необычная физика. физика необычного.

[Феникс Джонатанович ДонХуанЦзы]

https://dzen.ru/a/ZhBweJvNpARPSVrU
Физика всё-таки закончится

8 апреля
2,2K прочитали




Наука
Больше по теме



Буквально на днях при чтении Теории пограничного слоя Шлихтинга меня осенило. Я увидел простую формулу, которая крайне явственно показала два обстоятельства.







Во-первых, число Рейнольдса, которое очень часто используется при анализе обтекания тел средой, показывает отношение сил инерции к силам трения. Обычно считают, что оно показывает величину турбулентности потока, но, как говорится, есть нюанс. В знаменателе формулы для числа Рейнольдса стоит вязкость. Это значит, что чем меньше вязкость, тем выше число Рейнольдса, тем выше турбулентность среды. Предельный случай нулевой вязкости или идеальной жидкости подразумевает бесконечное значение числа Рейнольдса. Т.е. чисто логически невязкая жидкость бесконечно турбулентна. Это могло бы быть простым казусом модели, которая в предельных своих значениях не отвечает реальности, но эксперимент показывает обратное. Нередко инженеры специально делают жидкость турбулентной дополнительными препятствиями, чтобы снизить сопротивление тела среде.



На изображении можно видеть обтекание средой гладкого шара и шара с надетым на него тонким кольцом, которое закручивает жидкость, создавая вихри. Сопротивление среды резко падает. Т.е. искусственное увеличение числа Рейнольдса приближает турбулентное течение к ламинарному. И тут возникает мысль, что при огромных числах Рейнольдса вихри становятся настолько мелкими, что их влиянием на процесс можно пренебречь или рассматривать из некоторых иных соображений. Например, типичная картина для анализа влияния числа Рейнольдса на поток выглядит так:


Почему-то рассмотрение обычно заканчивается на величинах в 10^6. Но весьма явно прослеживается сближение картин при минимальных и максимальных числах Рейнольдса. А ситуация между тем крайне занимательна. Если турбулентность, о которой, например, говорил Владимир Васильевич Низовцев на прошлом семинаре, высока, то все течения можно приближённо рассматривать ламинарными, т.е. нетурбулентными вовсе. Сначала течение ламинарно. По мере роста числа Рейнольдса или скорости потока при прочих равных, у нас начинают возникать неоднородности и завихрения. В некоторый момент появляются отчётливо сформированные вихри. Повышая скорость потока дальше, жидкость начинает преодолевать всё меньшее расстояние до того момента, как начнёт завихряться. Другими словами, чем выше число Рейнольдса, тема мельче получаются вихри. Вспоминая, что в рамках эфиродинамической модели любая элементарная частица – это вихрь эфира, мы понимаем, что всё это даёт нам богатую пищу для размышлений. Вероятно, минимальный для конкретного уровня организации материи вихрь – это и есть его частица. Сама эта частица, безусловно, состоит из более мелкой материи, в которой тоже возможны вихри своих масштабов. То же верно и для более крупных вихрей.
Возникает крайне занимательная идея, что в зависимости от масштаба одна и та же среда проявляет разные параметры дискретности. Т.е. на нашем масштабе частица или минимально различимый вихрь – это 10^-15 метра. Обусловлено это текущими параметрами исследуемой среды, эфира. Для галактик эта величина составляет 10^18 метра. Диапазон в 33 порядка. А значимые отклонения от ламинарности наблюдаются всего лишь в пяти порядках величин. Т.е. 28 порядков величин могут быть рассмотрены, как ламинарные течения без всякой турбулентности. И, что самое замечательное, каждые примерно 33 порядка все структуры будут повторяться. Эту оценку ещё стоит дополнительно проанализировать, но для начала результат очень неплохой.



