Category: наука

Category was added automatically. Read all entries about "наука".

byzantine

Существование «предыдущей» Вселенной получило математическое подтверждение.


Хотя общая теория относительности Эйнштейна может объяснить массу астрофизических феноменов, некоторые аспекты свойств Вселенной она объяснить не может и их существование остается загадкой. Прибегнув к модели петлевой квантовой космологии, ученые из США дали ответ на две из трех загадок распределения реликтового излучения. А это, в свою очередь, подтверждает верность их базовой гипотезы о том, что наша Вселенная появилась в результате не «взрыва», а «отскока», то есть в результате коллапса какой-то «предыдущей» Вселенной.

Если окинуть весь космос взглядом, он будет казаться не совсем единообразным из-за неравномерного распределения галактик и темной материи, начало которому было положено еще реликтовым излучением, когда Вселенной было около 380 тысяч лет. Несколько лет назад была составлена температурная карта реликтового излучения Вселенной, на которой было отмечено несколько аномальных зон, которые современная физика не может понять и объяснить.

Воспользовавшись моделью петлевой квантовой космологии — математическим инструментом, объединяющим квантовую механику и теорию относительности — ученые из Пенсильванского университета разрешили две из трех этих аномалий, о которые спотыкается общая теория относительности (ОТО).

В частности, ОТО не может объяснить неравномерность распределения в пространстве галактик и темной материи.

Представьте себе ткань, из которой шьют рубашки. На первый взгляд, она кажется двумерной, но при более близком рассмотрении оказывается, что она сплетена из трехмерных нитей. Точно так же, — говорит первый автор работы, профессор Абхай Аштекар, директор Институт гравитации и космоса штата Пенсильвания, — и ткань пространства-времени нашей Вселенной состоит из переплетенных квантовых нитей. Учитывая эти нити, петлевая квантовая космология позволяет нам выйти за пределы континуума, описываемого общей теорией относительности, например, за пределы Большого взрыва, пишет Phys.org.

В прошлом исследователи из этой команды уже заменили идею сингулярности Большого взрыва на гипотезу Большого отскока. Она утверждает, что нынешняя расширяющаяся Вселенная возникает из стремительного сжатия, управляемого сложными эффектами квантовой гравитации, какой-то массы, видимо, предыдущей Вселенной. Ученые обнаружили, что все крупные структуры нашей Вселенной можно объяснить при помощи уравнений квантовых петель.

Теперь они пошли дальше и объяснили определенные аномалии в распределении реликтового излучения квантовыми флуктуациями. Речь идет о крайне малых величинах в планковской системе единиц — длина Планка примерно на 20 порядков меньше радиуса протона. Однако даже столь незначительная, казалось бы, коррекция расширения Вселенной позволяет устранить затруднения, которые раньше ставили космологов в тупик.

А тот факт, что расчеты физиков позволили в точности проследить появление мельчайших неоднородностей, фиксируемых на фоне сверхвысокочастотного реликтового космического излучения, прямо подтверждает и верность лежащей в основе этого математического аппарата модели Большого отскока.

В 2018 группа физиков-теоретиков опубликовала статью об открытии следов предыдущих Вселенных, скрытых в излучении, оставшемся от Большого взрыва. Авторы назвали их «точками Хокинга».
promo moris_levran december 22, 2014 02:45 8
Buy for 10 tokens
Византийская принцесса Анна – Великая княгиня Киевской Руси. В. Васнецов. "Крещение князя Владимира". В 1988 году в Советском Союзе отмечалась знаменательная дата – 1000-летие Крещения Руси. Минуло 26 лет, и сейчас можно рассмотреть подробнее эти события, поскольку к религии советская власть…
byzantine

Ученые: найден ключ к полному излечению диабета первого и второго типа.

Группа немецких исследователей обнаружила новый рецептор, ингибирующий инсулин. Воздействие на него приводит к возврату функциональности бета-клеток поджелудочной железы, в то время как применяемый сегодня инсулин просто справляется с симптомами диабета. Возможно, ученые нашли ключ к излечению диабета первого и второго типа.

