Как стать автором
Обновить

Расслоение Хопфа и квантовая механика

Уровень сложностиСредний
Время на прочтение4 мин
Количество просмотров5.2K

В математике существует очень интересная тема, которая носит название "расслоение Хопфа". В 1931 году Хайнц Хопф опубликовал свою работу об открытой им в топологии конструкции, получившей в истории название "Hopf fibration" - расслоение Хопфа. Суть этой конструкции, была основана на геометрических разработках Уильяма Кингдона Клиффорда.

В поле зрение физиков-теоретиков, однако, она впервые попала лишь сорок с лишним лет спустя, в 1970-е годы, из-за прямых и непосредственных математических взаимосвязей между расслоением Хопфа и калибровочными симметриями в квантовой теории поля.

В данной небольшой статье рассмотрены некоторые основные моменты связанные с моим сайтом на котором рассматривается визуализация расслоения Хопфа.

Читать далее
Всего голосов 21: ↑22 и ↓-1+23
Комментарии6

Модель мира

Уровень сложностиСредний
Время на прочтение26 мин
Количество просмотров6.8K

Наша реальность — это упрощенный, субъективный вариант более значительного, но менее доступного для нас Мира

Чтобы сделать ранее опубликованную философскую концепцию более наглядной, в первой части этой публикации я хочу предложить Модель Мира, в которой образно показать основные понятия данной концепции. А во второй части провести параллели с реальным миром и попытаться пояснить его основополагающие понятия. Такие, как: энергия, инерция, время, масса, гравитация, поле, тёмная энергия, энтропия, скорость света, квантовые явления. Осознавая ограниченность любой модели, полагаю, что привлекая эту умозрительную конструкцию, можно добиться гораздо большей ясности в наших рассуждениях.

Читать далее
Всего голосов 26: ↑11 и ↓15-4
Комментарии78

Квантовые эффекты могут вызывать мутации в ДНК

Время на прочтение2 мин
Количество просмотров5.1K

Туннельный эффект может вызвать кратковременные мутации ДНК. К такому выводу пришла команда из Центра квантовой биологии Леверхалма Университета Суррея, смоделировав процесс туннелирования протонов на компьютере.

Читать далее
Всего голосов 10: ↑10 и ↓0+10
Комментарии6

В Канаде спроектировали первый тепловой квантовый двигатель

Время на прочтение2 мин
Количество просмотров13K
image

Группа физиков под руководством Джона Петерсона из Университета Ватерлоо Канады построила квантовый двигатель. Его коэффициент полезного действия близок к максимально возможному значению в своем классе.

Работа двигателя основывается на цикле Отто на топливе из ядер углерода с полуцелым спином. Они выделяют энергию за счет ядерного магнитного резонанса.
Читать дальше →
Всего голосов 17: ↑16 и ↓1+15
Комментарии14

Квантовая механика. Теоретический минимум

Время на прочтение4 мин
Количество просмотров28K
В нашем издательстве вышла 3 книга Леонарда Сасскинда:

image

Прототип: Quantum Mechanics: The Theoretical Minimum

Классическая механика интуитивна: она ежедневно и многократно используется людьми для выживания. Но до двадцатого века никто и никогда не использовал квантовую механику. Она описывает вещи столь малые, что они полностью выпадают из области восприятия человеческих органов чувств. Единственный способ понять эту теорию, насладиться ее красотой — перекрыть нашу интуицию абстрактной математикой. Леонард Сасскинд – известный американский ученый – приглашает вас отправиться в увлекательное путешествие в страну квантовой механики. В пути вам пригодятся базовые знания из школьного курса физики, а также основы математического анализа и линейной алгебры. Также необходимо знать кое-что о вопросах, которые рассматривались в первой книге «теоретического минимума» Сасскинда – «Все, что нужно знать о современной физике». Но нестрашно, если эти знания несколько подзабылись. Многое автор напомнит и пояснит по ходу дела. Квантовая механика – необычная теория: согласно ее постулатам, например, мы можем знать все о системе и ничего о ее отдельных частях. По поводу этого и других противоречий в свое время много спорили Эйнштейн и Нильс Бор. Если вы не боитесь сложностей, обладаете пытливым умом, технически грамотны, искренне и глубоко интересуетесь физикой, то этот курс лекций Леонарда Сасскинда придется вам по душе. Книга концентрируется на логических принципах квантовой теории и ставит целью не сгладить парадоксальность квантовой логики, а вытащить ее на дневной свет и попытаться разобраться с непростыми вопросами, которые она поднимает.
Читать дальше →
Всего голосов 16: ↑14 и ↓2+12
Комментарии2