Мы приходим к чрезвычайно выдающемуся выводу о том, что мы в деталях можем изучить всего один уровень организации материи диапазоном в 33 порядка, а все остальные уровни можно спрогнозировать с очень неплохой точностью на базе известных данных. Т.е. мы приходим к пониманию, что физика действительно может закончиться. Все те разговоры древних философов о том, что «что вверху, то и внизу», оказываются не только верными, но и невероятно полезными и пророческими. И, если рассуждать уж совсем глобально, пять порядков из тридцати трёх не играют такого уж существенного значения. При должном желании мы можем придумать, как использовать энергию ламинарных течений нужного масштаба. Нет никакой нужды закапываться в сложнейшую математику и физику конкретных порядков величин. Если не очень ясно, как использовать течения среды имеющегося диапазона размеров, можно углубиться в более мелкие масштабы или подняться на более высокие, где всё ламинарно, поддаётся точному вычислению и чрезвычайно предсказуемо.
Ну а второе обстоятельство состоит в том, что напряжение в механической интерпретации из одной из моих последних работ в соответствии с теорией пограничного слоя является силой инерции. При этом ток, как уже было известно ранее, — это силы вязкости. Тогда сопротивление – это и есть (в некоторых допущениях) число Рейнольдса. Но когда речь заходит о том, что любые конкретные масштабы не имеют никакого значения, все эти тонкости кажутся сиюминутными и неинтересными. Ведь всегда можно получить энергию из куда как более простых закономерностей. Нет нужды копаться в вязких жидкостях, с которыми мы и так справились несколько статей назад.

[Феникс Джонатанович ДонХуанЦзы]

https://www.youtube.com/watch?v=U30MwPmv-ig

[Феникс Джонатанович ДонХуанЦзы]

https://dzen.ru/a/ZsNEA4pjXVSAa0tE
Эффект Ааронова — Бома: квантовая магия в действии

Вчера
597 прочитали




Наука
126K интересуются



В 1959 году физики Якир Ааронов и Дэвид Бом предсказали удивительное явление: электрон может "почувствовать" присутствие магнитного поля, даже если он никогда не проходит через область, где это поле существует.




© TheSpaceway

Этот феномен, известный как эффект Ааронова — Бома, бросает вызов нашему привычному пониманию реальности и показывает, насколько странным может быть квантовый мир.
Эксперимент с двумя щелями

• Представьте, что вы стреляете электронами через две щели в стене.
• За стеной электроны создают узор, похожий на волны на воде (серия чередующихся светлых и темных полос или колец в зависимости от геометрии эксперимента).

Добавляем магнит

• Теперь поместим длинный тонкий магнит (соленоид) между щелями.
• Магнитное поле существует только внутри магнита, снаружи его нет.

Магия начинается

• Хотя электроны не проходят через магнитное поле, узор на экране меняется!
• Это как если бы электроны "знали" о присутствии магнита, даже не касаясь его.

Электроны "чувствуют" магнитное поле, даже не соприкасаясь с ним напрямую / © Constant314
Почему это важно?

Новый взгляд на реальность

• Экспериментально доказано, что в квантовом мире "пустота" может влиять на частицы.
• Эффект заставляет пересмотреть наше понимание пространства и взаимодействий.

Практическое применение

• Может помочь в создании новых типов электронных устройств.
• Полезно для разработки квантовых компьютеров.

Простая аналогия

Представьте, что вы идете по лабиринту с завязанными глазами и руками. Вы не видите стен, не можете пощупать их, но каким-то образом чувствуете их присутствие и обходите их. Электроны в эффекте Ааронова-Бома ведут себя похожим образом: они "чувствуют" магнитное поле, даже не соприкасаясь с ним напрямую.


© genengnews.com

Заключение

Эффект Ааронова-Бома – это удивительное явление, которое показывает, насколько странным и необычным может быть мир очень маленьких частиц. Он напоминает нам, что реальность может быть гораздо сложнее и интереснее, чем мы привыкли думать.

[Феникс Джонатанович ДонХуанЦзы]

https://dzen.ru/a/ZsB1fWTzbn2Wic1h
Что было до Большого взрыва? Шесть дерзких гипотез ученых

3 дня назад
3,9K прочитали




Наука
126K интересуются




Большой взрыв считается моментом начала нашей Вселенной, но многие ученые задаются вопросом: а что было до этого? Давайте рассмотрим самые интригующие гипотезы, которые пытаются заглянуть за грань известного нам мироздания.