Инсулинорезистентность бета-клеток поджелудочной железы вызывает сахарный диабет, а терапия, повышающая чувствительность этих клеток к инсулину, может защитить пациентов от дисфункции и потери бета-клеток поджелудочной железы. Открытие нового рецептора, ингибирующего инсулин — инцептора — дает ученым возможность разработки препаратов для излечения от диабета без побочных эффектов, которые сегодня возникают у пациентов на фоне регулярного приема инсулина. Выводы исследования опубликованы на сайте Центра Гельмгольца в Мюнхене.
Инсулин это не лекарство от диабета, а лечение симптомов, объясняют ученые, и ничего не изменилось для пациентов с сахарным диабетом за прошедший век. Сто лет назад открытие инсулина сделало болезнь более не смертельной, а хронической. Теперь ученые нашли способ для предотвращения гибели бета-клеток поджелудочной железы, который может привести к полному излечению.

Сначала команда обнаружила, что регуляция инцептора повышается при диабете, а при блокировке передачи сигналов инсулина может способствовать развитию резистентности к инсулину. Когда ученые подавили функцию инцептора в бета-клетках, то передача сигналов инсулина и функциональная масса клеток поджелудочной железы увеличилась. «Этот результат делает инцептор многообещающей мишенью для лечения первопричины сахарного диабета — дисфункции и гибели бета-клеток», — заявили авторы.
Они считают, что новая стратегия лечения может быть полезна для пациентов с диабетом обоих типов и в конечном итоге привести к полной ремиссии.

Между тем пока к ремиссии диабета у некоторых пациентов приводит только диета и регулярные физические нагрузки. В недавнем исследовании ученые подтвердили пользу низкоуглеводной диеты для диабетиков даже в течение короткого промежутка времени.

https://www.helmholtz-muenchen.de/en/aktuelles/latest-news/press-information-news/article/49182/index.html
byzantine

Физики продолжают шутить.

Психологическое тестирование физиков показало, что им кота Шредингера одновременно жалко и не жалко.

Один из физиков, стоявших у истоков советского атомного проекта, вспоминал, что как-то раз объяснял Лаврентию Павловичу Берия, курировавшему эту сферу, довольно сложный физический вопрос, связанный с работой:
- И тут я понял, что он понял, что я понял, что он не понял. И мне стало страшно...

У нас учился парень по имени Канат, казах по национальности. Физика. Контрольная. Раздали задания. Тишина. И вдруг начинается дикий ржачь! Задача начиналась так: "На столе лежит канат, его конец свисает со стола на 30 см".

За прошедшие 10 лет из России за границу на заработки выехало 5670
физиков, 1349 химиков, 986 биологов и ни одного гаишника.

- Послушайте, а вот если бы тонули физик и лирик, вы кого бы первого стали спасать, физика или лирика?
- Ну, если исполнение стихотворения лириком окажется лучше, чем рассказ физика про устройство атомного ядра, то и лирика!

Блондинка на вступительном экзамене:
- Ну подождите, мне нужно сконсервироваться!
- А действительно, попытайте-ка лучше счастье в консерватории... далась вам эта физика?

Физика для Новых Русских.
Закон Архимеда: тело, погруженное в воду, сначала выталкивает жидкость, а потом выдает, где спрятаны деньги и драгоценности.

Человечество до сих пор не бороздит просторы галактики только лишь потому, что чья-то жена однажды сказала: "Тебе твоя физика дороже меня".

Сколько нужно физиков-теоретиков чтобы вкрутить лампочку?
Ответ: два, один держит лампочку другой крутит Вселенную

Дело было в 60-х годах прошлого века. Группа физиков-ядерщиков из закрытого
НИИ поехала на Чёрное море. Все как один - доктора наук. Пошли на бережок, по пути купив несколько бутылок винца с такой пластмассовой крышкой, которую надо срезать ножом. Приходят на пляж, приготовились уже, и
- опаньки! А бутылки открывать нечем... Видят невдалеке дремлющего мужичка бомжеватого вида, спрашивают:
- Уважаемый, а у вас бутылочку открыть не найдётся чего-нибудь?
- Откроем, как не открыть! Спички есть?
Ему недоуменно протягивают коробок. Мужик зажигает спичку, нагревает пробку и срывает её, уже размякшую, со словами:
- Физику надо знать!
С группой отдыхающих была форменная истерика, а мужичку за науку вручили одну из бутылок.

- Подозрительных предметов нет?
- Физика.

На экзамене по физике профессор пытается вытянуть на положительную оценку нерадивого студента:
- Вы можете назвать фамилию хотя бы одного выдающегося физика?
- Конечно, вы - профессор.

