Открыть список
Как стать автором
Обновить
  • по релевантности
  • по времени
  • по рейтингу

IceCube: нейтринный телескоп в глыбе льда

Научно-популярное
Команда физиков, техников и инженеров одного из американских НИИ опубликовала интересный отчёт о своём участии в строительстве гигантского антарктического детектора IceCube на Южном полюсе (есть фотография их домиков на полярной станции Амундсена-Скотта). Кстати, 22 декабря эти ребята откроют блог, где будут постоянно рассказывать о своей жизни в Антарктиде.

IceCube — это очень интересная конструкция из тысяч фотосенсоров, окружающих 1 кубический километр в глыбе льда. Этот ледяной «кубик» (точнее, правильная шестиугольная призма) станет крупнейшим в мире детектором нейтрино. Возможно, он поможет добыть первые доказательства существования множественных измерений во Вселенной, подтвердив теорию струн, на основе которой и сформулирована Единая теория, являющаяся чашей Грааля современной физики. Большой адронный коллайдер тоже создан примерно для этих целей — чтобы найти частицу (бозон Хиггса) и найти отклонения от Стандартной модели. В связи с поломкой БАКа именно IceCube может дать нам первые доказательства.

Теория струн предсказывает существование стерильных нейтрино, которые приходят к нам из других измерений со скоростью, якобы (для наблюдателя) превышающей световой барьер (также как скорость распространения гравитации для нас, наблюдателей, тоже якобы превышает световой барьер). Собственно, именно эти стерильные нейтрино будет искать детектор. IceCube состоит из множества оптических детекторов, аккуратно вмороженных в лёд на глубине от 1450 до 2450 метров (туннели во льду прокладывают горячей водой). Каждый детектор состоит из 60 сенсоров, собранных в километровую цепочку. Вся конструкция схематически показана на иллюстрации под хабракатом.
Читать дальше →
Всего голосов 58: ↑54 и ↓4 +50
Просмотры703
Комментарии 36

Первая экспериментальная проверка теории струн

Научно-популярное
Учёные из Имперского колледжа Лондона разработали теоретическую основу для первого эксперимента, который мог бы подтвердить справедливость теории струн. Предполагается, что теория струн — единственный способ формулирования так называемой единой теории, описывающей все известные фундаментальные взаимодействия в природе. Несмотря на математическую строгость и целостность теории, пока не найдены варианты экспериментального подтверждения теории струн.

Эксперимент британских учёных предполагает измерение степени запутанности четырёх кубитов. Дело в том, что последние научные работы обнаружили некоторую взаимосвязь между запутанностью кубитов в квантовой теории и чёрными дырами в теории струн. Если говорить конкретнее, то есть прямое соответствие между классификацией трёхкубитных взаимодействий и классификацией внешних чёрных дыр в теории супергравитации.
Читать дальше →
Всего голосов 28: ↑26 и ↓2 +24
Просмотры2.1K
Комментарии 12

По мнению физиков, графен может генерировать массу

Научно-популярное
Закон сохранения массы, изобретённый Ньютоном, утратил свою актуальность более полувека назад. С появлением квантовой физики стало понятно, что он является только частным и ограниченным случаем закона сохранения энергии и не всегда выполняется. При поступлении энергии в систему масса увеличивается и наоборот. Например, при нагревании утюга его масса увеличивается, а при термоядерных реакциях внутри Солнца масса получившегося гелия меньше, чем масса водорода. В случае с утюгом энергия поглощается, а в случае с Солнцем — выделяется.

