить 4-ое измерение.
Вообразите свою жизнь. Каждое ее мгновение можно зафиксировать в виде отдельного слепка. Если соединить все эти события – получим данное измерение. Четвертое измерение для вас – это кадры всей вашей жизни.


В 5-ом или 6-ом измерении с вами и такое возможно Согласно теории Мультивселенной, каждое мгновение мы создаем иную реальность в другом измерении. Вы вышли из дома и повернули налево, а в другом ответвлении вашего бытия – вы повернули направо. Это – пятое измерение.
С шестым немного сложнее. Предположим, вам сейчас 41 год. Где-то в параллельном мире есть другой вы, который стал олимпийским чемпионом. Как туда попасть? Вернувшись в прошлое через 5-ое измерение вы не попадете в то другое настоящее. Вы лишь сумеете как-то поменять события своего детства, чтобы прийти к этому результату.
Есть вариант проще – нужно изогнуть 5-ую мерность через шестую. Это позволит попасть не только в событие прошлого, но и любую возможную бытность в параллельном мире настоящего.


Высокие мерности трудны для пониманияВ общем, здесь вы можете побывать в любом вашем возможном будущем и прошлом. 4. Рвем мозг

В более низких мерностях у нас была точка отсчета. В седьмом измерении их бесчисленное множество. Появляется возможность сделать начало любого события любым.


Девятое измерение позволяет создавать новые Вселенные Восьмое измерение дает еще больше возможностей: бесконечное число начал и развитий событий. Прошлое и будущее имеет бесчисленное количество ответвлений. По сути, вы получаете шанс поменять во Вселенной всё: от начала до конца.
Девятая мерность позволяет создать бесконечное число Вселенных. Не только наш мир получает мультивариантность, но и любой другой: новые законы физики вам в помощь.
5. Точка

Если ваш мозг начал кипеть, то сейчас мы его добьём. Для этого понадобится десятое измерение. Так вот, вообразите все то, что мы выше перечисляли. Многочисленное число возможностей в бесчисленном ряде Вселенных. Получилось?


Десятое измерение... А теперь осознайте всё это простой точкой. Одной. Точкой. Добро пожаловать в 10-ое измерение.

--

Трехмерным сущностям представить более высокие измерения не просто. Для этого нам понадобилась аналогия и толика воображения.

[Феникс Джонатанович ДонХуанЦзы]

Мультивселенная: мозг не способен в это поверить

Масштабы Вселенной поразят неподготовленного человека. Не хватит времени существования нашего мира чтобы облететь ее в видимом диапазоне. А тут, как назло, ученые подкинули еще одно помутнение в нашу голову: Мультивселенную.

11 декабря 2018
88 тыс. просмотров
63 тыс. дочитываний
5 мин 30 секунд
88 тыс. просмотров. Уникальные посетители страницы.
63 тыс. дочитываний, 72%. Пользователи, дочитавшие до конца.
5 мин 30 секунд. Среднее время дочитывания публикации.




Мультивселенная: мозг не способен в это поверить

Масштабы Вселенной поразят неподготовленного человека. Не хватит времени существования нашего мира чтобы облететь ее в видимом диапазоне. А тут, как назло, ученые подкинули еще одно помутнение в нашу голову: Мультивселенную.


Немного успокоившись, у адекватного человека возникают вопросы: зачем придумали эту диковинную штуку, что она нам дает, есть ли шансы ее познать? Ответы, видимо, придут не скоро. Все же, хочется немного поглубже понять эту идею. Попробуем.
Для начала, чтобы не посчитать написанное ниже чистым вымыслом, упомянем ученых, которые внесли вклад в эту теорию: А. Линде, А. Виленкин, С. Хокинг, Б. Грин, А. Гут, Л. Сасскинд, Ш. Кэррол. Даже за пределами физических и космических научных кулуаров эти персоны известны всему миру. Приходится согласиться, что раз они додумались до такого, на то были свои причины.
1. Бесконечность

До сих пор не доказана конечность Вселенной. Это порождает одно из объяснений множественной Вселенной. Представьте, что мир не имеет границ. Результат такого мысленного эксперимента вас удивит: мы не уникальные, все уже есть, вплоть до точных копий.


Стивен Хокинг - один из сторонников Мультиверса как теории. Т.е. если нет конца мирам, то где-то, в невероятной отдаленности от нас, существует точный аналог Земли. На этой копии живет такой же человек как вы. Сейчас, возможно, он читает эту же статью, написанную тем же автором. В каком-то клоне нашего мира могут быть отличия: вы читаете там это изложение не на экране телефона, а на мониторе компьютера.
В каком-то другом пространстве Вселенной вы стали писателем, а где-то – наемным убийцей, где-то вы разбогатели, где-то – скитаетесь по улице в поисках пищи.
Несмотря на то, что мозгу сложно принять такое развитие событий, если Космос бесконечен, такое вполне реально, даже с точки зрения вероятности. Это немного печалит, так как полностью стирает нашу уникальность.
2. Инфляция

Второй вариант возможного существования Мультиверса – теория инфляции. Она сейчас доминирует в космологии, следовательно, выводы из нее опираются на современные научные идеи.
Напомню, инфляция подразумевает начальный этап жизни нашей Вселенной. После Большого Взрыва с невероятной скоростью она увеличилась до колоссальных размеров. Это «вздутие» назвали инфляцией. Если вы глянете на тепловую карту Вселенной, то увидите, насколько малы отличия в температуре и структуре нашего мира.


Андрей Линде - один из авторов теории инфляции. Если бы мир расширялся со скоростью света, противоположные его концы не сумели бы обменяться информацией. Они бы отличались. Но такого отличия нет. Значит, некий «пузырь» нашего пространства надулся и породил мир с невообразимой скоростью, из-за которой мы в нем существенных отличий не наблюдаем.
Так как такие процессы возможны в вакууме постоянно, высока возможность образования множества других Вселенных. Где-то будет сходство с нашей, где-то будет полная непохожесть.
Углубляться в данную теорию сейчас не будем, она заслуживает отдельной статьи. Главное – она дает предпосылку для возникновения других миров.
3. Параллельные вселенные

Мы привыкли к трехмерному пространству и времени, которые формируют континуум. Представить более высокие мерности – сложно. Зато, популярные в физике теория струн и М-теория работают с большим числом измерений. Без их введения – сам наш мир не смог бы существовать.


Возможно, в микрометре от нас расположены миллиарды других миров. Попробуем пояснить просто: наш мир покоится на «бране», которую можно представить в виде бесконечного трехмерного листа (плюс время, естественно). Эти браны существуют параллельно друг другу в некоем метапространстве. Следовательно, буквально рядом с нами, в том же самом месте (меньше толщины кварка) могут существовать другие миры, но в своем «измерении».
Некоторые полагают, что «червоточины», формируемые черными дырами, могут вести в эти другие миры.
4. Веточные Вселенные

Любая возможность – это альтернатива. Мы выбираем одну из них, другие варианты не исчезают, а образуют другой мир.
Предположим, вы сегодня встали с правой ноги, следовательно, в этот же момент возникла Вселенная, где вы стали с левой ноги. С учетом многообразия возможностей этих ответвлений будет бесчисленное множество миров.
И как сказал Брайан Грин: «с учетом такого ваша реальность становится не единственной, а только одной из возможных». Любая мысль, событие, поступок – произошли в своих вселенных.

Отметим, что это одна из самых необычных теорий Мультиверса.
5. Математическая Вселенная

Математика работает с числами. Когда эти числа совпадают странным образом, либо когда вероятность их осуществления достаточно мала, возникает подозрение, что всё дело в количестве.
Если вы узнаете, что сегодня где-то в Канаде какой-то студент выиграл 100 млн. долларов в лотерею, то не удивляетесь. С учетом количества игроков, попыток маловероятное происшествие становится реальным.
Разбиться на самолете – практически невозможно. Это самый безопасный вид транспорта. Если же вы будете летать на нем 300 лет ежедневно, то почти со 100 % попадете в катастрофу.


Не важно, о чем вы подумали - это в любом случае породит Вселенную с этим событием. Так же и с нашим миром. Он настолько уникален, в нем сошлись настолько маловероятные величины, что приходится предполагать множество других пространств, где это всё не совпало или выстроилось по-другому.
Так что, даже математика приходит к реальности Мультивселенной.

