Сто пятьдесят лет назад ученые не знали о несократимых молекулярных системах. Однако Чарлз Дарвин предвидел, что его теория может столкнутся с подобными трудностями - «Если будет продемонстрировано, что какой либо из существующих сложных органов не мог сформироваться путем многочисленных, последовательных и не значительных изменений, то моя теория потерпит полнейший крах !»
Чем сильнее шок, тем больше популярность.
Если верить «картинкам», показанным мне магами (видео) с нами связались учёные из будущего!!! Правда или ложь? Очень правдоподобно - всё просто … центр управлением с окнами на улицу вдалеке, белые обыкновенные халаты, как всегда, их много человек 25 -27, была за стеклом - видела работу с энергетическим шаром, появляющимся из воздуха почти-что над рабочим столом у стены в отдельном небольшом отсеке … все обыденно! только энергетический шар красив в руках научного сотрудника возникает и контролируется им) Красиво… неспешно, обыденно… Просто работа!
Помни, что, затрачивая время на изучение объекта, ты получаешь глубину его понимания.
В одной из реальностей на деревьях росли железные гири. Поэтому Ньютон, опасаясь тяжелых физических травм, обходил их стороной. Все, что ему приходило на этот счет в голову - «Шура, пилите, они золотые»…
Так и остался в неизвестности, но зато придумал пословицу - «Гиря - не яблоко, упадет - не поймаешь»
Кто Вам сказал, что математика - наука?
Наука - догма, а она покрепче штука.
Из цифр и действий состоит живой язык познания,
Подаренный нам истиной для понимания.
Не всё то опыт, что по лбу. Опыт - то, что во лбу осталось.
Это была не я… Та, что легкомысленно разбрасывалась счастьем, временем, делала ошибку за ошибкой и летела дальше, даже не оглянувшись. Та, что считала важными абсолютно неважные вещи. Та, что ждала от жизни вечного праздника, а от людей - любви, совершенно незаслуженной. Та, что, лишь начав терять, стала… мною. Видимо, дорога к себе всегда проходит через боль.
Воображение - это океан, который несёт на себе тяжёлые броненосцы науки и изящные каравеллы искусства.
ДНК превратят в жесткий диск
Ученые работают над новой технологией, которая позволит сохранить ошеломляющее количество информации. Дело в том, что им удалось понять, как можно использовать ДНК для хранения информации.
По словам исследователя Роберта Грасса из Американского химического общества, если вернуться в средние века в Европу, то мы увидим, как монахи записывали в книги хронологию событий. Некоторые из этих книг еще существуют. А мы сохраняем информацию на жестких дисках, которые изнашиваются в течение нескольких десятилетий.
Количество информации растет с угрожающей скоростью, но технологии для сохранения ее не могут угнаться за этим процессом.
Вскоре после открытия двойной спирали ДНК, люди выяснили, что язык кодирования природы похож на двоичный код, который они используют в компьютерах, отмечает Грасс. На жестком диске мы используем 0 и 1 для зашифровки данных, а в ДНК задействованы четыре нуклеотида: А, С, Т и G.
ДНК может стать жестким диском весом в одну унцию (28 граммов), который будет хранить более 300 тысяч терабайт в течение нескольких поколений. Нынешние устройства для хранения имеют максимальный объем 5 терабайт и способны сохранять данные около 50 лет. В недавнем эксперименте исследовательская группа закодировала в ДНК 83 килобайта текста из Швейцарского федерального устава и 1291 килобайт с текстом Архимеда X века. Они нагревали ДНК почти до 160 градусов по Фаренгейту в течение недели, что было эквивалентом того, как если бы образец находился при температуре 50 градусов в течение двух тысяч лет. В итоге, ДНК и закодированный в нем текст остался без изменений.
В обозримом будущем средние потребители вряд получат доступ к данной технологии. Но исследователи надеются, что так они смогут сохранить данные с крупных информационных порталов, чтобы потомки могли получить всю важную информацию.
Диалектика в науке: материя и антиматерия
Материя и антиматерия оказались совершенными зеркальными отражениями друг друга, если мы поверим заявлениям ученых, которые провели эксперименты беспрецедентной точности, еще больше усугубив загадку неравенства вещества и антивещества во Вселенной.