Ричард Хэмминг: «Есть мысли, о которых вы не можете думать»

Время на прочтение13 мин
Количество просмотров36K
«Есть запахи, которые вы не можете ощущать, длины волн света, которые вы не видите, звуки, которые вы не можете услышать,… есть мысли, о которых вы не можете думать.»

imageПривет, Хабр.
Помните офигенную статью «Вы и ваша работа» (+219, 1928 в закладки, 328k прочтений)?

Так вот у Хэмминга (да, да, самоконтролирующиеся и самокорректирующиеся коды Хэмминга) есть целая книга, написанная по мотивам его лекций. Давайте ее переведем, ведь мужик дело говорит.

Это книга не просто про ИТ, это книга про стиль мышления невероятно крутых людей. «Это не просто заряд положительного мышления; в ней описаны условия, которые увеличивают шансы сделать великую работу.»

Кто хочет помочь с переводом — пишите в личку или на почту magisterludi2016@yandex.ru

Глава 24. Квантовая механика

(за перевод спасибо Нате Блянкинштейн)

Большинство физиков в настоящее время считают, что у них есть базовое описание Вселенной [хотя в настоящее время они признают, что 90-99% Вселенной находится в форме «темной материи», о которой они не знают ничего кроме того, что она испытывает гравитацию]. Вы должны понимать, что во всей науке есть только описания того, как что-то происходит, и ничего о том, почему это происходит. Ньютон дал нам формулу, выражающую как работает гравитация, и он не делал никаких гипотез ни о том, чем она является, ни через какую среду она работает, не говоря уже о том, почему она работает. На самом деле он даже не верил в «дальнодействие».

Причины обсуждать квантовую механику, КМ, такие:

  1. это фундаментальная физика,
  2. она имеет много неожиданных интеллектуальных следствий и
  3. дает ряд моделей для работы.

В конце XIX — начале XX века физика столкнулась с рядом проблем. Среди них были следующие:
Всего голосов 40: ↑39 и ↓1+38
Комментарии18

Зачем вся эта недоказанная вселенная?

Время на прочтение3 мин
Количество просмотров23K


Самое трудное в написании что статьи, что книги – это придумать хорошее название. Такое чтобы и звучало интригующе, и содержание статьи описывало, но при этом не сдавало полностью. А еще чтобы оно было двусмысленным — для полной красоты и изящности. Перебрав несколько и придя в уныние, решил: придет само по мере написания, а пока пусть будет:

О квантовой физике, мозге, теореме Геделя и судах присяжных.
Читать дальше →
Всего голосов 49: ↑28 и ↓21+7
Комментарии40

Физические теории

Время на прочтение5 мин
Количество просмотров35K
image

Что такое наука? — Область знаний, которая позволяет выдавать точные предсказания.

С места в карьер! В физике есть три главные константы: скорость света (с = 3 *1010см/с), гравитационная постоянная (G = 6,67 * 10-8 см3/гр сек) и постоянная Планка (h/2pi = 1,05 * 10-27 эрг сек). Теории делятся по тому, как они учитывают эти константы.