--

Понимаю, это всё выглядит очень спорно и недоказуемо. Суть в другом: это и опровергнуть пока что никак нельзя. Многие бредовые идеи в будущем становились пророческими. Пугает другое: если теория будет доказана, как мы доберемся до других миров, если даже наша Вселенная нам не по силам?

[Феникс Джонатанович ДонХуанЦзы]

Эффект бабочки: что это такое?

• Иванова Мария
• вчера в 23:34

Наверное, вы уже не раз слышали об эффекте колибри. Его ещё называют эффектом бабочки, но в чём он заключается? Главный смысл в том, что если какое-то незначительное изменение произошло в системе, то можно ждать каких-то больших последствий в другом месте и в другое время. Начнем с того, что возникать такой феномен способен далеко не в любой системе, а именно в хаотичной. Дело в том, что это часть знаменитой теории хаоса, которая рассказывает нам о том, что все сложные системы абсолютно непредсказуемы, детали таких систем иногда пересекаются, а потом получается что-то очень неожиданное. Название эффекта было дано американским математиком, он же является метеорологом, имя этого ученого Эдвард Лоренц. Специалист был первым, кто в метафоричной форме рассказал, что, если в штате Айова бабочка делает взмах крыльями, это может привести к лавине где-нибудь очень далеко, например, в Индонезии. Вообще это была метафора, связанная с рассказом Рэя Брэдбери под названием "И грянул гром". Именно поэтому название закрепилось, как эффект бабочки.
Психология — это, конечно, интересно, но каждому человеку хочется понять, как эффект бабочки проявляется в обычной жизни. Например, человек, который жил в XX веке, когда-то вывел сорт овощей и фруктов, которые неприхотливы, Норман Болоуг, так его зовут. Так вот, огромное число людей в период ужасного голода выжили в засуху и неурожай, это его заслуга. Понимаете зависимость? Между событиями может пройти очень много лет, они не привязаны к месту, но одно внезапно воздействует на другое.

Интересно то, что эффект бабочки закрепился в кинематографе, его полюбили голливудские режиссеры. Наверное, вы смотрели фильм с Эштоном Катчером, где он постоянно применяет свою память, чтобы совершить путешествие в прошлое. Что он там делает? Меняет определенные события, которые влекут негативные последствия в будущем. Получается, что весь этот фильм рассказывает нам об эффекте бабочки. И, что ещё более символично, даже прокат фильма доказывал эффект бабочки, премьеру постоянно переносили, иногда фильм уступал более кассовым картина, а иногда это случалось по болезни кого-то из актёров. Так что, вы можете вспомнить, когда в жизни встречались с эффектом бабочки, наверняка, это случалось не один раз. А ещё эффект бабочки помогает людям поступать в каких-то ситуациях лучше, ведь очень часто стоит задуматься о том, что ваш поступок сегодня принесет необратимые последствия в будущем. Может и не принесет, но предугадать это невозможно, может быть вы просто не узнаете, какие последствия принес ваш поступок на другом конце Земли. Об этом и говорит эффект бабочки.

[Феникс Джонатанович ДонХуанЦзы]

Парадокс демона Максвелла

В 1867 году английский физик, механик и математик Джеймс Максвелл придумал мысленный эксперимент, который стал известен, как "демон Максвелла". Посредством этого мысленного эксперимента Максвелл хотел продемонстрировать парадокс Второго закона термодинамики. Центральная роль в эксперименте отводится воображаемому крохотному существу или механизму, для которого позднее придумали название в честь ученого "демон Максвелла"
Суть эксперимента

Допустим, что перегородка из абсолютно непроницаемого материала делит емкость с газом на две одинаковые части. В перегородке есть микроотверстие, через которое какое-то гипотетическое устройство (демон Максвелла), позволяет проходить быстрым "горячим" молекулам только в правую часть емкости из левой части, а "холодные" частицы газа пропускает только в левую часть из правой.


Изображение демона Максвелла. Источник: face-paging.com Теоретически, по прошествии большого отрезка времени все холодные частицы скопятся на левой стороне, а горячие - в правой части. Горячий газ после разделения можно было бы использовать для совершения какой-либо полезной работы. В итоге, у нас получилось, что без дополнительных затрат внешней энергии демон Максвелла способен охлаждать одну часть емкости с газом и нагревать другую. Таким образом энтропия системы из двух равных частей в конце эксперимента оказывается меньше, чем при его начале. Такое положение дел не согласуется с принципами термодинамики, так как из второго закона следует, что тепло от тела с низкой температурой без совершения работы нельзя передать телу с более высокой температурой.
Этот мысленный эксперимент вызвал бурные дискуссии и создал толчок к изучению связи между термодинамикой и теорией информации.
Разрешение парадокса демона Максвелла

Этот парадокс решается, если рассматривать систему в эксперименте целиком, включая демона Максвелла и емкость с газом. Для работы устройства, "фильтрующему" теплые и холодные молекулы газа, нужно было бы передавать энергию извне,а разделение частиц газа происходило бы при помощи этой энергии.
Если этот "демон" мог бы существовать на самом деле, то стало бы возможным создание теплового механизма, работающего без потребления энергии. Однако, на определенном этапе развития теории информации стало известно о том, что измерение (в случае, если этот процесс обратим термодинамически) может не увеличивать энтропию. Но тогда демон Максвелла должен сохранять все результаты измерения скорости частиц, так как в противном случае процесс измерения будет необратимым. Вследствие того, что объемы запоминаемой демоном информации не могут быть бесконечными, то в какой-то момент ему будет нужно удалить старые результаты и это в конце-концов приведет к увеличению энтропии системы.


Источник изображения: BrinkHelsinki / youtube.com В июле 2018 года команда физиков в журнале Physical Review Letters опубликовала результаты проведенных исследований, согласно которым существование демона Максвелла возможно на квантовом уровне. Но, не смотря на это, ряд ученых утверждают, что даже теоретические разработки исключают возможность практического создания любого устройства, нарушающего второе начало термодинамики.

[Феникс Джонатанович ДонХуанЦзы]