© TheSpaceway

Вечная инфляция

Идея:

Наша Вселенная - один из бесконечного числа "пузырей" в постоянно расширяющемся космосе.
Основные положения:

• Космос находится в состоянии постоянного экспоненциального расширения.
• Время от времени в нем образуются "пузыри" - отдельные вселенные.
• Наш Большой взрыв - момент отделения нашего "пузыря" от остального пространства.
• Этот процесс бесконечен, и в ходе него создается бесчисленное множество вселенных.

Ключевой момент:

Согласно этой теории, до нашего Большого взрыва существовало и продолжает существовать бесконечное количество других вселенных.


© sciandnature.com

Теория "Большого отскока"

Идея:

Вселенная циклически сжимается и расширяется.
Основные положения:

• Вселенная проходит через циклы расширения и сжатия.
• Каждый цикл заканчивается "Большим сжатием" и начинается новым Большим взрывом.
• Наша Вселенная могла возникнуть из сжатия предыдущей вселенной.
• Этот процесс может быть бесконечным.

Ключевой момент:

Эта теория предполагает, что до нашего Большого взрыва существовала предыдущая вселенная, которая сжалась до сингулярности и снова расширилась.


© sciencephotogallery.com

Струнная космология

Идея:

Основана на теории струн, где фундаментальные частицы представляются как вибрирующие "струны" энергии в многомерном пространстве.
Основные положения:

• Вселенная существует не в привычных нам 3 + 1 измерениях (пространство + время), а в 10 или даже 11 измерениях.
• Наш трехмерный мир - это "брана" (мембрана) в этом многомерном пространстве. Другие браны могут существовать параллельно нашей.
• В отличие от других фундаментальных сил, гравитация может "просачиваться" между бранами.
• Согласно этой теории, Большой взрыв мог быть результатом столкновения двух бран. Это столкновение высвободило огромное количество энергии, создав нашу Вселенную.
• Некоторые версии теории предполагают, что столкновения бран происходят периодически, создавая новые Большие взрывы.

Ключевой момент:

Согласно струнной космологии, до Большого взрыва существовало многомерное пространство с другими бранами. Наша Вселенная - лишь одна из возможных реализаций в этом многомерном "бульоне" струн и бран.


© ilsuperuovo.it

Квантовая петлевая гравитация

Идея:

Пространство и время состоят из дискретных "атомов".
Основные положения:

• Пространство-время не непрерывно, а состоит из мельчайших квантовых ячеек.
• Большой взрыв мог быть квантовым переходом из предыдущего состояния Вселенной.
• Этот переход мог быть подобен фазовому переходу, как при кипении воды.
  До Большого взрыва Вселенная могла существовать в другом квантовом состоянии.

Ключевой момент:

Эта теория предполагает, что Большой взрыв не был началом всего, а лишь переходом из одного состояния в другое.


© pinterest.com

Мультивселенная

Идея:

Существует бесконечное число параллельных вселенных.
Основные положения:

• Наша Вселенная - одна из многих, существующих параллельно.
• Каждая вселенная может иметь свои физические законы и константы.
• Вселенные могут возникать и исчезать постоянно.
• Наш Большой взрыв - лишь рождение одной из бесконечного числа вселенных.

Ключевой момент:

Согласно этой гипотезе, до (и после) нашего Большого взрыва существует множество других вселенных.


© reasons.org

Гипотеза симуляции

Идея:

Наша реальность — компьютерная симуляция.
Основные положения:

• Вся наша Вселенная может быть сложной компьютерной программой.
• "До" Большого взрыва было запущено программное обеспечение, создавшее нашу Вселенную.
• Законы физики в нашей Вселенной - это "код" этой программы.
• Мы можем быть частью эксперимента или развлечения более развитой цивилизации.

Ключевой момент:

Эта гипотеза предполагает, что до Большого взрыва существовала реальность, в которой была создана наша симуляция.
Заключение

Все эти гипотезы остаются в области теоретической физики и философии. Они показывают, насколько удивительной и загадочной может быть природа реальности. Возможно, ответ на вопрос "что было до Большого взрыва?" заставит нас полностью пересмотреть наше понимание Вселенной и нашего места в ней.

[Феникс Джонатанович ДонХуанЦзы]

https://dzen.ru/a/ZL9_SbuuFn_oM1AH
Как информация меняет физическую реальность? Нелокальность-то не работает...