Одного знакомого физика попросили помочь 15 летней девочке решить
подготовительные задачки по физике для поступления в Физмат школу.
И была там такая задачка:
Поезд едет со скоростью 36 км/ч, в него попадает пуля и пробивает обе
стенки вагона. Одно отверстие смещено относительно другого на 3 см, ширина
вагона 2,7 метра. Какова скорость пули? Он решил задачку- получилось 900 м/с,
Снизу он подписал — винтовка М16, патрон Ремингтон 0.223, расстояние выстрела
50 метров, калибр пули 5,56х45, масса пули 3.6 гр,

Отец проверяет дневник сына: физика - 2, химия - 2, история - 2, литература - 2, пение - 5.
- Господи, этот дебил ещё и поёт...

Проводят эксперимент на выживаемость. В запертые комнаты сажают инженера, физика и математика. перед каждым закрытый сундук с едой. Через пару недель открывают комнату инженера. Сундук открыт, инженер сыт, доволен жизнью.
Показывает гвоздь
— Вот, из гвоздя согнул отмычку, открыл замок.
Заходят к физику. Сундук разнесен в щепки, физик сыт, доволен. Показывает листок с расчетами:
— Вот рассчитал, где у сундука слабое место, стукнул, он и рассыпался.
Заходят к математику. Сундук закрыт, пол, стены, все исписано формулами.
На полу сидит злой, отощавший математик:
— Так, попробуем пойти от противного. Предположим, сундук открыт...

Физфаковец видит лежащего в канаве физтеха, читает на обложке выпавшей из портфеля "Ландау. Лифшиц. "Теория поля."". И говорит — Ну надо же! Агроном! А нажрался прямо как физик!"


byzantine

Ученые ТГУ нашли молекулу, запускающую утилизацию сахара при диабете 2 типа

Ученые факультета физической культуры Томского государственного университета вместе с зарубежными коллегами выявили особенности механизма переработки глюкозы при сахарном диабете 2 типа (СД2). В рамках проекта, поддержанного РНФ, исследователи искусственно сформировали СД2 у мышей. Впоследствии животные были подвергнуты физическим нагрузкам, которые привели к снижению уровня сахара в их организме. Молекулярно-генетический анализ, проведённый после эксперимента, помог выявить сигнальный путь, который задействован в переработке глюкозы в мышцах, сообщает пресс-служба ТГУ. Статья о результатах этого исследования вышла в высокорейтинговом журнале Frontiers in Physiology (Q1).

«Сахарный диабет 2 типа связан с неэффективным использованием инсулина организмом, – объясняет один из авторов статьи, заведующий кафедрой спортивно-оздоровительного туризма, спортивной физиологии и медицины ФФК ТГУ Леонид Капилевич. – СД2 более распространен, чем диабет первого типа, для которого характерен дефицит инсулина. Оба типа этого заболевания приводят к тяжёлым осложнениям, таким как слепота, почечная недостаточность, ампутация ног. СД2 сейчас корригируют с помощью непрерывной строгой диеты. Мы ищем способ «заставить» инсулин включаться в работу и утилизировать сахар, поступающий в мышцы. Недавно нам удалось выявить сигнальную молекулу, которая включает этот механизм».

В рамках проекта, поддержанного РНФ, исследователи провели длительный эксперимент. У нескольких групп мышей при помощи специфического питания была сформирована модель сахарного диабета второго типа. В итоге проявились все симптомы заболевания, нарушился процесс утилизации глюкозы, вес грызунов увеличился в 2,5 раза по сравнению с контрольной группой. После этого животных перевели на регулярные физические тренировки: каждый день мыши в течение часа бегали на специально созданном тренажере – дорожке, которая одновременно вмещает 10 мышей. Вместе с контрольными группами в эксперименте было задействовано 80 грызунов. Молекулярно-генетический анализ, проведённый после эксперимента, помог выявить сигнальный путь, который задействован в переработке глюкозы в мышцах.