Телепортация реальна Милош Восковец Милош Восковец 16.02.2019, 09:26 10536 1 6 «Квантовая телепортация — это не телепортация. Это касается общения и будущего интернета» — Мэтт Дж. Вебер, сценарист, продюсер, музыкант. Квантовая телепортация Квантовая телепортация Исследователи из Китая просто телепортировали объект в космос. Это был не человек, не собака и даже не молекула. Это был фотон. Или, по крайней мере, это была информация, описывающая определенный фотон. Так как это можно назвать телепортацией? В том-то и дело, что квантовая телепортация на самом деле вовсе не телепортация, а создание незащищенного интернета. Но сначала поговорим о парадоксе. Альберт Эйнштейн не любил квантовую механику Он думал, что это ошибочная теория, и в 1935 году он написал статью, описывающую парадокс, который, казалось, поставил под вопрос все о квантовой механике. Квантовая механика — это изучение самых маленьких аспектов нашей вселенной. Атомы, электроны, кварки, фотоны. И это раскрывает некоторые неинтуитивные — даже противоречивые — аспекты нашей вселенной. Например, измерение частицы меняет частицу. Это называется эффектом наблюдателя. Акт измерения явления непоправимо изменяет или влияет на это явление. Чтобы наблюдать атом, нам часто приходится проливать свет на него. Фотоны в этом свете взаимодействуют с частицей таким образом, что это влияет на ее положение, импульс, вращение или любое количество характеристик. В квантовой сфере использование фотонов для наблюдения за атомом сродни использованию шаров для боулинга для подсчета штифтов в конце поля для боулинга. Как следствие, вы никогда не можете знать все свойства частицы с какой-либо уверенностью, потому что акт знания повлияет на результат. Эффект наблюдателя часто путают с идеей, что сознание может как-то влиять или даже создавать реальность. Но это не так уж и сверхъестественно. Потому что эффект наблюдателя совсем не требует сознания. Фотоны, попадающие в атом, будут производить тот же эффект наблюдателя, независимо от того, управляют ли эти фотоны сознательными людьми. Наблюдать в этом случае просто значит взаимодействовать. Другими словами, мы не можем быть сторонними наблюдателями В квантовых системах мы всегда являемся активными участниками, влияя на результаты. Это то, что Альберту Эйнштейну не понравилось. По его мнению, эта присущая ему неопределенность является недостатком квантовой механики, который необходимо исправить. Реальность не может быть такой ненадежной. Или, как он выразился, «Бог не играет в кости со Вселенной». И ничто не иллюстрировало слабость квантовой механики больше, чем парадокс квантовой запутанности. Квантовая запутанность В квантовых масштабах иногда частицы могут стать связанными таким образом, что измерение свойств одной частицы влияет на другую — мгновенно — независимо от того, насколько далеко они находятся друг от друга. Это квантовая запутанность. В теории относительности Эйнштейна ничто не может двигаться быстрее скорости света. Квантовая запутанность, казалось, нарушала это. Потому что, если одна частица запутывается с другой, и любое изменение на ней произойдет с двумя ее близнецами, между ними должна происходить какая-то связь. Иначе как они могут влиять друг на друга? Но если это происходит мгновенно, независимо от расстояния, то такое общение должно проходить быстрее скорости света, что невозможно. Итак, парадокс. Эйнштейн, как известно, высмеял это как «жуткое действие на расстоянии». Эйнштейну все поле квантовой механики казалось столь же отрывочным, как и это предполагаемое квантовое запутывание. И Эйнштейн провел остаток своей жизни, пытаясь исправить обнаруженные недостатки квантовой механики, но безуспешно. Потому что нечего было исправлять. Даже квантовый парадокс Эйнштейна оказался реальным явлением. Это не парадокс вообще. Хотя запутывание происходит мгновенно, никакая информация не может передаваться между частицами быстрее скорости света. Но информация может быть передана И это именно то, что команда исследователей из Университета науки и технологии в Шанхае сделала в июне 2017 года. Хотя это широко описано как телепортация, исследователи фактически достигли передачи информации между двумя запутанными частицами. При стрельбе лазером через специализированный кристалл испускаемые фотоны запутываются. Таким образом, как только один фотон измеряется в запутанной паре, состояние другого мгновенно становится известным. Используя их квантовые состояния в качестве несущего сигнала, информация может передаваться между этими фотонами. Это было сделано раньше в лабораториях по всему миру — но никогда на таком расстоянии. Исследователи из Китая отправили спутанные фотонные частицы на спутник на орбите в 1400 километрах над Землей. Затем они спутали наземный фотон с третьим фотоном, что позволило им отправить свое квантовое состояние на спутниковый фотон, эффективно копируя третий фотон на орбите. Но третий фотон не был физически перемещен на спутник. Только информация о его квантовом состоянии была передана и реконструирована. Так что это не было телепортировано, как в Star Trek. Но настоящий прорыв здесь не в телепортации, а в общении. Квантовый интернет, основанный на запутанных частицах, было бы почти невозможно взломать. Мы можем поблагодарить наблюдателя за это. Если бы кто-то попытался подслушать одну из этих квантовых передач, он, по сути, попытался бы наблюдать частицу, и, как мы знаем, это меняет частицу. Скомпрометированная передача будет мгновенно распознаваемая, потому что частицы станут не запутанными, или передача будет полностью разрушена. Квантовый интернет будет почти на 100% безопасной сетью связи. Никто без доступа к запутанным частицам не сможет взломать его. И если кто-то получит доступ к одной из запутанных частиц, это будет сразу очевидно, потому что ваша частица будет отсутствовать, и, следовательно, ваш интернет будет недоступен. Таким образом, это может иметь значение как нечто большее, чем устройство фотонной телепортации. Исследователям потребовалось более миллиона попыток успешно запутать чуть более 900 частиц. Поскольку фотоны должны проходить через нашу атмосферу, есть большая вероятность, что они будут взаимодействовать с другой частицей и, таким образом, будут «наблюдаться», разрушая запутанность и заканчивая передачу. Телепортации реальных объектов Но возможно ли, когда-нибудь в далеком будущем — использовать эту же технику для телепортации реальных объектов, даже людей? Теоретически да. Но это включает в себя запутывание каждой частицы в вашем теле равным количеством частиц в другом месте. Каждое состояние и положение всех ваших частиц должно быть отсканировано и передано в другое место. Ожидающие запутанные частицы будут наполнены передаваемой информацией, мгновенно приняв состояние, идентичное исходным частицам. По сути, это то, что произошло с фотонами. Но сейчас мы говорим о каждой частице в вашем теле. Телепортация также зависит от эффекта наблюдателя. Процесс сканирования, который измеряет все ваши частицы, будет одновременно изменять все ваши частицы. По сути, превращая ваш оригинал в кучу неузнаваемой квантовой личности или объекта. Вы бы перестали существовать в одном месте и появились бы в другом — точно так же — просто с совершенно новым набором частиц.

Источник Bad Android: https://bad-android.com/blogs/45195-...zen.yandex.com

[Феникс Джонатанович ДонХуанЦзы]

Четыре фундаментальные силы в природе

1 октября
593 дочитывания
4 мин.
817 просмотров. Уникальные посетители страницы.
593 дочитывания, 73%. Пользователи, дочитавшие до конца.
4 мин. Среднее время дочитывания публикации.



Привет любителям науки!
Ставьте лайки и подписывайтесь! Приятного прочтения.
Что бы ни происходило вокруг нас, за все отвечают четырые фундаментальные силы природы:
1. Сила тяжести
2. Слабое ядерное взаимодействие
3. Электромагнетизм
4. Сильное ядерное взаимодействие
Давайте вкратце рассмотрим все четыре. Что они из себя представляют и за что отвечают.
1. Сила тяжести или гравитация



Одно из самых популярных изображений по теме "Гравитация"Гравитация - притяжение между двумя объектами, обладающие массой или энергией.
Это - вероятно самая интуитивно понятная из фундаментальных сил, но она же и самая сложная для объяснения.
Исаак Ньютон был первым, кто предложил идею гравитации. Он описал ее как буквальное притяжение между двумя объектами.
Спустя столетия, Альберт Эйнштейн в своей общей теории относительности предположил, что гравитация не является притяжением или силой. Вместо этого, он предположил, что она является следствием искривления пространства-времени вокруг объекта.
Хотя гравитация удерживает планеты, звезды, системы и даже галактики вместе, она оказывается самой слабой из фундаментальных сил, особенно в молекулярном и атомном масштабах. Подумайте сами, тяжело ли Вам отрывать ноги от земли или пнуть мяч? Все эти действия противодействуют гравитации целой планеты. А на молекулярном уровне, гравитация и вовсе практически не влияет на фундаментальные силы.
2. Слабое ядерное взаимодействие или слабая сила



Слабая сила имеет решающее значение для реакций ядерного синтеза, которые приводят в движение Солнце и производят энергию, необходимую для большинства форм жизни на Земле. Вот крупный план солнечной вспышки класса M7.6, которая вспыхнула на Солнца 23 июля 2016 годаСлабая сила или слабое ядерное взаимодействие ответственно за распад частиц. Это прямое изменение одного типа субатомной частицы в другое.
Физики описывают это взаимодействие посредством обмена несущими силу частицами, называемыми бозонами. Конкретные виды бозонов ответственны за слабую силу, электромагнитную и сильную.
В слабой силе бозоны - это заряженные частицы, называемые W и Z - бозонами.
Протоны, нейтроны и электроны, находясь в пределах 0,1% диаметра протона друг от друга, могут обмениваться этими бозонами. В результате субатомные частицы распадаются на новые.
Слабая сила имеет решающее значение для реакций ядерного синтеза, которая приводит в движение реакции на Солнце и производит необходимую для большинства форм жизни энергию. Она также помогает археологам определять возраст находок по скорости распада.
3. Электромагнетизм




В интернете нашелЭлектромагнитная сила или Сила Лоренца, действует между заряженными частицами. Противоположные заряды притягивают друг друга, а подобные отталкивают. Чем больше заряд, тем больше сила. И так же как с гравитацией, ее можно почувствовать с очень большого расстояния, хотя она и будет очень слаба.
Как видно из названия, электромагнитная сила состоит из электрической силы и магнитной. Сначала, физики описывали их отдельно друг от друга, но позже поняли, что они являются компонентами единого целого.
Как только заряженные частицы приводятся в движение, они создают магнитное поле. Поэтому, когда электроны бегут по проводу, чтобы зарядить Ваш смартфон или включить компьютер, провод становится магнитным.
Электромагнитная сила ответственна за некоторые физические явления: трение, упругость, сила, удерживающая твердые тела в заданной форме.
4. Сильная ядерная сила или сильное ядерное взаимодействие