Необычные свойства графена (а именно то, что электроны в графене предположительно ведут себя как фермионы Дирака с нулевой эффективной массой — релятивистские частицы) дали богатую пищу для размышлений физикам-теоретикам. Например, группа физиков из Саудовской Аравии и Марокко выдвинула интересную теорию, в которой предположительные свойства графена объединены с теорией струн, а именно — с гипотезой о компактификации измерений.
Читать дальше →
Всего голосов 130: ↑102 и ↓28 +74
Просмотры867
Комментарии 112

Опубликована самая подробная карта реликтового излучения Вселенной

Обработка изображений


Европейское космическое агентство опубликовало подробную карту реликтового излучения (микроволнового фонового излучения), составленную по результатам сбора данных космической обсерваторией «Планк», начиная с 2009 года. Карта реликтового излучения — это карта нашей Вселенной за 30 тыс. лет до того, как из плазмы начали формироваться первые атомы.
Читать дальше →
Всего голосов 40: ↑34 и ↓6 +28
Просмотры34.7K
Комментарии 44

Теория струн для гитаристов

Физика
Из песочницы
image

Целью физики как классической науки является изучение закономерностей нашего мира. Большинство таких закономерностей уже достаточно изучены, чтобы применять их в повседневной жизни. И современные физики решили изменить масштаб исследований, как в одну, так и в другую сторону.
Читать дальше →
Всего голосов 36: ↑31 и ↓5 +26
Просмотры38.8K
Комментарии 38

Что такое пространство-время на самом деле?

Wolfram ResearchЗанимательные задачкиМатематикаПрофессиональная литература
Перевод
Tutorial

Перевод поста Стивена Вольфрама "What Is Spacetime, Really?".
Выражаю огромную благодарность Кириллу Гузенко KirillGuzenko за помощь в переводе и подготовке публикации.


Примечание: данный пост Стивена Вольфрама неразрывно связан с теорией клеточных автоматов и других смежных понятий, а также с его книгой A New Kind of Science (Новый вид науки), на которую из этой статьи идёт большое количество ссылок. Пост хорошо иллюстрирует применение программирования в научной сфере, в частности, Стивен показывает (код приводится в книге) множество примеров программирования на языке Wolfram Language в области физики, математики, теории вычислимости, дискретных систем и др.

Содержание


Простая теория всего?
Структура данных Вселенной
Пространство как граф
Может быть, нет ничего, кроме пространства
Что есть время?
Формирование сети
Вывод СТО
Вывод ОТО (Общей теории относительности)
Частицы, квантовая механика и прочее
В поисках вселенной
Ок, покажите мне Вселенную
Заниматься физикой или нет — вот в чем вопрос
Что требуется?
Но пришло ли время?
Сто лет назад Альберт Эйнштейн опубликовал общую теорию относительности — блестящую, элегантную теорию, которая пережила целый век и открыла единственный успешный путь к описанию пространства-времени (пространственно-временного континуума).

Есть много различных моментов в теории, указывающих, что общая теория относительности — не последняя точка в истории о пространстве-времени. И в самом деле, пускай мне нравится ОТО как абстрактная теория, однако я пришел к мысли, что она, возможно, на целый век увела нас от пути познания истинной природы пространства и времени.

Я размышлял об устройстве пространства и времени немногим более сорока лет. В начале, будучи молодым физиком-теоретиком, я просто принимал эйнштейновскую математическую постановку задачи специальной и общей теории относительности, а так же занимался некоторой работой в квантовой теории поля, космологии и других областях, основываясь на ней.

Но около 35 лет назад, отчасти вдохновленный своим опытом в технических областях, я начал более детально исследовать фундаментальные вопросы теоретической науки, с чего и начался мой длинный путь выхода за рамки традиционных математических уравнений и использования вместо них вычислений и программ как основных моделей в науке. Вскоре после этого мне довелось выяснить, что даже очень простые программы могут демонстрировать очень сложное поведение, а затем, спустя годы, я обнаружил, что системы любого вида могут быть представлены в терминах этих программ.

Воодушевившись этим успехом, я стал размышлять, может ли это иметь отношение к важнейшему из научных вопросов — физической теории всего.