Читать дальше →
Всего голосов 67: ↑50 и ↓17+33
Комментарии196

Физики впервые установили контрфактическое квантовое соединение

Время на прочтение3 мин
Количество просмотров22K


Квантовые коммуникации сами по себе странное явление. Но в разнообразии квантов есть один самый странный вид — контрфактическая коммуникация (counterfactual communication). Это вид связи, который вообще не предполагает передачу частиц между отправителем и получателем. Этот вид отличается от обычной квантовой телепортации, потому что в телепортации используются спутанные частицы. Обычно частицы нужно физически совместить и спутать заранее, прежде чем телепортировать информацию между ними на любое расстояние, то есть передача частиц происходит так или иначе. Как вариант, частицы можно спутать на расстоянии, но при посредничестве третьей частицы, которая всё-таки должна физически проделать этот путь. В контрфактических соединениях такого условия нет (только нужно помнить, что фотон здесь можно описать волновой функцией и не считать частицей).

Теоретическую основу для контрфактической квантовой связи физики сформулировали в 2013 году. Согласно описанию протокола, передача информации между Алисой и Бобом осуществляется в пустом пространстве без движения физических частиц за счёт измерений без взаимодействия и цепочки квантовых эффектов Зенона.

Описание протокола было теоретической работой, но сейчас учёные впервые на практике установили прямое контрфактическое соединение и действительно передали информацию — чёрно-белое изображение из пункта А в пункт Б. Носителем информации является фаза света, а фотон описывается волновой функцией.
Читать дальше →
Всего голосов 28: ↑26 и ↓2+24
Комментарии132

В MIT охладили молекулы до 500 нанокельвинов

Время на прочтение2 мин
Количество просмотров17K
Физики из Массачусетского технологического института провели эксперимент по охлаждению соединения натрия и калия (23Na40K) до сверхнизкой температуры 500 нанокельвинов (0,0000005°K). В рамках эксперимента удалось проверить, как ведут себя молекулы при температуре около абсолютного нуля.

Учёные знали, что на сверхнизких температурах вещество кардинально изменит свои свойства, превратившись в фермионный конденсат. Вместо хаотического движения молекул с постоянными столкновениями вещество ведёт себя как единое тело, при этом начнут проявляться квантовые эффекты. Подобные экзотические состояния вещества не встречаются в окружающем мире.
Читать дальше →
Всего голосов 20: ↑19 и ↓1+18
Комментарии18

Химия Кеннета Снельсона

Время на прочтение16 мин
Количество просмотров19K
При обосновании свойств атомов и молекул принято ссылаться на постулаты квантовой механики, в которых разбираются далеко не все физики. Тем более химики, у которых принципы Паули и Гейзенберга, правила Клечковского и Хунда, и даже уравнение Шрёдингера не вызывают никаких чувств, кроме чувства глубокого уважения к вышеупомянутым физикам. Ещё хуже гуманитариям и прочим художественным натурам, которым описывать и разъяснять подобные принципы, правила и уравнения бесполезно. В результате один из них – художник Кеннет Снельсон (Kenneth Snelson; 29.06.1927 — 22.12.2016) – решил, что «спасение утопающих – дело рук самих утопающих». И в 1960 году придумал простую теорию строения атома, которому он посвятил несколько десятков своих картин, и даже изваял из гранита /1/.


Рис. 1. «Атомные» скульптуры (4'x4'x4', гранит, 2009) /1/

Электроны в атомной модели Снельсона имеют кольцевую форму и формируют сферические электронные оболочки, состоящие из соприкасающихся электронных колец (“circle-sphere”). Модели таких «циклосфер» Снельсон построил из ферритовых кольцевых магнитов. Если их расположить на поверхности сферы, то при чередовании направления магнитного поля края смежных магнитов притягиваются друг к другу, и их внешние плоскости образуют многогранные (кольцегранные) оболочки.