Она является самой сильной из фундаментальных сил природы. Сильнее силы тяжести в 6х10^39 раз ( 6 и 39 нулей после). И это потому что она связывает фундаментальные частицы материи вместе, для формирования более крупных частиц.
Она удерживает вместе кварки, которые составляют протоны и нейтроны, и часть этой силы удерживает вместе протоны и нейтроны ядра атома.
Сильная сила действует только когда субатомные частицы находятся очень близко друг к другу, примерно на расстоянии диаметра протона.
Сильная сила очень странная. Она тем сильнее, чем дальше друг от друга субатомные частицы. В пределах досягаемости само собой.
Оказавшись на достаточном расстоянии, безмассовые заряженные бозоны, называемые глюонами, передают сильную силу между кварками и удерживают их склеенными вместе. Небольшая часть сильной силы, называемая остаточной, действует между протонами и нейтронами. Протоны в ядре отталкиваются друг от друга из-за одинакового заряда, но остаточная сильная сила может преодолеть это отталкивание, из-за чего частицы остаются связанными в ядре атома.

[Феникс Джонатанович ДонХуанЦзы]

Элементарные частицы

Как устроена материя и чем различаются сильное и слабое взаимодействие


5727

Ксения Рыкова для ПостНауки




Элементарные частицы — неделимые части материального мира. Все частицы объединены в два класса: составляющие материи и переносчики взаимодействий.
К составляющим материи относятся кварки и лептоны.
Кварки участвуют в сильных взаимодействиях и образуют адроны. К адронам относятся протоны и нейтроны, из них строятся ядра атомов. Существует три поколения кварков, разные по массе. Самый легкий кварк первого поколения (u-кварк) стабилен, остальные быстро распадаются.
Лептоны участвуют в слабых взаимодействиях. Они, как и кварки, образуют три поколения. В каждом поколении присутствует один заряженный и один нейтральный лептон (нейтрино). Самые изученные лептоны — электроны — окружают ядра атомов, участвуют в химических реакциях и во многом определяют свойства вещества.
Бозоны — переносчики взаимодействия.
Глюоны переносят сильное взаимодействие между кварками. Это взаимодействие настолько прочное, что в естественных условиях глюоны и кварки не находятся в свободном состоянии, а образуют связанные состояния — адроны.
W- и Z-бозоны переносят слабое взаимодействие. Оно ответственно за распад элементарных частиц и бета-распад атомных ядер. Например, нейтрон, испуская W-бозон, переходит в протон, а сам W-бозон распадается на пару лептонов.
Фотоны переносят электромагнитное взаимодействие. В этом взаимодействии участвуют все кварки и заряженные лептоны. Солнечный свет, люминесценция и лазерная указка существуют благодаря испусканию фотонов.
Гравитон — гипотетическая элементарная частица, квант гравитационного поля, ответственный за гравитационные взаимодействия, в которых участвуют и элементарные частицы, и целые планеты.
Бозон Хиггса играет двоякую роль: с одной стороны, он переносит взаимодействия между кварками и лептонами, а с другой — обеспечивает массу кварков, лептонов, W- и Z-бозонов. Чем сильнее частица взаимодействует с конденсатом поля Хиггса, тем больше масса.

[Феникс Джонатанович ДонХуанЦзы]

Гравитация - новое объяснение физического смысла



В этой статье мы впервые увидим гравитацию и массу в новой необычной концепции релятивистской или скоростной теории мультивселенной. Простое и логичное описание гравитации и массы покажет нам, как можно объединить квантовую механику с гравитационным взаимодействие и одновременно, объяснить проблему темной материи, и темной энергии, не нарушая при этом главные принципы теории относительности.