Любая материя состоит из протонов, нейтронов или электронов. Эти частицы имеют аналоги, известные как античастицы - антипротоны, антинейтроны и позитроны, соответственно - которые обладают той же массой, но имеют противоположный электрический заряд. (Хотя нейтроны и антинейтроны обладают нейтральным зарядом, каждый из них состоит из кварков, которые обладают дробными электрическими зарядами, и заряды этих кварков равны и противоположны в нейтронах и антинейтронах).
Известная вселенная состоит из обычной материи. Глубокой тайной остается то, почему Вселенная не состоит из равных частей вещества и антивещества, поскольку в процессе Большого Взрыва, как полагают, который породил вселенную 13,7 миллиарда лет назад, образовались равные количества обоих. И если материя и антиматерия оказываются зеркальными отражениями друг друга во всех отношениях, не должно было остаться вообще никакой материи - вещество и антивещество аннигилируют, сталкиваясь друг с другом.
Проверка зарядовой четности
Физики-теоретики подозревают, что необычный контраст между количеством вещества и антивещества во Вселенной, технически известный как барионная асимметрия, может быть из-за какой-то разницы между свойствами материи и антиматерии, формально известной как CP-нарушение симметрии, где C - заряд, а P - четность. Тем не менее все известные эффекты, которые приводят к нарушения в CP-симметрии, не могут объяснить подавляющее преобладание материи над антиматерией.
Возможное объяснение этой загадки может скрываться в различных свойствах материи и антиматерии - например, возможно, антипротоны распадаются быстрее протонов. Если такие различия будут обнаружены, даже самые незначительные, «это, безусловно, приведет к драматическим последствиям для нашего современного понимания фундаментальных законов физики», говорит ведущий автор исследования Стефан Ульмер, физик частиц из Японского института физических и химических исследований (RIKEN).
Проводя строгие испытания в поисках различий между протонами и антипротонами, ученые исследовали соотношение количества электрического заряда к массе примерно в 6500 парах частиц в течение 35-дневного периода. Чтобы препятствовать контакту материи и антиматерии, ученые поместили протоны и антипротоны в ловушки магнитных полей. Затем измерили, как эти частицы циклично движутся в этих полях, циклотронную частоту, которая пропорциональна соотношению заряда к массе этих частиц и силе магнитных полей.
Технически ученые не использовали обычные протоны в экспериментах, а взяли отрицательные ионы водорода, которые состоят из протона, окруженного двумя электронами. Это было проделано для упрощения эксперимента - антипротоны и отрицательные ионы водорода заряжены отрицательно, а значит одинаково реагируют на магнитные поля. Ученые с легкостью смогли учесть влияние электронов в процессе экспериментов.
Идеальные отражения
Ученые обнаружили, что отношение заряда к массе у протонов и антипротонов «идентично с точностью до 69 частей на триллион», заявил Ульмер. Это измерение в четыре раза лучше, чем предыдущие измерения этого показателя.
Кроме того, ученые также обнаружили, что измеренные отношения заряда к массе изменяются не больше чем на 720 частей на триллион в день, по мере вращения Земли вокруг своей оси и Солнца. Это говорит о том, что протоны и антипротоны ведут себя точно так же с течением времени, когда проносятся через пространство с одной скоростью, а значит, не нарушают так называемую СРТ-симметрию, где T означает время.
СРТ-симметрия - ключевой компонент Стандартной модели физики элементарных частиц, лучшего описания на сегодняшний день того, как ведут себя элементарные частицы, составляющие Вселенную. Не существует известных нарушений СРТ-симметрии. Опять же, любое обнаруженное нарушение СРТ-симметрии окажет огромное влияние на наше понимание природы.
Кроме того, эти отношения заряда к массе не будут отличаться больше, чем на 870 частей на миллиард в гравитационном поле Земли. Это означает, что слабый принцип эквивалентности, согласно которому вся материя падает с одинаковой скоростью в одном гравитационном поле, также сохраняется на этом уровне точности. Слабый принцип эквивалентности является ключевой частью общей теории относительности Эйнштейна, которая, наряду с другими вещами, остается лучшим объяснением того, как работает гравитация. Не существует известных нарушений слабого принципа эквивалентности, любые обнаруженные нарушения также могут привести к революции в понимании природы пространства-времени и гравитации, а также их влияния на материю и энергию.