Рис.2. Магнитные модели электронных оболочек Снельсона

Наиболее устойчивые «электронные» структуры получаются из двух, восьми, десяти и четырнадцати магнитов.
Читать дальше →
Всего голосов 29: ↑25 и ↓4+21
Комментарии33

Манипуляции с магнитными свойствами наноструктур за счет электрического поля

Время на прочтение11 мин
Количество просмотров4.9K


В предыдущей статье мы уже говорили о манипуляциях со свойствами веществ, используемых в создании устройств хранения информации. В том случае это было переключение ферромагнитных свойств. А что если не использовать магнитное поле и вообще не касаться таких понятий как магнетизм? Возможно ли будет сделать производительное и надежное устройство? Именно в этом направлении и проводились исследования Рандалл Виктора (Randall H Victora) и Ахмед Рассем Ваззан (Ahmed Rassem Wazzan). Главной темой данного исследования было управление магнитными свойствами наноструктур посредством электрического поля. Целью же было рассмотрение возможностей создания энергоэффективной памяти высокой плотности. Подробности мы узнаем, ознакомившись с докладом ученых. Поехали.
Читать дальше →
Всего голосов 20: ↑19 и ↓1+18
Комментарии0

Квантовая механика макромира

Время на прочтение6 мин
Количество просмотров25K


Первое, что обычно слышат студенты на лекциях по квантовой механике: не пытайтесь искать аналоги квантовых эффектов в макромире, мир квантовых частиц устроен принципиально иначе… Однако я обнаружил серию явлений в повседневной жизни с крайне похожими свойствами, которые, на мой взгляд, ставят под сомнение этот догмат. Хотя вернее будет сказать, что это просто иной способ взглянуть на привычные вещи. Своими наблюдениями и рассуждениями по этому поводу я и собираюсь поделиться в этой статье. Главный вопрос, который мне хотелось бы поставить перед читателями: можем ли мы извлечь что-нибудь продуктивное из данного подхода?
Читать дальше →
Всего голосов 23: ↑18 и ↓5+13
Комментарии23

Стандартная модель элементарных частиц для начинающих

Время на прочтение5 мин
Количество просмотров75K
«Мы задаёмся вопросом, почему группа талантливых и преданных своему делу людей готова посвятит жизнь погоне за такими малюсенькими объектами, которые даже невозможно увидеть? На самом деле, в занятиях физиков элементарных частиц проявляется человеческое любопытство и желание узнать, как устроен мир, в котором мы живём» Шон Кэрролл

Если вы всё ещё боитесь фразы квантовая механика и до сих пор не знаете, что такое стандартная модель — добро пожаловать под кат. В своей публикации я попытаюсь максимально просто и наглядно объяснить азы квантового мира, а так же физики элементарных частиц. Мы попробуем разобраться, в чём основные отличия фермионов и бозонов, почему кварки имеют такие странные названия, и наконец, почему все так хотели найти Бозон Хиггса.
Читать дальше →
Всего голосов 43: ↑41 и ↓2+39
Комментарии58

Первый эксперимент, который корректно доказывает нарушение неравенства Белла

Время на прочтение3 мин
Количество просмотров56K

Ведущий автор научной работы Бас Хенсен (Bas Hensen) и профессор Рональд Хансон (Ronald Hanson) настраивают установку для эксперимента Белла в точке А, откуда эмитируются электроны

В 1935 году Альберт Эйнштейн поставил под сомнение принцип квантовой теории о том, что наблюдение одной частицы мгновенно влияет на состояние связанной с ней частицы, где бы она ни находилась. Это означает, что информация от частицы к частице передаётся быстрее скорости света, что Эйнштейн считал невозможным и несовместимым с теорией относительности.
Читать дальше →
Всего голосов 40: ↑24 и ↓16+8
Комментарии100

Что происходит не случайно? [Озвучка Vert Dider]

Время на прочтение1 мин
Количество просмотров13K


Неужели будущее Вселенной уже предопределено?


Оригинал видео


P.S.: Как всегда, в комментариях вы можете предложить интересные видео на перевод.
Всего голосов 24: ↑24 и ↓0+24
Комментарии4

Парадокс исчезновения информации в чёрной дыре — предложено объяснение

Время на прочтение1 мин
Количество просмотров3.5K
Группа американских физиков предложила объяснение для известного парадокса исчезновения информации в чёрной дыре. Свои выкладки учёные опубликовали в журнале Physical Review.