В чем сложность с обьяснением действия гравитации ?
В современной физике существует два вида проблем:
- Первый вид это проблемы теоретического характера, когда общепринятая и доминирующая модель не может объяснить наблюдаемое в реальной жизни явление или результат эксперимента.
- Второй вид это экспериментальные проблемы, когда есть теория, но нет возможности по созданию эксперимента который подтвердит или опровергнет предполагаемое явление.
Так уж случилось, что описание массы и гравитации столкнулось сразу с двумя видами проблем.
Во первых, несмотря на титанические и многолетние усилия нет полной теории квантовой гравитации, способной сформулировать описание гравитационного взаимодействия на квантовом уровне. Без такой теории нет никакой возможности объединить квантовую механику и общую теорию относительности.
Во вторых, альтернативные теории, такие как теория струн или теория петлевой квантовой гравитации, не смотря на некоторые успехи в теоретическом объединении всех четырех фундаментальных взаимодействий, сталкиваются с невозможностью подтвердить предполагаемые явления в ходе эксперимента. Добавте к этому отсутствие долгожданного открытия гравитона (предполагаемого переносчика гравитации) и глубина проблемы станет совершенно очевидной.
Но там где стандартная модель и квантовая физика упираются в проблему и видят сложности, новая скоростная теория (релятивистская теория мультивселенной) находит простое обьяснение.
Давайте опишем новую концепцию массы и гравитации в виде нескольких коротких тезисов.
Релятивистский мир мультивселенной
Что-бы объяснить что такое масса, нужно еще раз напомнить себе, что в концепции скоростной (или релятивистской) теории мультивселенной мы живем в трехмерном пространстве, которое ограничено не геометрией а скорость (количеством движения). Это значить, что скорость света в вакууме (300.000 км сек) это не предельная скорость взаимодействия в физической реальности, а максимально возможная скорость в нашем конкретном трехмерном пространстве - скоростная граница нашего маленького трехмерного мира. Если мы превысим эту скорость, мы выйдем за границу нашей вселенной и трехмерная геометрия, и время перестанут на нас действовать, мы окажемся в другой вселенной, другом скоростном диапазоне, или другом фрагменте огромной физической реальности. Мультиверсум наполнен пространствами-мирами обьединенными скоростью, как общей для всех вселенных физической величиной. Для понимания скоростной теории очень важно отойти от стереотипа геометрического мышления. Мир мультивселенной не наполнен пузырями обособленных миров - пространств (как рисуют на иллюстрациях). Это конструкция где для переходя из одной вселенной в другую нужно изменить скорость материи (количество движения) а не лететь ку-да-то конкретно. Линейные размеры, время и даже сама гравитация в новой релятивистской теории мультивселенной зависят только от скорости (количества движения).
Давайте вернемся к элементарной частице в рамках скоростной теории и ответим на главный вопрос - Что такое масса?
В рамках озвученной выше, релятивистской (скоростной) модели пространства у каждой элементарной частицы есть осевое вращение которое определяет ее скорость (как количество движения). Чем скорость этого вращения ниже скорости света в вакууме, тем масса этой частицы больше. Так как границей пространства является скорость света в вакууме, для вхождения в зону нашего пространства частице необходимо торможение (инерция), которая требует энергетических затрат конвертирующихся в изменение скорости вращения.
Масса частицы это инерция торможения скорости вращения. Фактически мы говорим что показатель массы это как раз и есть значение скорости вращения частицы. Иными словами, мы постулируем не просто равенство инертной и гравитационной массы, мы говорим о том что есть только инерция, а принцип эквивалентности Эйнштейна это по сути описание одного и тогоже явления - инерции котороя представлена в двух векторах количества движения. Первый вектор линейный, частица движется вперед (или по орбите) и это общепринятое определение инерции, а второй вектор это движение частицы вокруг своей оси и именно это движение дает инерцию в формулировке тяжелой массы. Для критиков напомню, что в скоростной теории нет строго запрета на преодоление скорости света (вместо этого есть понятие скоростной границы пространства), а значить нет ограничения связанного с предполагаемой сверхсветовой поперечной скоростью движения оболочки частицы при осевом вращении. В новой скоростной теории спин можна обьяснить в рамках релятивистской механики именно как угловой момент связанный с движением. Что обьясняет почему спин порождает магнитный момент и в чем физический смысл гиромагнитного отношения.
Инерция и масса это одно и тоже явление.
Упомянутый принцип эквивалентности это по сути объяснение одного и того-же явления инерции движения которое фиксируется в двух вариантах: движение вперед и движение вокруг своей оси.
Другими словами мы имеем два вектора - линейный о котором мы давно знаем и внутренний который является моментом вращения, и известен нам как спин частицы. Про спин в стандартной модели мы не могли говорить как о количестве движения, из-за ограничения скорости света, но в скоростной теории это ограничение превращается в локальную черту, а не в тупик.
В мире есть только одна масса - инертная.
В природе есть только одна инертная масса и нет тяжелой по той причине что все наше пространство-вселенная это скоростной диапазон, и чтобы какая-либо частица существовала в этом диапазоне она должна иметь скорость и количество движения. Это обясняет почему сохраняется ненулевой момент количества движения в низшем энергетическом состоянии.
Такая модель не просто упрощает принцип эквивалентности, а расширяет его на само понятие гравитации как фундаментального взаимодействия.
Что такое гравитация?
Инерция или замедляющее действие одной частицы на другую и есть эффект гравитации. Для детализации физики этого процесса давайте еще раз вспомним про спин. Мы помним что спин, это осевое вращение и часть внешней оболочки любой элементарной частицы нашего пространства выходит за его границу (скорость 300.000 км сек), а значить частицы могут непосредственно контактировать друг с другом на скоростной границе пространства. Так-же мы помним, что спин (осевое вращение частицы) имеет флуктуации или колебания скорости.
Гравитация - это инерция вращения частицы, порождаемая контактом внешних оболочек и колебаниями (флуктуациями) скорости спина.
При этом инерция появляется именно в результате квантовых флуктуаций спина, которые в физическом смысле представляют из себя микроколебания скорости вращения. Более медленная частица тормозит быструю в разных фазах колебаний скорости, при этом нет никаких переносчиков этого взаимодействия. так как торможение как раз и осуществляется при помощи прямого контакта, а постояные несинхронные флуктуации (колебания скорости) приводят к тому что частицы постоянно тормозят друг друга, все время меняясь ролями. Тут вы спросите а как же действие на расстоянии и здесь нужно вспомнить про оболочки которые были проблемой в трактовании спина как вращения, теперь они нам помагают, так как способны фрагментарно находится за скоростью 300000 км в сек и там (за границей нашего пространства взаимодействовать непосредственно контактируя (там ведь нет наших растояний). Это обьясняет почему гравитация сравнительно слабее (чем остальные три взаимодействия). Гравитация единственное взаимодействие которое полность проходит на границе и за пределом нашего скоростного диапазона (за границей нашего пространства), хотя и оказывает действие на материю нашей вселенной.
Почему обьекты ощущающие гравитацию притягиваются друг к другу?
Опять нужно вспомнить про инерцию которая при торможении порождает центростремительную силу, вектор которой всегда направлен к центру частица. При этом инерция или торможение оболочек частиц сопряженное с гравитационным сжатием, будет приводить к выделению энергии которую теряет система сжимающейся группы частиц материи.
То что гравитация это по сути прямой инерционный контакт движущихся обьектов. обясняет физический смысл высвобождения энергии при гравитационном сжатии.
Почему гравитация действует постоянно и не приводит к выравниванию скорости вращения частиц со временем?
Вспомним про границу нашего пространства - вселенной, коей является скорость 300000 км. сек. Для преодоления этой скорости и вхождения в наше пространство (торможение), нужно затратить энергию, которая будет удерживаться до тех пор, пока частица не вернется к сверсветовой скорости. Это следствие закона (или принципа) сохранения энергии. Значит вся масса и материя нашей трехмерной вселенной, это следствие торможения относительно скорости света в вакууме(скоростной границы нашего пространства). По этой причине чем глубже (в скоростном определении) частица вошла в нашу вселенную (наш скоростной диапазон), тем больше ее масса которая по сути тождественна значению скорости вращения или спину и прямо пропорционална той энергии которая изначально была для этого затрачена.
Что такое темная материя?
Фактически это та-же гравитация (инерция) но частицы или материя которые ее создают имеют скорость вращения (средний показатель колебаний или флуктуации скорости) немного выше чем средняя скорость наблюдаемой или обычной видимой материи нашей вселенной.
Что такое темная энергия?
По сути своей, это такая-же материя как описанная выше темная материя, но ее скорость вращения еще выше и благодаря этому она не способна работать в нижней фазе колебаний скорости или к действию замедления (инерции), а может работать только в верхней фазе разгоняя видимую материю что естественно приводит к отталкиванию (по сути антигравитации). По скольку такой вид взаимодействия отсоит еще дальше за скоростной границей нашего пространства чем обычная гравитация, то ее действие порциально намного слабей чем действие гравитации, но со временем будет только наростать, так как во первых это фактически не расходование, а наоборот возврат энергии потраченной в момент большого взрыва, или вхождения материи в зону нашего скоростного уровня (нашей вселенной), а во вторых взаимодействие работающее вне зависимости от расстояния.
Вместо заключения
Все что вы видите, чувствуете и чем являетесь сами, находится в этой вселеннной только благодаря определенной скорости вращения составляющих эту материю частиц.
Наш мир это царство движения, а время, расстояния и даже гравитация только производные...
Описанная в этой статье концепция гравитации является частью доктрины Синтропизма.
Больше о Синтропизме - https://www.syntropism.com/

[Феникс Джонатанович ДонХуанЦзы]

Энтропи́я (от др.-греч. ἐν «в» + τροπή «обращение; превращение») — широко используемый в естественных и точных науках термин. Впервые введён в рамках термодинамики как функция состояния термодинамической системы. Энтропия определяет меру необратимого рассеивания энергии или бесполезности энергии, потому что не всю энергию системы можно использовать для превращения в какую-нибудь полезную работу. Для понятия энтропии в данном разделе физики используют название термодинамическая энтропия. Термодинамическая энтропия обычно применяется для описания равновесных (обратимых) процессов.
В статистической физике энтропия характеризует вероятность осуществления какого-либо макроскопического состояния. Кроме физики, термин широко употребляется в математике: теории информации и математической статистике. В этих областях знания энтропия определяется статистически и называется статистической или информационной энтропией. Данное определение энтропии известно также как энтропия Шеннона (в математике) и энтропия Больцмана—Гиббса (в физике).
Хотя понятия термодинамической и информационной энтропии вводятся в рамках различных формализмов, они имеют общий физический смысл — логарифм числа доступных микросостояний системы. Взаимосвязь этих понятий впервые установил Людвиг Больцман. В неравновесных (необратимых) процессах энтропия также служит мерой близости состояния системы к равновесному: чем больше энтропия, тем ближе система к равновесию (в состоянии термодинамического равновесия энтропия системы максимальна).
В широком смысле, в каком слово часто употребляется в быту, энтропия означает меру сложности, хаотичности или неопределённости системы: чем меньше элементы системы подчинены какому-либо порядку, тем выше энтропия.
Величина, противоположная энтропии, именуется негэнтропией или, реже, экстропией.

• Термодинамическая энтропия — термодинамическая функция, характеризующая меру необратимой диссипации энергии в ней.
• В статистической физике — характеризует вероятность осуществления некоторого макроскопического состояния системы.
• В математической статистике — мера неопределённости распределения вероятностей.
• Информационная энтропия — в теории информации мера неопределённости источника сообщений, определяемая вероятностями появления тех или иных символов при их передаче.
• Энтропия динамической системы — в теории динамических систем мера хаотичности в поведении траекторий системы.
• Дифференциальная энтропия — формальное обобщение понятия энтропии для непрерывных распределений.
• Энтропия отражения — часть информации о дискретной системе, которая не воспроизводится при отражении системы через совокупность своих частей.
• Энтропия в теории управления — мера неопределённости состояния или поведения системы в данных условиях.

https://ru.m.wikipedia.org/wiki/Энтропия

[Феникс Джонатанович ДонХуанЦзы]

Энтропия? Это просто!