Используя более стабильные магнитные поля и другие подходы, ученые планируют провести в 10 раз более точные измерения, говорит Ульмер. Работа ученых была опубликована в журнале Nature 13 августа.
Кот Шредингера: суть простыми словами
Наверняка вы не раз слышали, что существует такой феномен, как «Кот Шредингера». Но если вы не физик, то, скорее всего, лишь отдаленно представляете себе, что это за кот и зачем он нужен.
«Кот Шредингера» - так называется знаменитый мысленный эксперимент знаменитого австрийского физика-теоретика Эрвина Шредингера, который также является лауреатом Нобелевской премии. С помощью этого вымышленного опыта ученый хотел показать неполноту квантовой механики при переходе от субатомных систем к макроскопическим системам.
В данной статье дана попытка объяснить простыми словами суть теории Шредингера про кота и квантовую механику, так чтобы это было доступно человеку, не имеющему высшего технического образования. В статье также будут представлены различные интерпретации эксперимента, в том числе и из сериала «Теория большого взрыва».
Описание эксперимента
Оригинальная статья Эрвина Шредингера вышла в свет 1935 году. В ней эксперимент был описан с использованием приема сравнение или даже олицетворение:
Можно построить и случаи, в которых довольно бурлеска. Пусть какой-нибудь кот заперт в стальной камере вместе со следующей дьявольской машиной (которая должна быть независимо от вмешательства кота): внутри счётчика Гейгера находится крохотное количество радиоактивного вещества, столь небольшое, что в течение часа может распасться только один атом, но с такой же вероятностью может и не распасться; если же это случится, считывающая трубка разряжается и срабатывает реле, спускающее молот, который разбивает колбочку с синильной кислотой.
Если на час предоставить всю эту систему самой себе, то можно сказать, что кот будет жив по истечении этого времени, коль скоро распада атома не произойдёт. Первый же распад атома отравил бы кота. Пси-функция системы в целом будет выражать это, смешивая в себе или размазывая живого и мёртвого кота (простите за выражение) в равных долях. Типичным в подобных случаях является то, что неопределённость, первоначально ограниченная атомным миром, преобразуется в макроскопическую неопределённость, которая может быть устранена путём прямого наблюдения. Это мешает нам наивно принять «модель размытия» как отражающую действительность. Само по себе это не означает ничего неясного или противоречивого. Есть разница между нечётким или расфокусированным фото и снимком облаков или тумана.
Другими словами:
Есть ящик и кот. В ящике имеется механизм, содержащий радиоактивное атомное ядро и ёмкость с ядовитым газом. Параметры эксперимента подобраны так, что вероятность распада ядра за 1 час составляет 50%. Если ядро распадается, открывается ёмкость с газом и кот погибает. Если распада ядра не происходит - кот остается жив-здоров.
Закрываем кота в ящик, ждём час и задаёмся вопросом: жив ли кот или мертв?
Квантовая же механика как бы говорит нам, что атомное ядро (а следовательно и кот) находится во всех возможных состояниях одновременно (см. квантовая суперпозиция). До того как мы открыли ящик, система «кот - ядро» находится в состоянии «ядро распалось, кот мёртв» с вероятностью 50% и в состоянии «ядро не распалось, кот жив» с вероятностью 50%. Получается, что кот, сидящий в ящике, и жив, и мёртв одновременно.
Согласно современной копенгагенской интерпретации, кот-таки жив/мёртв без всяких промежуточных состояний. А выбор состояния распада ядра происходит не в момент открытия ящика, а ещё когда ядро попадает в детектор. Потому что редукция волновой функции системы «кот - детектор-ядро» не связана с человеком-наблюдателем ящика, а связана с детектором-наблюдателем ядра.
Объяснение простыми словами
Согласно квантовой механике, если над ядром атома не производится наблюдение, то его состояние описывается смешением двух состояний - распавшегося ядра и нераспавшегося ядра, следовательно, кот, сидящий в ящике и олицетворяющий ядро атома, и жив, и мёртв одновременно. Если же ящик открыть, то экспериментатор может увидеть только какое-нибудь одно конкретное состояние - «ядро распалось, кот мёртв» или «ядро не распалось, кот жив».