Во-первых, такой подход казался не слишком перспективным — хотя бы потому, что модели, которые я изучал (клеточные автоматы), казалось, работали так, что это полностью противоречило всему тому, что я знал из физики. Но где-то в 88-м году — в то время, когда вышла первая версия Mathematica, я начал понимать, что если бы я изменил свои представления о пространстве и времени, возможно, это к чему то бы меня привело.
Подробнее о пространственно-временном континууме...
Всего голосов 43: ↑39 и ↓4 +35
Просмотры97.3K
Комментарии 144

Почему физики считают, что теория струн может оказаться «теорией всего»

Научно-популярноеФизика
Перевод

В основе теории струн лежит идея о том, что вместо нульмерных элементарных частиц Вселенная состоит из одномерных струн

Теория струн – одна из самых гениальных, противоречивых и недоказанных идей физики. В её основе лежит физический тренд, живущий много столетий – что на некоем фундаментальном уровне все различные силы, частицы, взаимодействия и проявления реальности связываются вместе как разные части одной платформы. Вместо четырёх независимых фундаментальных взаимодействий – сильного, электромагнитного, слабого и гравитационного – есть одна объединённая теория, охватывающая их всех.

Во многих смыслах, теория струн – лучший кандидат на квантовую теорию гравитации, объединяющую взаимодействия на высочайших уровнях энергий. И хотя тому нет экспериментальных подтверждений, существуют убедительные теоретические причины считать, что это так и есть. В 2015 году крупнейший из живущих специалистов по теории струн, Эдвард Виттен, написал работу о том, что каждый физик должен знать о теории струн. И вот, что она означает – даже если вы не физик.
Читать дальше →
Всего голосов 32: ↑27 и ↓5 +22
Просмотры54.8K
Комментарии 32

Нет никаких законов физики, есть только ландшафт

Научно-популярноеФизика
Перевод

Учёные ищут единое описание реальности. Но современная физика позволяет описывать её множеством способов, многие из которых эквивалентны друг другу, и связаны через обширный ландшафт математических возможностей




Допустим, мы попросили Алису и Боба приготовить еду. Алисе нравится китайская еда, Бобу – итальянская. Каждый из них выбрал свой любимый рецепт, закупился в местном магазине, специализирующемся на нужных продуктах, и тщательно следовал инструкциям. Но когда они достали свои блюда из духовки, то очень удивились. Оказалось, что оба блюда идентичны. Можно представить себе, какими экзистенциальными вопросами будут задаваться Алиса и Боб. Как из разных ингредиентов может получиться одно и то же блюдо? Что вообще означает готовка китайского или итальянского блюда? Нет ли в их подходе к готовке какого-то фатального недостатка?

Именно такое недоумение испытывают специалисты по квантовой физике. Они обнаружили множество примеров двух совершенно разных описаний одной и той же физической системы. Только в случае физики ингредиентами служат не мясо и соус, а частицы и силы; рецепты – это математические формулы, кодирующие взаимодействия; а готовка – это процедура квантования, превращающая уравнения в вероятности физических явлений. И, как Алиса с Бобом, физики недоумевают, как разные рецепты привели к одному итогу.
Читать дальше →
Всего голосов 23: ↑17 и ↓6 +11
Просмотры18.9K
Комментарии 43

В теории струн можно обойтись значительно меньшим количеством Вселенных

Научно-популярноеФизикаАстрономия
Перевод

Источник изображения: Juergen Faelchle/Shutterstock

Как говорят некоторые современные физики, проблема теории струн (далее ТС) в том, что для её работы нужно слишком много Вселенных. Согласно ТС, существует $10^{500}$ версий окружающего мира, каждая со своими собственными законами физики. Но если перед нами лежит такой спектр вариантов мироустройства, то как приспособить теорию для объяснения принципов именно нашей реальности?
Читать дальше →
Всего голосов 23: ↑23 и ↓0 +23
Просмотры15.5K
Комментарии 26

В чём важность 196 884 = 196 883 + 1? Как это объяснить на пальцах?

Занимательные задачкиМатематикаНаучно-популярноеАстрономия
Перевод
Автор ответа на Quora — Майкл Гриффин, постдок по математике

Сения Шейдвассер дал очень хороший, простой ответ на этот вопрос, рекомендую прочитать эту краткую версию. Но есть гораздо более удивительная история гипотезы чудовищного вздора (Monstrous Moonshine), смешанной с уравнением Маккея: от виски Jack Daniel’s до чёрных дыр и квантовой гравитации.