Этот пост является вольным переводом ответа, который Mark Eichenlaub дал на вопрос What's an intuitive way to understand entropy?, заданный на сайте Quora

Энтропия. Пожалуй, это одно из самых сложных для понимания понятий, с которым вы можете встретиться в курсе физики, по крайней мере если говорить о физике классической. Мало кто из выпускников физических факультетов может объяснить, что это такое. Большинство проблем с пониманием энтропии, однако, можно снять, если понять одну вещь. Энтропия качественно отличается от других термодинамических величин: таких как давление, объём или внутренняя энергия, потому что является свойством не системы, а того, как мы эту систему рассматриваем. К сожалению в курсе термодинамики её обычно рассматривают наравне с другими термодинамическими функциями, что усугубляет непонимание.


Так что же такое энтропия?


Если в двух словах, то

Энтропия — это то, как много информации вам не известно о системе

Например, если вы спросите меня, где я живу, и я отвечу: в России, то моя энтропия для вас будет высока, всё-таки Россия большая страна. Если же я назову вам свой почтовый индекс: 603081, то моя энтропия для вас понизится, поскольку вы получите больше информации.

Почтовый индекс содержит шесть цифр, то есть я дал вам шесть символов информации. Энтропия вашего знания обо мне понизилась приблизительно на 6 символов. (На самом деле, не совсем, потому что некоторые индексы отвечают большему количеству адресов, а некоторые — меньшему, но мы этим пренебрежём).

Или рассмотрим другой пример. Пусть у меня есть десять игральных костей (шестигранных), и выбросив их, я вам сообщаю, что их сумма равна 30. Зная только это, вы не можете сказать, какие конкретно цифры на каждой из костей — вам не хватает информации. Эти конкретные цифры на костях в статистической физике называют микросостояниями, а общую сумму (30 в нашем случае) — макросостоянием. Существует 2 930 455 микросостояний, которые отвечают сумме равной 30. Так что энтропия этого макросостояния равна приблизительно 6,5 символам (половинка появляется из-за того, что при нумерации микросостояний по порядку в седьмом разряде вам доступны не все цифры, а только 0, 1 и 2).

А что если бы я вам сказал, что сумма равна 59? Для этого макросостояния существует всего 10 возможных микросостояний, так что его энтропия равна всего лишь одному символу. Как видите, разные макросостояния имеют разные энтропии.

Пусть теперь я вам скажу, что сумма первых пяти костей 13, а сумма остальных пяти — 17, так что общая сумма снова 30. У вас, однако, в этом случае имеется больше информации, поэтому энтропия системы для вас должна упасть. И, действительно, 13 на пяти костях можно получить 420-ю разными способами, а 17 — 780-ю, то есть полное число микросостояний составит всего лишь 420х780 = 327 600. Энтропия такой системы приблизительно на один символ меньше, чем в первом примере.

Мы измеряем энтропию как количество символов, необходимых для записи числа микросостояний. Математически это количество определяется как логарифм, поэтому обозначив энтропию символом S, а число микросостояний символом Ω, мы можем записать:

S = log Ω

Это есть ничто иное как формула Больцмана (с точностью до множителя k, который зависит от выбранных единиц измерения) для энтропии. Если макросостоянию отвечают одно микросостояние, его энтропия по этой формуле равна нулю. Если у вас есть две системы, то полная энтропия равна сумме энтропий каждой из этих систем, потому что log(AB) = log A + log B.

Из приведённого выше описания становится понятно, почему не следует думать об энтропии как о собственном свойстве системы. У системы есть опеделённые внутренняя энергия, импульс, заряд, но у неё нет определённой энтропии: энтропия десяти костей зависит от того, известна вам только их полная сумма, или также и частные суммы пятёрок костей.

Другими словами, энтропия — это то, как мы описываем систему. И это делает её сильно отличной от других величин, с которыми принято работать в физике.

Физический пример: газ под поршнем


Классической системой, которую рассматривают в физике, является газ, находящийся в сосуде под поршнем. Микросостояние газа — это положение и импульс (скорость) каждой его молекулы. Это эквивалентно тому, что вы знаете значение, выпавшее на каждой кости в рассмотренном раньше примере. Макросостояние газа описывается такими величинами как давление, плотность, объём, химический состав. Это как сумма значений, выпавших на костях.

Величины, описывающие макросостояние, могут быть связаны друг с другом через так называемое «уравнение состояния». Именно наличие этой связи позволяет, не зная микросостояний, предсказывать, что будет с нашей системой, если начать её нагревать или перемещать поршень. Для идеального газа уравнение состояния имеет простой вид:

p = ρT

хотя вы, скорее всего, лучше знакомы с уравнением Клапейрона — Менделеева pV = νRT — это то же самое уравнение, только с добавлением пары констант, чтобы вас запутать. Чем больше микросостояний отвечают данному макросостоянию, то есть чем больше частиц входят в состав нашей системы, тем лучше уравнение состояния её описывают. Для газа характерные значения числа частиц равны числу Авогадро, то есть составляют порядка 1023.

Величины типа давления, температуры и плотности называются усреднёнными, поскольку являются усреднённым проявлением постоянно сменяющих друг друга микросостояний, отвечающих данному макросостоянию (или, вернее, близким к нему макросостояниям). Чтобы узнать в каком микросостоянии находится система, нам надо очень много информации — мы должны знать положение и скорость каждой частицы. Количество этой информации и называется энтропией.

Как меняется энтропия с изменением макросостояния? Это легко понять. Например, если мы немного нагреем газ, то скорость его частиц возрастёт, следовательно, возрастёт и степень нашего незнания об этой скорости, то есть энтропия вырастет. Или, если мы увеличим объём газа, отведя поршень, увеличится степень нашего незнания положения частиц, и энтропия также вырастет.

Твёрдые тела и потенциальная энергия


Если мы рассмотрим вместо газа какое-нибудь твёрдое тело, особенно с упорядоченной структурой, как в кристаллах, например, кусок металла, то его энтропия будет невелика. Почему? Потому что зная положение одного атома в такой структуре, вы знаете и положение всех остальных (они же выстроены в правильную кристаллическую структуру), скорости же атомов невелики, потому что они не могут улететь далеко от своего положения и лишь немного колеблются вокруг положения равновесия.

Если кусок металла находится в поле тяготения (например, поднят над поверхностью Земли), то потенциальная энергия каждого атома в металле приблизительно равна потенциальной энергии других атомов, и связанная с этой энергией энтропия низка. Это отличает потенциальную энергию от кинетической, которая для теплового движения может сильно меняться от атома к атому.

Если кусок металла, поднятый на некоторую высоту, отпустить, то его потенциальная энергия будет переходить в кинетическую энергию, но энтропия возрастать практически не будет, потому что все атомы будут двигаться приблизительно одинаково. Но когда кусок упадёт на землю, во время удара атомы металла получат случайное направление движения, и энтропия резко увеличится. Кинетическая энергия направленного движения перейдёт в кинетическую энергию теплового движения. Перед ударом мы приблизительно знали, как движется каждый атом, теперь мы эту информацию потеряли.

Понимаем второй закон термодинамики


Второй закон термодинамики утверждает, что энтропия (замкнутой системы) никогда не уменьшается. Мы теперь можем понять, почему: потому что невозможно внезапно получить больше информации о микросостояниях. Как только вы потеряли некую информацию о микросостоянии (как во время удара куска металла об землю), вы не можете вернуть её назад.

Давайте вернёмся обратно к игральным костям. Вспомним, что макросостояние с суммой 59 имеет очень низкую энтропию, но и получить его не так-то просто. Если бросать кости раз за разом, то будут выпадать те суммы (макросостояния), которым отвечает большее количество микросостояний, то есть будут реализовываться макросостояния с большой энтропией. Самой большой энтропией обладает сумма 35, и именно она и будет выпадать чаще других. Именно об этом и говорит второй закон термодинамики. Любое случайное (неконтролируемое) взаимодействие приводит к росту энтропии, по крайней мере до тех пор, пока она не достигнет своего максимума.

Перемешивание газов


И ещё один пример, чтобы закрепить сказанное. Пусть у нас имеется контейнер, в котором находятся два газа, разделённых расположенной посередине контейнера перегородкой. Назовём молекулы одного газа синими, а другого — красными.

Если открыть перегородку, газы начнут перемешиваться, потому что число микросостояний, в которых газы перемешаны, намного больше, чем микросостояний, в которых они разделены, и все микросостояния, естественно, равновероятны. Когда мы открыли перегородку, для каждой молекулы мы потеряли информацию о том, с какой стороны перегородки она теперь находится. Если молекул было N, то утеряно N бит информации (биты и символы, в данном контексте, это, фактически, одно и тоже, и отличаются только неким постоянным множителем).