Исчезновение информации в чёрной дыре — явление, которое должно происходить в чёрной дыре, если она действительно подчиняется термодинамическому описанию, предложенному Стивеном Хокингом в 1975 году. Однако, это явление до сих пор было несовместимо с общими принципами квантовой механики.
Читать дальше →
Всего голосов 29: ↑25 и ↓4+21
Комментарии55

Квантовая механика в фотосинтезе

Время на прочтение2 мин
Количество просмотров3.8K
Физики смогли получить экспериментальные свидетельства влияния квантовой механики на процесс фотосинтеза. В последние годы был проведён ряд наблюдений, показавших, что квантовые эффекты там точно есть, но сейчас учёные доказали, что эти эффекты действительно связаны с переносом энергии в клетках.

Эксперимент, проведённый под руководством Грега Энгеля (Greg Engel) из Чикагского университета и Шауля Мукамеля (Shaul Mukamel) из Калифорнийского университета, показал, что перенос энергии от молекулярные комплексов-«антенн» (хлоросом) к реакционным центрам осуществляется с использованием эффекта квантовой когерентности — одного из базовых принципов квантовой механики, который означает присутствие одной и той же частицы в нескольких местах одновременно (с разной вероятностью).
Читать дальше →
Всего голосов 38: ↑33 и ↓5+28
Комментарии21

Квантовый компьютер стал на две секунды ближе к реальности

Время на прочтение3 мин
Количество просмотров59K
Михаил Лукин из Российского квантового центра осуществил прорыв в постройке квантового компьютера. Ученые смогли достаточно долго сохранить данные в квантовой вычислительной системе — исследователи считают что мы стоим в одном шаге от создания реального квантового компьютера.

Всего полгода назад Лукин рассказывал на своей лекции в Москве как еще далеки мы от создания вычислительных машин основанных на квантовых эффектах и вот сегодня из его лаборатории поступила новость опережающая свое время. Оказалось, что будущее уже на пороге.

image
Лекция в Digital October

Под руководством Лукина группа ученых из Гарвардского университета смогла создать квантовые биты, хранящие информацию в течение примерно 2 секунд. Это примерно на 6 порядков дольше, чем в ходе предыдущих экспериментов. Отдельной особенностью созданного кубита стало то, что он способен работать при комнатной температуре.

Квантовый бит (или кубит) — это наименьший элемент для хранения информации в квантовом компьютере. По мнению исследователей, гарвардский эксперимент сделал на шаг ближе квантовые вычислительные системы.

Большинство существующих квантовых систем создаются на базе сложного и дорогого оборудования, включая установки, охлаждающие систему до абсолютного нуля (-273 по Цельсию). Группа ученых во главе с гарвардским профессором физики Михаилом Лукиным (Mikhail Lukin) использовала алмазы, выращенные в лабораторных условиях.

"То, что нам удалось достичь в плане контроля, — поистине беспрецедентно, — прокомментировал Лукин. — Мы получили кубит при комнатной температуре. Мы смогли записать информацию в него и сохранить ее в течение относительно долгого времени. Мы полагаем, что данный эксперимент имеет лишь технические ограничения. То есть выглядит вполне реальной возможность продления периода существования кубита на часы. В этом случае становится возможным внедрение реальных квантовых вычислительных систем".

Читать дальше →
Всего голосов 85: ↑78 и ↓7+71
Комментарии76

Слабое квантовое измерение, или Реанимация для кота Шрёдингера

Время на прочтение4 мин
Количество просмотров80K
Сегодня, блуждая по просторам интернетов, я наткнулся на описание одного эксперимента группы американских учёных под руководством Надава Каца, которые смогли отменить коллапс волновой функции кубита, тем самым подтвердив теорию Александра Короткова и Эндрю Джордана.

Пока научное сообщество очень настороженно отнеслось к этому результату; однако, если теория Короткова-Джордана верна (а она, кажется, верна), то это приведёт к революции сначала в квантовой механике, потом в современной физике, а потом просто перевернёт мир. Именно так.

Сейчас попробую объяснить, почему.

Читать дальше →
Всего голосов 139: ↑133 и ↓6+127
Комментарии344