«Уровень сахара в крови животных начал снижаться, то есть включился механизм потребления глюкозы: инсулин начал выполнять свою прямую функцию, – говорит Леонид Капилевич. – После этого был проведен молекулярно-генетический анализ биологических тканей. Мы искали различия у групп животных, задействованных в эксперименте. Параллельно исследования шли еще в двух научных центрах – Каролинском университете (Швеция), где работает руководитель нашего проекта Александр Чибалин, и Университете Любляны (Словения). Там исследования проводились на отдельных культурах клеток с помощью электрической стимуляции, что имитировало разные физические упражнения».

Учёные прослеживали молекулы сигнального пути, посредством которых информация от клеточного рецептора передается внутри клетки. В результате было установлено, что во включении механизма утилизации глюкозы задействован белок STAT 3, регулирующий запуск работы генов при внешнем воздействии. В данном случае он стимулирует продукцию белков-миокинов, которые, в свою очередь, способны влиять на метаболические процессы в клетке.

По словам Леонида Капилевича, поиски и изучение сигнальных молекул будут продолжены, поскольку в сигнальном пути их несколько десятков. Что касается практического применения новых знаний, то до создания новых препаратов, способных стимулировать продукцию нужных сигнальных молекул, пока далеко. Вместе с тем не исключено, что уже существуют препараты, способные влиять на найденный сигнальный путь. В таком случае уже разрешённый препарат можно будет использовать по новому назначению. Ответить на этот вопрос учёные смогут после проведения еще одного этапа исследований: специалисты намерены вычленить то звено сигнального пути, на которое необходимо оказывать точечное воздействие, чтобы запустить утилизацию глюкозы в организме пациента.

https://scientificrussia.ru/articles/uchenye-tgu-nashli-molekulu-zapuskayushchuyu-utilizatsiyu-sahara-pri-diabete-2-tipa
byzantine

Что общего между миром элементарных частиц, улиткой, ураганом и галактикой?


Галактика М51 Водоворот − спиральная галактика в созвездии Гончих Псов, взаимодействующая со своим спутником – галактикой NGC 5195.

Испокон веков целью математической науки было помочь людям узнать больше об окружающем мире, познать его закономерности и тайны. Математики, выделяя самые существенные черты того или иного наблюдаемого в природе явления, вводя числовые характеристики и связывая эмпирические данные с помощью различных математических зависимостей, тем самым составляют математическую модель явления. При составлении модели того или иного явления, достаточно часто обращаются именно к логарифмической функции. Одним из наиболее наглядных примеров такого обращения является логарифмическая спираль. Логарифмическая спираль, плоская кривая, описываемая точкой, движущейся по прямой, которая вращается около одной из своих точек О (полюса логарифмической спирали) так, что логарифм расстояния движущейся точки от полюса изменяется пропорционально углу поворота; логарифмическая спираль пересекает под постоянным углом a все прямые, выходящие из полюса. Первым учёным, открывшим эту удивительную кривую, был Рене Декарт (1638 г. ) Спираль в одну сторону развертывается до бесконечности, а вокруг полюса, напротив, закручивается, стремясь к нему, но не достигая. Так почему в качестве примера логарифмической зависимости в природе выбрали именно логарифмическую спираль? Cспособность логарифмической спирали оставаться неизменной при самых различных преобразованиях настолько поразила впервые изучавшего её Бернулли, что он назвал её spiral mirabilis (чудесная спираль). Он даже придавал её свойствам мистический смысл и завещал, чтобы на его надгробье изобразили эту спираль и написали: Eaten mutate , resurgo (преобразованная, возрождаюсь вновь). Иоганн Бернулли (27 июля 1667, Базель – 01 января 1748)

Надгробие Бернулли. По ошибке на его надгробие поместили архимедову спираль.

Логарифмическая спираль, несомненно, является спиралью, которая наиболее часто встречается в природе. Царство животных предоставляет нам примеры спиралей раковин улиток и моллюсков. Все эти формы указывают на природное явление: процесс накручивания связан с процессом роста. В самом деле, раковина улитки – это не больше, не меньше, чем конус, накрученный на себя. Рога жвачных животных тоже, но они к тому же витые. И хотя физические законы роста у разных видов различны, математические законы, которые управляют ими, одинаковы: все они имеют в основе геометрическую спираль, самоподобную кривую. Если мы внимательно посмотрим на рост раковин и рогов, то заметим еще одно любопытное свойство: рост происходит только на одном конце. И это свойство сохраняет форму полностью уникальную среди кривых в математике, форму логарифмической, или равноугольной спирали.