25 июля 2023
1,3K прочитали













Наука
126K интересуются


Путешествия
686,5K интересуются


Красота и стиль
392,1K интересуются


Спорт
278,1K интересуются


Культура
75,9K интересуются


Экономика
145,8K интересуются


Технологии
363,6K интересуются


Авто
268,3K интересуются


Гейминг
277,1K интересуются


Питомцы
359,5K интересуются


Еда
992,9K интересуются










Про эффект наблюдателя мы говорили уже много раз. Множество интерпретаций этого понятия, которые вы можете встретить в самых разных статьях, утверждают, что измерение буквально-таки меняет реальность. На самом деле этот вопрос очень спорный.



Сфера информации

Как таковой эффект наблюдателя отрицать нельзя и он, в общем-то, обнаружен. Зато вот его "мистическую" обвязку нужно воспринимать как неправильное понимание коллапса волновой функции.

Большинство авторитетных мнений сводятся к тому, что мы не провоцируем коллапс функции и выбор некоторого конкретного состояния измерениями, а просто фиксируем сложную реальность (которая уже сформирована).

Эта гипотеза может быть подтверждена мысленным экспериментом Вилера. Есть такой парадокс друга Вилера. Он предлагает усложнить логику кота Шрёдингера и добавить в эксперимент ещё одного стороннего наблюдателя. Этот наблюдатель находится за пределами лаборатории, в которой открыли коробку с котом и даже после того, как состояние кота стало известно непосредственному исполнителю опыта, друг Вилера так и находится в неведении, так как не видел результат и ему никто не сообщил информацию об этом.


Слово "информация"

Слово "информация" тут является ключевым. Зря многие смеются над логикой усложненного котоэксперимента. Отложенный выбор Вилера показывает, что не измерение изменяет ситуацию (схлопывает волновую функцию или как бы это ни называлось).

Реальность меняется для наблюдателя только в тот момент, когда наблюдатель получает информацию о состоянии Вселенной.

Тот факт, что несколько наблюдателей не могут согласовать одновременность момента наблюдения, показывает, что этот переход должен происходить именно у наблюдателя.

Волновая функция - это совокупность информации, которую наблюдатель уже имеет об объекте и которая ещё появится после измерения. Вот что меняется при наблюдении. Когда наблюдатель запутывается в определенном состоянии объекта, все несовместимые альтернативы стираются, будь то в будущем или в прошлом.

Квантовая механика не имеет смысла, если вы предполагаете, что мир существует только в одном конкретном состоянии. Но она имеет ещё меньше смысла, если рассматривать влияние наблюдателя на мир как нечто фантастическое.


Схема нового эксперимента с котом

Рассмотрим продолжение эксперимента с котом Шрёдингера. Предположим, есть два экспериментатора, Вася и Петя. Вася проводит стандартный эксперимент с котом в защищенном от распространения информации боксе или в закрытой лаборатории. Комната точно так же, как и ящик для кошек, защищен от распространения информации.
Предположим, что эксперимент должен проводиться в 13:00, но Вася не открывает коробку с котом до 13:30. До 13:30 квантовая механика требует, чтобы Вася мог найти кошку живой или мертвой. Предположим, что Петя не открывает лабораторию Васи до 14:00. Несмотря на то, что после 13:30 Вася увидел состояние кота, квантовая механика требует, чтобы, пока Петя всё ещё не знал состояние кота. Обе возможности по-прежнему доступны. Это значит, что для Пети реальность пока не изменилась.

Именно информация вызывает то, что мы называем коллапсом волновой функции. Не наблюдение, а сбор всех неизвестных в сложном уравнении, описывающем состояние системы.
И вот тут следует вспомнить про принцип локальности. Мы поговорим об этом в отдельной статье. Ведь понятие физической реальности, введенной Эйнштейном, предполагает, что, скажем в эксперименте с наклонной плоскостью мы заранее можем рассчитать параметры движения бруска. Приведенный выше эксперимент заодно демонстрирует, что нелокальность не работает :)...
В квантовом мире без информации (читай как "измерения") мы рассчитать ничего не можем.

Напрашивается мысль, что просто квантовая теория пока столь несовершенна, что не может рассчитывать на точность.

[Феникс Джонатанович ДонХуанЦзы]

https://dzen.ru/a/YzwjIpWYcjVicENo
Ученые изобрели вечный двигатель?