Суть человеческим языком: эксперимент Шредингера показал, что, с точки зрения квантовой механики, кот одновременно и жив, и мертв, чего быть не может. Следовательно, квантовая механика имеет существенные изъяны.
Вопрос стоит так: когда система перестаёт существовать как смешение двух состояний и выбирает одно конкретное? Цель эксперимента - показать, что квантовая механика неполна без некоторых правил, которые указывают, при каких условиях происходит коллапс волновой функции, и кот либо становится мёртвым, либо остаётся живым, но перестаёт быть смешением того и другого. Поскольку ясно, что кот обязательно должен быть либо живым, либо мёртвым (не существует состояния, промежуточного между жизнью и смертью), то это будет аналогично и для атомного ядра. Оно обязательно должно быть либо распавшимся, либо нераспавшимся
Еще одной наиболее свежей интерпретацией мысленного эксперимента Шредингера является рассказ Шелдона Купера, героя сериала «Теория большого взрыва» («Big Bang Theory»), который он произнес для менее образованной соседки Пенни. Суть рассказа Шелдона заключается в том, что концепция кота Шредингера может быть применена в отношениях между людьми. Для того чтобы понять, что происходит между мужчиной и женщиной, какие отношения между ними: хорошие или плохие, - нужно просто открыть ящик. А до этого отношения являются одновременно и хорошими, и плохими.
Существует ли «самая большая» температура?
Если вы изымете всю энергию из чего-нибудь, вы достигнете абсолютного ноля, самой низкой температуры во Вселенной (ну или почти абсолютного ноля, чем больше, тем лучше). Но какова самая высокая температура? «Ничто не пропадает. Все трансформируется», - говорил Майкл Энде. Думаю, очень многие задавались вопросом касательно самой высокой возможной температуры и не находили ответа. Если есть абсолютный ноль, должен быть и абсолютный… что?
Возьмем классический эксперимент: капнем пищевым красителем в воду с разной температурой. Что мы увидим? Чем выше температура воды, тем быстрее пищевой краситель распределяется по всему объему воды.
Почему так происходит? Потому что температура молекул непосредственно связана с кинетическим движением - и скоростью - участвующих частиц. Это значит, что в воде погорячее отдельные молекулы воды движутся с большей скоростью, и это значит, что частицы пищевого красителя быстрее будут транспортироваться в горячей воде, нежели в холодной.
Если бы вы остановили все это движение - довели все до идеального состояния отдыха (даже преодолели законы квантовой физики ради этого) - тогда вы достигли бы абсолютного ноля: самой холодной возможной термодинамической температуры.
Но как насчет движения в другую сторону? Если вы будете нагреваться систему частиц, очевидно, они будут двигаться все быстрее и быстрее. Но есть ли предел тому, как сильно вы сможете их нагреть, нет ли какой-нибудь катастрофы, которая помешает вам нагревать их после определенного предела?
При температуре в тысячи градусов тепло, которое вы передаете молекулам, начнет разрушать сами связи, которые удерживают молекулы вместе, и если вы будете продолжать увеличивать температуру, электроны начнут отделяться от самих атомов. Вы получите ионизированную плазму, состоящую из электронов и атомных ядер, в которой не будет нейтральных атомов вовсе.
Это еще в рамках разумного: у нас имеются отдельные частицы - электроны и положительные ионы - которые будут прыгать при высоких температурах, подчиняясь привычным законам физики. Вы можете повышать температуру и ждать продолжения.
При дальнейшем повышении температуры отдельные сущности, которые известны вам под «частицами», начинают разбиваться. Примерно при 8 миллиардах градусов (8×109), вы начнете спонтанно производить пары материи-антиматерии - электроны и позитроны - из сырой энергии столкновений частиц.
При 20 миллиардах градусов атомные ядра начнут спонтанно разрываться на отдельные протоны и нейтроны.
При 2 триллионах градусов протоны и нейтроны перестанут существовать, и появятся фундаментальные частицы, их составляющие - кварки и глюоны, их связи при таких высоких энергиях уже не выдерживают.