В этой истории часто упоминаются симметрии и математические «группы», поэтому начнём с того, что понимается под группой в математике. Группу можно представить как способ переупорядочить набор объектов, сохраняя определённую структуру. Операции в группе должны следовать определённым правилам, например, всегда должна быть возможность отменить операцию, а если вы выполняете одну операцию, а затем другую, то получаете третью операцию в группе.
Читать дальше →
Всего голосов 70: ↑61 и ↓9 +52
Просмотры39.5K
Комментарии 141

Вселенная, соответствующая нашим текущим представлениям, может оказаться невозможной

Golovanov.netНаучно-популярноеФизика
Перевод

Новая физическая гипотеза бросает вызов лидирующей «теории всего»




25 июня физик Тимм Вразе [Timm Wrase], живущий в Вене, проснулся, и сонно листал в онлайне список недавно опубликованных физических работ. Один заголовок поразил его так, что он сбросил все остатки сна.

Работа выдающегося специалиста по теории струн Камрана Вафы из Гарварда, выполненная совместно с его коллегами, выдвинула гипотезу о существовании простой формулы, определяющей, каким вселенным дозволено существовать, а каким – нет, в соответствии с теорией струн. Теория струн, ведущий кандидат на "теорию всего", сшивающий вместе гравитацию и квантовую физику, определяет всю материю и взаимодействия в виде вибраций крохотных энергетических нитей. Теория допускает порядка 10500 решений: огромный и разнообразный «ландшафт» возможных вселенных. Специалисты по теории струн, такие, как Вразе и Вафа, годами пытались разместить нашу Вселенную где-нибудь на этом ландшафте возможностей.
Читать дальше →
Всего голосов 57: ↑50 и ↓7 +43
Просмотры88.8K
Комментарии 136

Почему топовые физики обожают теорию струн

Научно-популярноеФизика
Recovery mode

Теория струн (суперструн, М-теория, F-теория) является на данный момент наиболее перспективным и по сути единственным кандидатом на теорию всего. Петлевая квантовая гравитация, спиновые сети и прочие «альтернативные теории» всерьез сейчас научным сообществом не рассматриваются.
Читать дальше →
Всего голосов 56: ↑32 и ↓24 +8
Просмотры17.3K
Комментарии 158

Эволюция теории струн до М-теории

Научно-популярноеФизика
Доброго времени суток, уважаемое хабрасообщество. После моего долгого отсутствия я решил вновь взяться за перо клавиатуру. Сегодня мы попробуем проследить эволюцию теории струн до М-теории, и найти ответы на вопросы: что подтолкнуло ученых к развитию данной теории, с какими проблемами им пришлось столкнуться, и над чем сейчас ломают головы лучшие умы человечества.

Теория струн


На Хабре уже была статья по теории струн. Если вкратце в 1968 году ученые обратили внимание, что математическая функция, которая называется бета-функция Эйлера, идеально описывает свойства частиц, которые участвуют в так называемом сильном взаимодействии — одном из четырёх фундаментальных взаимодействий во Вселенной.

При дальнейших проверках этот факт получил подтверждение, интересно было и то, что ранее данная функция в основном применялась при описании колебаний натянутых струн.
Читать дальше →
Всего голосов 130: ↑128 и ↓2 +126
Просмотры44.6K
Комментарии 118

Попытка понимания многомерности М-теории

Научно-популярноеФизика
Доброго дня. В данном посте я попытался сформулировать своё «обывательско-программистское» понимание многомерности М-теории. Материал носит характер «мысли вслух» и не претендует на научность.
Читать дальше →
Всего голосов 9: ↑2 и ↓7 -5
Просмотры1.7K
Комментарии 9

Простое и строгое доказательство 26/10 измерений в теории струн

МатематикаНаучно-популярноеФизикаКвантовые технологии
Перевод


… вы нигде не найдете.


По крайней мере, у меня не получилось сделать его таковым. Требование определенного и большого числа пространственно-временных измерений (26 для более простой бозонной теории струн и 10 для более сложных суперструн) это один из наиболее неправильно понимаемых аспектов, который, собственно, является основным источником негативных чувств к данной теории. Придется очень постараться, чтобы объяснить происхождение этих странных чисел неспециалистам.