Галактики, штормы и ураганы дают впечатляющие примеры логарифмических спиралей. И наконец, в любом месте, где есть природное явление, в котором сочетаются расширение или сжатие с вращением, поневоле появляется логарифмическая спираль.

Шторм над Атлантическим океаном.

В растительном мире примеры еще более бросаются в глаза, потому что у растения может быть бесконечное число спиралей, а не только одна спираль у каждого. Расположение семечек в любом подсолнечнике, чешуек в любом ананасе, да и другие разнообразные виды растений, простые ромашки… дают нам настоящий парад переплетающихся спиралей. Если мы посмотрим сверху на любую сосновую шишку, увидим, что ее семена располагаются в виде большого числа спиралей. И это неслучайно. Это не совпадение. Семена расположены оптимально, т. е. максимально используют пространство, и эта оптимизация пространства достигается за счет расположения по спирали.

Если использовать логарифмическое преобразование точек на изображении галактики М 51 и развернуть его, то получится изображение рукавов с периодическим рисунком молодых звёзд (голубое свечение) и регионы звёздообразования (розовое свечение).


Так же спирали описывают треки заряженных частиц в пузырьковой камере


и рост цветной капусты

Просто красивая картинка.
infinity

Ученые подтвердили, что до нашей Вселенной существовало еще что-то

Американские ученые с помощью математических инструментов описали неоднородности реликтового космического излучения, возникшего непосредственно после зарождения Вселенной. Авторы считают, что их результаты подтверждают правильность гипотезы Большого отскока, согласно которой возникновение нашей Вселенной стало результатом распада некой "предыдущей" вселенной. Результаты опубликованы в журнале Physical Review Letters.
В то время как теория общей относительности Эйнштейна объясняет широкий спектр астрофизических и космологических явлений, некоторые свойства Вселенной остаются загадкой. В частности, она не может объяснить неравномерность распределения в пространстве галактик и темной материи.
Сотрудники Университета штата Пенсильвания начиная с 1980-х годов разрабатывают космологическую парадигму, основанную на представлении о петлевой квантовой гравитации. Эта парадигма, получившая название петлевой квантовой космологии, описывает все современные крупные структуры во Вселенной как квантовые флуктуации пространства-времени, имевшие место при рождении мира.
Согласно общепринятой теории Большого взрыва все началось с сингулярности — состояния, в котором вся материя и энергия были сжаты в одну точку. Затем, в первые доли секунды, в период, называемый инфляцией, космос раздулся до огромных размеров. Но теория Большого взрыва не объясняет, что было до сингулярности, поэтому это состояние невозможно описать с точки зрения законов физики и математики.
Ученые из Университета штата Пенсильвания придерживаются альтернативной гипотезы Большого отскока, согласно которой текущая расширяющаяся Вселенная возникла из сверхсжатой массы вселенной предыдущей фазы. Для описания этого состояния они используют универсальный математический аппарат, объединяющий квантовую механику и теорию относительности.
Происхождение структуры Вселенной авторы прослеживают до мельчайших неоднородностей, фиксируемых на фоне сверхвысокочастотного реликтового космического излучения, которое было испущено, когда Вселенной было всего 380 тысяч лет.
Но само это излучение обладает тремя загадочными аномалиями, которые трудно объяснить с помощью классической физики. Эти отклонения настолько серьезные, что многие физики начали говорить о кризисе в космологии.
В новом исследовании ученые доказывают, что с токи зрения петлевой квантовой космологии описание инфляции устраняет две основные аномалии в распределении реликтового излучения.
"Используя космологию квантовой петли, мы естественным образом разрешили две из этих аномалий, что позволяет избежать потенциального кризиса, — приводятся в пресс-релизе университета слова одного из авторов исследования Донхуи Чжона (Donghui Jeong), доцента кафедры астрономии и астрофизики. — Присутствие этих аномалий говорит о том, что мы живем в исключительной Вселенной".
Авторы считают, что неоднородности реликтового излучения являются результатом неизбежных квантовых флуктуаций в ранней Вселенной. Во время ускоренной фазы расширения — инфляции, эти изначально крошечные флуктуации растягивались под воздействием силы тяжести, отражаясь в наблюдаемых неоднородностях.
"Стандартная инфляционная парадигма, основанная на общей теории относительности, рассматривает пространство-время как гладкий континуум, — говорит первый автор работы, профессор Абхай Аштекар (Abhay Ashtekar), директор Институт гравитации и космоса штата Пенсильвания. — Ткань рубашки тоже выглядит как двумерная поверхность, но при ближайшем рассмотрении вы можете увидеть, что она соткана из плотно упакованных одномерных нитей. Так и в ткань пространства-времени вплетены квантовые нити. Учитывая эти нити, петлевая квантовая космология позволяет нам выйти за пределы континуума, описываемого общей теорией относительности".
Ученые надеются, что новые спутниковые миссии, такие как LiteBIRD и Cosmic Origins Explorer, нацеленные на обнаружение следов первичных гравитационных волн на фоне реликтового излучения, подтвердят их выводы.
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.125.051302
infinity