Примерно при 2 квадриллионах градусов вы начнете производить все известные частицы и античастицы в огромных количествах. Но и это не является верхним пределом. В этих пределах происходит много интересного. Видите ли, это та энергия, при которой вы можете произвести бозон Хиггса, а значит и та энергия, при которой вы можете восстановить одну из фундаментальных симметрий во Вселенной: симметрию, которая дает частице массу покоя.
Другими словами, как только вы нагреете систему до этого энергетического предела, вы обнаружите, что все ваши частицы теперь безмассовые и летают со скоростью света. То, что было для вас смесью материи, антиматерии и радиации, станет чистой радиацией (будет вести себя как она), оставаясь при этом материей, антиматерией или ни тем ни другим.
И это еще не конец. Вы можете нагревать систему до еще более высоких температур, и хотя быстрее двигаться в ней все не будет, оно будет преисполняться энергией, подобно тому как являются формой света радиоволны, микроволны, видимый свет и рентгеновские лучи (и все движутся со скоростью света), даже если обладают совершенно разной энергией.
Возможно, рождаются пока неизвестные нам частицы или проявляются новые законы (или симметрии) природы. Вы могли бы подумать, что достаточно просто нагревать и нагревать все до бесконечных энергией, чтобы это узнать, но не тут-то было. Есть три причины, почему это невозможно.
Во всей наблюдаемой Вселенной имеется только конечное количество энергии. Возьмите все, что существует в нашем пространстве-времени: всю материю, антиматерию, радиацию, нейтрино, темную материю, даже энергию, присущую самому космосу. Существует порядка 1080 частиц обычной материи, порядка 1089 нейтрино и антинейтрино, чуть больше фотонов, плюс вся энергия темной материи и темной энергии, распространенные в радиусе 46 миллиардов световых лет наблюдаемой Вселенной, центр которой находится в нашей позиции.
Но даже если бы вы превратили все это в чистую энергию (с помощью E mc2), и даже если бы вы использовали всю эту энергию для нагрева своей системы, вы не получили бы бесконечное количество энергии. Если заключить все это в единую систему, вы получите гигантское количество энергии, равное примерно температуре в 10 103 градуса, но и это еще не бесконечность. Получается, верхний предел остается. Но прежде чем вы до него доберетесь, у вас будет еще одно препятствие.
Если вы заключите слишком большое количество энергии в любом ограниченном регионе пространства, вы создадите черную дыру. Обычно вы думаете о черных дырах как об огромных, массивных, плотных объектах, способных проглотить орды планет: не заморачиваясь, небрежно, легко.
Дело в том, что если вы придадите отдельной квантовой частице достаточно энергии - даже если она будет безмассовой частицей, движущейся со скоростью света - она превратится в черную дыру. Есть масштаб, на котором просто иметь что-то с определенным количеством энергии, будет означать, что частицы не будут взаимодействовать как обычно, и если вы получите частицы с такой энергией, эквивалентной 22 микрограммам по формуле E mc2, вы сможете набрать энергию в 1019 ГэВ, прежде чем ваша система откажется становиться горячее. У вас начнут появляться черные дыры, которые будут моментально распадаться до состояния низкоэнергетической термальной радиации. Получается, этот энергетический предел - планковский предел - является верхним для Вселенной и соответствует температуре в 1032 кельвина.
Это намного ниже предыдущего предела, поскольку не только сама Вселенная конечна, но и черные дыры выступают сдерживающим фактором. Впрочем, это не все: есть ограничение и пуще.
При определенной высокой температуре вы высвободите потенциал, который привел нашу Вселенную к космической инфляции, расширению. Еще во времена Большого Взрыва Вселенная пребывала в состоянии экспоненциального расширения, когда пространство раскладывалось, как космический воздушный шар, только в геометрической прогрессии. Все частицы, античастицы и излучение быстро разделялись с другими квантовыми частицами материи и энергии, и когда инфляция завершилась, настал Большой Взрыв.
Если вам удастся достичь температур, необходимых для возвращения состояния инфляции, вы нажмете кнопку перезапуска Вселенной и вызовете инфляцию, затем Большой Взрыв и так далее, все по новой. Если до вас пока не дошло, учтите: если вы доберетесь до этой температуры и вызовете нужный эффект, вы никак не выживете. Теоретически это может возникнуть при температурах порядка 1028 - 1029 кельвинов, это пока только теория.