Читать дальше →
Всего голосов 29: ↑27 и ↓2 +25
Просмотры16.2K
Комментарии 9

На пути к теории струн

Научно-популярноеФизикаАстрономия

Эта статья является второй частью конспекта книги «Скрытая реальность: Параллельные миры и глубинные законы Космоса».

Современная космология, от Большого взрыва до инфляции, ведет свое начало из общей теории относительности Эйнштейна. В новой теории гравитации Эйнштейн отбросил общепринятое представление о жестком и неизменном пространстве и времени; перед наукой предстал динамический космос. С накопленным к 1920-м годам математическим арсеналом и геометрической интуицией он приступил к развитию единой теории поля.

Под единой теорией поля Эйнштейн подразумевал некую схему, которая позволит включить все силы природы в единую и самосогласованную математическую модель. Но десятилетия напряжённой работы Эйнштейна в направлении объединения не оказали в то время значительного влияния — цель была великой, но для неё не пришло ещё время. Позднее другие исследователи подхватили идею единой теории. Наиболее успешная схема объединения получила название теория струн.

Читать далее
Всего голосов 22: ↑22 и ↓0 +22
Просмотры14.5K
Комментарии 78

Вселенные по соседству в других измерениях

Научно-популярноеФизикаАстрономия

Эта статья является третьей частью конспекта книги «Скрытая реальность: Параллельные миры и глубинные законы Космоса».

Подавляющее большинство явлений, от движения планет до взаимодействия частиц, слишком сложно для точного математического описания. Рассчитывая орбиту Земли, следует учитывать только притяжение Солнца; конечно, лучше учесть ещё и притяжение Луны, но тогда математическая сложность резко возрастает . Если попытаться продвинуться дальше и полностью учесть влияние движения остальных планет, то анализ становится необозримым. К счастью, во многих приложениях можно спокойно пренебрегать всем кроме влияния Солнца, так как эффект от воздействия других тел в Солнечной системе на орбиту Земли весьма незначителен. Подобные приближения лишь подтверждают высказывание, что искусство физики лежит в умении отмести несущественное.

Однако приближения — это не только мощный способ достижения прогресса, в них таится и определённая опасность. Минимальные усложнения при ответе на один вопрос неожиданно могут привести к весьма существенным последствиям при ответе на другой. Одна дождевая капля вряд ли сможет повлиять на вес валуна. Но если этот валун еле держится на самом краю отвесного склона, то вполне вероятно, что дождевая капля приведёт к его скатыванию. Приближение, не учитывающее эту дождевую каплю, приведёт к потере существенного эффекта.

В середине 1990-х годов струнные теоретики натолкнулись на подобную дождевую каплю. Они обнаружили, что различные математические приближения, широко используемые в анализе теории струн, упускают из виду некоторое важное физическое явление. Развив и применив более точные математические методы, струнные теоретики наконец-то смогли выйти за рамки этих приближений; когда это произошло, в центр внимания попали неожиданные свойства теории. Среди них оказались новые типы параллельных вселенных.

Читать далее
Всего голосов 15: ↑14 и ↓1 +13
Просмотры6.4K
Комментарии 18

А что если гравитация и ускоренное расширение Вселенной — это следствие энтропии?

Научно-популярноеФизикаАстрономия

Притяжение властвует на больших расстояниях, оно универсально и очевидно в сравнении с другими взаимодействиями, но нюанс заключается в том, что оно невероятно слабо — в 1039 раз слабее электромагнитного взаимодействия, а ее влияние на микроскопическом уровне вовсе незаметно. Природа гравитации в мире элементарных частиц ломает умы ученых не один десяток лет, ведь она не хочет мириться ни с квантовой физикой, ни с электродинамикой. Струнная теория так же не может удовлетворить конфликт гравитации с другими взаимодействиями. Но, кажется, мы нашли способ помирить гравитацию с физикой. Как? Предположить, что она — не фундаментальное взаимодействие.

Читать далее
Всего голосов 29: ↑26 и ↓3 +23
Просмотры21.7K
Комментарии 98