В 2017 году в результате совместной работы ученых из Принстона и Гонконга на свет появилось невероятное устройство, на первый взгляд нарушающее фундаментальные законы физики. Микроскопический механизм, состоящий из двух зубчатых кремниевых пластин, расположенных на расстоянии 100 нм друг от друга, оказался способен вырабатывать небольшое количество энергии буквально из пустоты. Казалось бы, подобное явление должно грубо нарушать закон сохранения энергии – один из основополагающих принципов построения Вселенной. Однако, на самом деле, все не так просто.
В основе удивительного изобретения лежит эффект Казимира-Полдера, открытый в 1948 году и неоднократно подтвержденный экспериментально. В самом простом варианте он заключается в следующем: если две тонкие пластины разместить в вакууме на очень малом расстоянии друг от друга, то они начнут испытывать силу взаимного притяжения.
Эта сила не имеет отношения ни к гравитации, ни к электромагнетизму. В ее основе лежит принцип корпускулярно-волнового дуализма, согласно которому элементарные частицы в своем существовании проявляют двойственную природу. В некоторых условиях они подобны волнам, в других же – ведут себя как материальные частицы.
Прямым следствием данного свойства материи является принцип неопределенности Гейзенберга, одна из форм которого связывает между собой энергию и время. Из этого соотношения вытекает существование так называемых «нулевых колебаний вакуума», состоящих из пар «виртуальных частиц». Они постоянно появляются в любой точке Вселенной практически из ниоткуда, однако время их жизни составляет всего лишь порядка 10^-24 с. В течение этого невероятно краткого мгновения частицы исчезают обратно в небытие, восстанавливая мировой баланс.




При этом, если в открытом пространстве генерируются виртуальные частицы с любыми параметрами, то между пластин могут рождаться лишь те, что имеют строго определенные длины волн. Из-за этого более многочисленные внешние виртуальные частицы сильнее давят на пластины, чем внутренние. Можно образно сказать, что пространство между пластин обладает отрицательным давлением – словно из вакуума откачали еще немного вещества.
Полученное механическое напряжение можно трансформировать в электрический ток, что и проделали исследователи из Принстона и Гонконга. И хотя сила его невелика, важен сам принцип, ведь энергия поступает в наш мир практически из пустоты. Конечно, в настоящий момент возможность масштабировать подобный генератор до мощностей, сравнимых с современными электростанциями, кажется фантастической, однако, ее нельзя исключать. К тому же, даже маломощный источник неисчерпаемой энергии имеет огромное практическое значение – например, в качестве автономного питания для микропроцессоров и другой высокоточной техники. Скажем, «Вояджеры», оснащенные подобной гипотетической батареей, могли бы до сих пор передавать на Землю данные своих приборов, что открывает широчайшие перспективы по исследованию дальнего космоса.
Кроме того, применив уравнения квантовой теории поля к расчету эффекта Казимира, можно получить теоретическое обоснование гипотетического сверхсветового гипердвигателя. Подробнее об этом можно узнать в нашем видео про корабли, способные достичь звезд.

[Феникс Джонатанович ДонХуанЦзы]

https://www.youtube.com/watch?v=Ki10SNKv9OU

[Феникс Джонатанович ДонХуанЦзы]

https://dzen.ru/a/Y70Jvgu9XgS4XP8X
Три способа телепортации

5,6K прочтений
10 января 2023


Под телепортацией обычно понимается перемещение объекта из одной точки пространства в другую за считанные секунды или даже быстрее. Такое представление о процессе сложилось у нас благодаря фантастическим фильмам и книгам.