Разбираемся с демоном Максвелла


Ну и напоследок рассмотрим решение в рамках нашей парадигмы знаменитого парадокса демона Максвелла. Напомню, что он заключается в следующем. Пусть у нас есть перемешанные газы из синих и красных молекул. Поставим обратно перегородку, проделав в ней небольшое отверстие, в которое посадим воображаемого демона. Его задача — пропускать слева направо только красных, и справа налево только синих. Очевидно, что через некоторое время газы снова будут разделены: все синие молекулы окажутся слева от перегородки, а все красные — справа.

Получается, что наш демон понизил энтропию системы. С демоном ничего не случилось, то есть его энтропия не изменилась, а система у нас была закрытой. Получается, что мы нашли пример, когда второй закон термодинамики не выполняется! Как такое оказалось возможно?

Решается этот парадокс, однако, очень просто. Ведь энтропия — это свойство не системы, а нашего знания об этой системе. Мы с вами знаем о системе мало, поэтому нам и кажется, что её энтропия уменьшается. Но наш демон знает о системе очень много — чтобы разделять молекулы, он должен знать положение и скорость каждой из них (по крайней мере на подлёте к нему). Если он знает о молекулах всё, то с его точки зрения энтропия системы, фактически, равна нулю — у него просто нет недостающей информации о ней. В этом случае энтропия системы как была равна нулю, так и осталась равной нулю, и второй закон термодинамики нигде не нарушился.

Но даже если демон не знает всей информации о микросостоянии системы, ему, как минимум, надо знать цвет подлетающей к нему молекулы, чтобы понять, пропускать её или нет. И если общее число молекул равно N, то демон должен обладать N бит информации о системе — но именно столько информации мы и потеряли, когда открыли перегородку. То есть количество потерянной информации в точности равно количеству информации, которую необходимо получить о системе, чтобы вернуть её в исходное состояние — и это звучит вполне логично, и опять же не противоречит второму закону термодинамики.

[Феникс Джонатанович ДонХуанЦзы]

Принцип Паули: один из важнейших принципов в понимании природы вещества

17 сентября
14 тыс. дочитываний
4,5 мин.







Порой кажется странным, почему атомы и молекулы ведут себя определенным образом. Например, почему мы не можем проходить сквозь стены, но инфракрасное излучение через них проходит. Все может объяснить один принцип — принцип исключения Паули.



Принцип исключения Паули утверждает, что два электрона (или два любых других фермиона) не могут иметь одинаковое квантово-механическое состояние в одном атоме или одной молекуле. Другими словами, ни одна пара электронов в атоме не может иметь одинаковые электронные квантовые числа.
Этот принцип был предложен австрийским физиком Вольфгангом Паули в 1925 году для описания поведения электронов. В 1940-м он расширил принцип до всех фермионов в своей теореме о связи спина со статистикой. Бозоны — частицы с целым числом спинов — не следуют принципу исключения. Таким образом, идентичные бозоны могут занимать одно и то же квантовое состояние (как, например, фотоны в лазерах). Принцип исключения Паули применим только к частицам с полуцелым спином.
О спине проще всего думать как о вращении частицы вокруг собственной оси. Конечно, это сильное упрощение — и в реальности невозможно сказать наверняка, вращается ли на самом деле нечто столь малого размера вроде электрона. В общем говоря, спин подчиняется тем же математическим законам момента импульса, что и все вращающиеся объекты в классической физике. Здесь есть два важных момента, о которых стоит помнить: скорость вращения и направление оси, вокруг которой частица вращается (верхний или нижний спин).


Вольфганг Паули во время лекции / © W. Dieckvoss Когда в 1922 году Отто Штерн и Уолтер Герлах открыли спин, их эксперименты показали, что присущий момент импульса, или спин, частицы вроде электрона квантовался, то есть мог принимать только определенные дискретные значения. Спин композитных частиц, таких как протоны, нейтроны и атомные ядра, — просто сумма спинов и орбитального момента импульса частиц, из которых они состоят, а значит, они подчиняются тем же условиям квантования. Таким образом, спин — это абсолютно квантово-механическое свойство частицы и оно не может быть объяснено классической физикой.
Позже выяснилось, что есть две подкатегории частиц: частицы с целым спином, известные сегодня как бозоны — среди которых фотоны, глюоны, W- и Z-бозоны, — а также гипотетические гравитоны и частицы с полуцелым спином: фермионы, включающие в себя электроны, нейтрино, мюоны и кварки, из которых состоят композитные частицы типа протонов и нейтронов. Различие между бозонами и фермионами можно описать тем, что у первых есть симметричные волновые функции, а у фермионов волновые функции асимметричны. Концепция частицы с полуцелым спином — очередной пример парадоксальной природы субатомных частиц: грубо говоря, фермиону нужно обернуться вокруг своей оси дважды, прежде чем он примет прежнее положение.
Важность этого различия для квантовой теории состоит в том, что волны вероятности бозонов «переворачиваются» — или инвертируются, — прежде чем успевают интерферировать друг с другом, что, по сути, и ведет к их «стадному» характеру и коллективному поведению в лазерах, сверхтекучих жидкостях и сверхпроводниках. Фермионы, однако, не переворачивают свои волны вероятности, что, помимо прочего, приводит к «асоциальному» характеру. Так и получается, что в квантовой механике складывать спины частиц нужно очень аккуратно и при помощи специальных правил вдобавок к моменту импульса.


Атом углерода. На первом энергетическом уровне (оболочке первого уровня) расположено два электрона. На втором — уже четыре / © AWS Все вышеописанное и подводит нас к одному из важнейших принципов в квантовой механике — принципу исключения Паули. Как было сказано выше, он гласит, что два идентичных фермиона не могут занимать одно и то же квантовое состояние одновременно (хотя два электрона, например, могут приобрести противоположные спины, чтобы дифференцировать свои квантовые состояния). Этот принцип можно описать так: никакие два фермиона в квантовой системе не могут обладать одинаковыми значениями всех четырех квантовых чисел в любой момент времени. Принцип исключения Паули эффективно объясняет продолжительное существование очень высокоплотных белых карликов, а также существование разных типов атомов во Вселенной, крупномасштабную стабильность вещества и ее основную массу.
Чтобы понять важность этого принципа, необходимо знать, что, согласно боровской модели атома, электроны в атоме (существующие в том же количестве, что и протоны в ядре конкретного атома, чтобы общий заряд равнялся нулю) могут занимать только конкретные дискретные орбитальные позиции вокруг ядра, что также называют оболочкой атома. Чем ближе электроны к ядру, тем сильнее электрическая сила притягивает электрон внутрь и тем больше энергии понадобится, чтобы «вырвать» его из лап ядра. На самых близких к ядру орбиталях могут поместиться всего два электрона — один с верхним спином, а один — с нижним, чтобы иметь разные квантовые состояния. Оболочка энергетическим уровнем выше может вместить уже восемь, на уровень выше — 18, на следующем уровне — 32.
Принцип исключения Паули диктует, как электроны могут расположиться внутри атома по его орбиталям. Тот факт, что два электрона не могут одновременно занимать одно и то же квантовое состояние, не дает им «нагромождаться» друг на друга, тем самым объясняя, почему материя занимает исключительно свое место и не позволяет другим материальным объектам проходить через себя, но в то же время позволяет проходить через себя свету и излучению.