Получается, вы можете легко набрать очень высокие температуры. Хотя физические явления, к которым вы привыкли, будут отличаться в деталях, вы по-прежнему сможете набирать температуры выше и выше, но только до точки, после которой все, что вам дорого, будет уничтожено. Но не бойтесь Большого адронного коллайдера. Даже на самом мощном ускорителе частиц на Земле мы достигаем энергий, которые в 100 миллиардов раз ниже, чем необходимые для вселенского апокалипсиса.
Галактика завалена планетами-алмазами и залита спиртом
Астрономы обнаружили в космосе планету-алмаз.
Планета, состоящая преимущественно из одного большого алмаза, - не плод фантазии писателей. Они действительно существуют, и их должно быть немало в Галактике. Так считают Ученые из Государственного университета Огайо. Правда, жить в таком «алмазном фонде» ни одному живому существу не понравится.
- Мы считаем, что алмазная планета должна быть очень холодным, темным местом, - считает планетолог Венди Панеро из Государственного университета Огайо.
Алмазы очень хорошо проводят тепло, так что внутренние области такой углеродной сверхземли должны очень быстро остыть, потеряв весь запас тепла. В случае, если у такой планеты нет источников тепла в центре, то у нее не будет геотермальной энергии, как у Земли, магнитного поля, атмосферы - ничего, что делает нашу планету обитаемой.
Панеро и ее коллеги провели моделирование режима температур и давления в мантии Земли для изучения процесса образования алмазов. Затем эти данные использовались для воссоздания аналогичного процесса на экзопланете, богатой углеродом. Оказалось, что для планет, превышающих нашу по массе в 15 раз, вероятно образование огромного алмаза в половину ее массы. Предполагается, что в нижних слоях мантии Земли есть слой алмазов. Для углеродной экзопланеты это будет не слой, а почти вся толща.
Кстати, одну из последних «драгоценных» планет с помощью телескопа «Спитцер» нашли год назад, в декабре 2014 года
- На этой планете алмазов может быть столько, сколько на Земле песка! - заявил тогда на пресс-конференции, состоявшейся по поводу потрясающего астрономического открытия ведущий исследователь доктор Никку Мадхусудхан.
Экзопланету WASP-12b специалисты обнаружили в созвездии Возничий. Это газовый гигант, превосходит Юпитер примерно в 1,4 раза, а по радиусу - в 1,79. Год на планете длится всего один земной день. Очень горячая - температура там под 2300 градусов. Результаты исследования состава ее атмосферы показали: ни одна экзопланета не содержит столько много углерода. А если его концентрация улавливается даже в верхних слоях атмосферы, значит его необычайно много находится внутри планеты под колоссальным давлением. А под давлением углерод приобретает кристаллическую молекулярную решетку и становится алмазом. Таким образом, объяснял доктор Мадхусудхан, ядро WASP-12b - это огромный алмаз. И предположительно, - горные массивы тоже сплошь состоят из алмазов.
Лететь, по космическим меркам, на WASP-12b недалеко - всего 1200 световых лет. Времени слетать туда и обратно достаточно, ведь, по расчетам специалистов, планета прекратит свое существование через 10 миллионов лет.
КСТАТИ
Облако спирта ждет желающих в созвездии Ориона
Еще в 1982-м году были опубликованы сенсационные данные об открытии в созвездии Ориона чистого этилового спирта. Этиловый спирт в созвездии Ориона представляет собой жидкое облако, летящее в космическом пространстве. По космическим меркам объем его небольшой - около 4-х миллионов кубических километров (напомним, что в одном кубическом километре содержится 10 миллиардов гектолитров), но это примерно в два раза больше объема воды мирового океана нашей планеты.
Таким образом, если провести спиртопровод от Земли до этого скопления спирта, то человечество сможет обеспечить себя на многие тысячелетия не только экологически чистым топливом и средством для протирки оптики, но и полностью решить проблему с катастрофической нехваткой чистого ректификата как основного продукта питания в некоторых государствах мира. Осталось лишь подумать о небольшой проблеме: как изобрести прочный материал для спиртопровода, чтобы его трубы не разорвались по причине притяжения Земли, Солнца и действий некоторых других космических сил
«Поживем - увидим !» -говорят не смело,
мало всё увидеть, надо вывод сделать.