Кадр из фильма Звёздные врата

Вот только в каждой фантазии может быть доля истины и сложно определить что появилось раньше: идея о возможности телепортации как таковой или гипотеза с предполагаемым физическим описанием этого явления.
В большинстве случаев процесс телепортации начинается с того, что персонаж или объект заходит в этакое подобие телефонной будки и переносится из точки А в точку Б. Вторая интерпретация процесса - создание некоторого физического поля, погружение в которое уносит куда-то в отдаленные уголки Вселенной. Вроде бы всё складно до тех пор, пока не задумываешься о возможном физическом принципе работы таких систем. Я пробежался по доступным источникам информации и выявил три (даже три с половиной) вероятных гипотезы такого процесса.
Гипотеза Лешана

Для того, чтобы переместиться из точки А в точку Б можно использовать логичный способ. Представьте, что вам нужно отправиться в магазин. Есть дорога, общая длина которой 3 км, а есть дорога, протяженностью 1 км. По какой дороге вы дойдёте быстрее?
Ответ, мне кажется, тут очевиден. Чем короче путь, тем быстрее (при равной скорости движения) мы добираемся. Ну а теперь вспомним, что пространство у нас многомерное, а о реальном количестве измерений физики не имеют никакого представления.


Нулевое пространство

Физик Константин Лешан предположил, что параллельно с нашим пространственно-временным континуумом существует некоторое дополнительное нуль-мерное пространство. Если попасть в такое пространство, то эквивалентный тысячам километров путь, составит всего лишь 0 км. Времени на это тоже не потребуется. Остаётся только лишь попасть в такое пространство.
Для входа в такое пространство могут использоваться этакие "дырки". Они разбросаны по нашему континууму и их можно или инициировать новые, или использовать имеющиеся. Главная проблема тут - невозможность с высокой точностью определить, в какую именно "дверь" ты выйдешь при переходе. Такая теория телепортации называется дырочной телепортацией.


Кротовая нора

Есть ещё похожая модель, которая построена на поиске червоточин или кротовых нор. Логика строится на том, что некоторые точки пространства-времени соединяют туннели и если удастся попасть в такой ход, то перемещение из точки А в точку Б произойдет значительно быстрее.
Гипотеза сборки нового материала

Ещё одна из популярных гипотез - это уничтожение имеющейся конфигурации материи в одной точке и сборка из атомов тело в другой точке.


Сборка материала из кирпичиков

С одной стороны логика кажется понятной и правильной. Если в точности повторить конфигурацию материала по имеющейся в пространственно-временном континууме информации, то получится точно такой же объект. Если старый объект развеять на атомы, то полученный объект в новом месте и станет новым. Произойдет телепортация. Вот только есть маленькая проблема...
Если мы перенесем таким образом лопату, то получится новая лопата вместо старой. Но вот если мы перенесем так живой организм, то несмотря на полное его копирование, далеко не факт, что это будет тот же организм. Наука, в общем-то, не может пока точно сказать, чем отличается живое существо от неживого, а разборка старого организма на атомы будет означать его уничтожение. Поэтому, такая гипотеза имеет множество сопутствующих проблем.
Кроме того согласно принципу запрета нельзя создать точную копию объекта. Но этот вопрос нивелируются, когда первый объект стирается.
Гипотеза мгновенных скоростей

Эта логика самая простая. Чтобы телепортироваться нужно очень быстро перемещаться. Это, в общем-то, и не телепортация в широком смысле этого слова. Это очень быстрое перемещение.
Такая телепортация кажется самой вероятной. Если решить проблему перемещения со сверхсветовыми скоростями, то ограничений не остаётся. Но всё-таки, это не совсем телепортация, поэтому рассматривать такой процесс в рамках обозначенной тематики не интересно. Поэтому. в начала статьи я и написал, что способа на самом деле три с половиной :)...
Квантовая телепортация

Есть ещё одна теория телепортации, которая является сегодня наиболее актуальной и даже есть успехи в её реализации! Речь идёт о квантовой телепортации.
На канале была заметка про этот процесс. Квантовая телепортация - это не совсем та телепортация, где есть телепорты и специальные устройства. Тот вариант, который далось реализовать современным физикам заключается в том, что квантовый кубит с сохраненной информацией удалось практически мгновенно перенести с помощью светового луча по световоду из точки А в точку Б.
С технической точки зрения, все объекты являются информацией, которая выражена посредством атомной конфигурации. Если удалось передать квантовое состояние одного фотона, то теоретически можно будет предавать и конфигурацию всей материи. Значит, в перспективе можно передать по такому каналу и мясную отбивную.

⚠ Обязательно подписывайтесь на мой канал в ДЗЕН, тыкайте лайк 👍 и возвращайтесь за новым контентом! Материалы выходят регулярно!

🔹 Не забывайте читать новые статьи на сайте!