Два атома формируют ковалентную связь. У каждого из атомов есть всего один электрон на самой дальней орбитали. Для получения более низкого энергетического состояния атомы объединяют свои электроны и образуют общую орбиталь, содержащую два электрона / © The Physics Mill Этот принцип также объясняет существование разных атомов в периодической таблице и разнообразие мира, окружающего нас. Например, когда атом получает новый электрон, он всегда попадает на самый низкий из доступных энергетических уровней (наиболее отдаленную от ядра орбиталь). Два атома с «закрытыми» оболочками не могут осуществить химическую связь друг с другом из-за того, что электроны одного атома не находят доступных квантовых состояний, которые они могли бы занять в другом атоме. Итак, порядок электронов, а именно — электронов на самой отдаленной орбитали, также влияет на химические свойства элемента и способность атомов ко взаимодействию с другими атомами, а значит, и на то, как взаимодействуют молекулы при формировании газов, жидкостей или твердых тел, и на то, как они объединяются в живых организмах.
Принцип исключения Паули — один и самых важных принципов в квантовой физике, по большей части из-за того, что все три типа частиц, из которых состоит вся обычная материя (электроны, протоны и нейтроны), подчиняются ему. Однако интересно, что этот принцип не поддерживается никакими физическими силами, известными науке. Когда электрон входит в ион, он каким-то образом уже «знает» квантовые числа электронов, находящихся там, то есть знает, какие атомные орбитали он может занять, а какие — нет.
©Wikipedia

[Феникс Джонатанович ДонХуанЦзы]

Что такое квантовая биология

3 дня назад
180 дочитываний
4 мин.







Все во Вселенной состоит из элементарных частиц. Изучением их и связанных с ними явлений занимается квантовая физика — странная наука, где много всего неопределенного. Но что, если квантовые эффекты распространяются не только на квантовые масштабы, но и на жизнь в целом? Поисками ответа на этот вопрос и занимается квантовая биология.


«Если тебя квантовая физика не испугала, значит, ты ничего в ней не понял».
© Нильс Бор, лауреат Нобелевской премии 1922 года, один из создателей современной физики
Биологи не очень любят связываться с физикой. Будучи студентами, они посещают вводные курсы по физике, а потом благодарят богов науки, что им больше не придется беспокоиться об Эйнштейне, Максвелле и Ньютоне. Что касается квантовой физики, то большинству биологов вообще нет нужды о ней задумываться. Они изучают молекулы в таких крупных масштабах, что им не надо знать ничего сверх основ квантовой механики. Привычной модели молекулы достаточно для изучения взаимодействий между триллионами органических молекул. Физики же изучают квантовую механику в вакууме при почти абсолютном нуле. Принято считать, что в условиях тепла и беспорядка, царящих в живых клетках, квантовые эффекты можно, по сути, игнорировать.
Между тем некоторые ученые предполагают, что существуют биологические феномены, которые можно объяснить квантовой механикой — и только. В своей книге «Что такое жизнь?» Эрвин Шредингер постулировал, что квантовая механика способна оказывать серьезное воздействие на клеточные функции. Он предположил, что генетический материал может храниться и наследоваться посредством сохранения информации в разных квантовых состояниях. И пусть позднее Джеймс Уотсон и Фрэнсис Крик выяснили, что ДНК — переносчик генетической информации, Шредингер дал начало квантовой биологии.
Квантовое туннелирование

Не так давно продуманные до мелочей эксперименты предоставили доказательство того, что квантовая биология сильно влияет на жизнь. Оказалось, ферменты — катализаторы реакций в клетке — используют так называемый туннельный эффект, или квантовое туннелирование. При помощи этого механизма они могут перемещать электрон или протон из одной части молекулы в другую.
Квантовое туннелирование предоставляет ферментам быстрый и эффективный способ переорганизации молекул для поддержания реакций. Этот процесс невозможно объяснить при помощи классической физики. Для понимания этих реакций необходимы квантовые вероятности и дуальности.
Туннельный эффект также играет роль в мутациях ДНК. ДНК — это двухцепочечная молекула, части которой удерживаются вместе при помощи водородных связей. Эти связи можно изобразить примерно так (см. картинку).


Диаграмма водородной связи в аденин-тимине / © Adam David Godbeer/Jim Al-Khalili/P. D. Stevenson Белые атомы принадлежат водороду. В этом соединении есть две водородные связи. Считается, что атомы водорода могут «перепрыгивать» на другую сторону при помощи квантового туннелирования. Если цепочки ДНК разделены во время прыжка водорода на другую сторону, то эти связи могут скопироваться или воспроизвестись неправильно. Мутация, появившаяся в результате туннелирования водорода, потенциально может вызвать заболевание.
Квантовая когерентность

Фотосинтез — один из самых важных процессов жизни. Когда фотон света попадает в пигмент, он поглощается, а вместо него освобождается электрон. Затем электрон попадает в электрон-транспортную цепь, накапливающую химический потенциал, который можно использовать для генерации АТФ (аденозинтрифосфат, или аденозинтрифосфатная кислота). Но чтобы попасть в электрон-транспортную цепь, электрону нужно переместиться из одной точки, из которой его освобождает фотон, через хлорофилл, в точку, известную как реакционный центр. Есть множество путей, по которым электрон может достичь его.


Квантовая когерентность в фотосинтезе / © Jim Al-Khalili При помощи принципов квантовой когерентности и квантового запутывания электроны могут перемещаться по самым эффективным путям, не затрачивая энергию на тепло. Согласно квантовой когерентности электроны могут двигаться в нескольких направлениях одновременно из-за своих волнообразных свойств. Таким образом, электроны способны перемещаться по нескольким разным путям одновременно для достижения реакционного центра. Этот феномен позволяет максимально эффективно переносить энергию.
Квантовая когерентность может влиять и на другие аспекты жизни. Некоторые ученые предполагают, что сетчатка человеческого глаза использует когерентность для передачи сигналов из глаза в мозг. Они утверждают, что фотоизомеризация — изменение в структуре фотонного рецептора — происходит так быстро, что такую скорость может обеспечить только квантовая когерентность. С учетом этого в природе вполне может существовать еще множество биохимических путей, использующих квантовую когерентность, и они только и делают, что ждут, когда их наконец откроют.
Квантовая запутанность

Запутанность — одна из самых сложных для понимания концепций квантовой механики. Она описывает взаимодействие между двумя или более квантовыми частицами. И пусть это еще не подтверждено, считается, что квантовая запутанность может объяснить магниторецепцию. Магниторецепция — способность организмов чувствовать магнитное поле и определять свое расположение на местности в соответствии с ним. Птицы и животные используют эту способность, чтобы чувствовать магнитное поле Земли и мигрировать. Долгое время точный механизм этого явления был тайной. Возможно, магнитное поле Земли влияет на механизм, использующий радикальные пары внутри сетчатки, а запутанность внутри этой пары может предоставлять организмам квантовый сигнал, работающий словно компас: об этом рассуждали Джим Аль-Халили и Джонджо МакФадден в своей книге «Жизнь на грани. Ваша первая книга о квантовой биологии».


Схематическое описание «квантового компаса» у птиц / © Zhang-qi Yin/Tongcang Li Что же дальше?

Квантовая механика может влиять на многие биохимические функции. Некоторые считают, что обоняние — то, как мы чувствуем запахи — может быть результатом квантовых вибраций молекул. В то же время существуют исследования, указывающие на то, что с квантовой механикой связано броуновское движение внутри клетки.
В любом случае квантовая биология — молодое направление науки, но похоже, что у него есть серьезный потенциал. Остается только ждать и наблюдать за новыми исследованиями в этой области.
Источник: Naked Science.

[Феникс Джонатанович ДонХуанЦзы]

Математическая формула любви

Сегодня




Она попросила:
- Скажи мне что-нибудь приятное 🥺
Он ответил ей:
(∂ + m) ψ = 0
Это уравнение Дирака, и оно самое красивое из всех в физике.
Оно описывает феномен квантовой запутанности, в котором говорится, что, если две системы взаимодействуют друг с другом в течение определенного периода времени, а затем отделяются друг от друга, мы можем описать их как две разные системы, но они уже существуют как иная уникальная система.
То, что происходит с одним продолжает влиять на другого, даже на расстоянии миль или световых лет.
Это квантовая запутанность или квантовая связь.
То же самое происходит между двумя людьми, когда их связывает то, что могут испытать только живые существа.
Мы называем это ЛЮБОВЬЮ

Это работает так!
Если есть пара носков. То если их разнести по отдельности в разные концы вселенной и надеть один из них на правую ногу, то второй мгновенно в тот же миг станет левым.


Это и есть квантовая запутанность...
Квантовые взаимодействия работают куда скорости света и для них вообще не важны расстояния.
Поэтому, если настоящая любовь вызывает мгновенную ответную реакцию у одного объекта на действия другого, даже на большом расстоянии, даже находящегося в неведении относительно действий первого, то это значит, что нельзя сделать ничего так, чтобы это не отразилось на любимом человеке.