Физики объединят две теории времени.


Вселенная может иметь некие фундаментальные часы, которые тикают очень и очень быстро. В этом случае время должно представлять собой результат взаимодействия частиц с космическими часами.
Подобно метроному, который задает ритм для музыканта, фундаментальные космические часы могут синхронизировать время во всей Вселенной. Но если такие часы существуют, то они идут очень быстро.
В физике время обычно считается четвертым измерением. Но некоторые ученые предполагают, что время может быть результатом физического процесса.
В физике элементарных частиц крошечные фундаментальные частицы могут приобретать те или иные свойства, взаимодействуя с другими частицами или полями. Например, частицы приобретают массу, взаимодействуя с полем Хиггса, которое пронизывает все пространство. Это поле может колебаться, причем каждый цикл — это «тик» или «так».
Время — загадочное понятие и определяется оно двумя ключевыми физическими теориями по‑разному. В квантовой механике, которая описывает крошечные атомы и частицы, «время просто существует, оно фиксировано и сравнимо с фоном», — говорит канадский физик Фламиния Джакомини. Но в общей теории относительности, которая описывает гравитацию, время меняется самым странным образом. Например, часы на Земле идут медленнее, чем часы на борту орбитального спутника. Изучение различных механизмов времени помогло бы физикам сформулировать новую теорию фундаментальных часов.
Исследователи изучили влияние, которое фундаментальные часы оказывали бы на атомные часы — самые точные в мире из когда-либо созданных. Если фундаментальные часы будут идти слишком медленно, атомные станут ненадежными из-за их синхронизации с фундаментальными часами. В результате атомные часы будут отсчитывать время с нерегулярными интервалами, словно метроном, который не может сохранять постоянный ритм. Но атомные часы до сих пор остаются точными, что позволило ученым предположить, насколько быстрыми должны быть фундаментальные часы, если они существуют.
Физики предполагают, что существует предел того, насколько точно можно разделить секунды. Квантовая физика запрещает любой промежуток времени, меньше чем 10-43 секунды — период, известный как планковское время. Если существуют фундаментальные часы, то тикают они, скорее всего, по планковскому времени.
Новый результат ближе к режиму планка, чем эксперименты на крупнейшем в мире ускорителе частиц — Большом адронном коллайдере, говорит Бойовальд. В будущем еще более точные атомные часы могли бы дать дополнительную информацию о том, что заставляет Вселенную тикать.
Чтобы проверить эту идею, ученым нужно было бы увеличить частоту тиканья часов примерно в 20 миллиардов раз.
infinity

Теоретики установили верхний предел для фундаментального периода времени



График волновой функции для гармонического осциллятора при согласованных колебаниях фундаментального и физического маятников в исходном состоянии

Garrett Wendel, Luis Martínez, and Martin Bojowald / Physical Review Letters, 2020

Физики получили верхнее ограничение на фундаментальный период времени — универсальную единицу, которая определяет предельную точность любых физических часов. Согласно теоретическим вычислениям, эта величина не превышает 10–33 секунды и потому недоступна современным приборам, наилучшее разрешение которых — порядка 10–18 секунд. Работа опубликована в Physical Review Letters.

В классической физике время выступало в качестве абсолютной (не зависящей от наблюдателя) и априорной (то есть заранее понятной и ничем не определяемой) непрерывной величины. Однако с развитием более точных концепций — квантовой механики, которая описывает явления микромира, и общей теории относительности (ОТО), которая объясняет поведение гравитации, — роль времени перестала быть однозначной. ОТО предполагает, что ход времени зависит от положения наблюдателя — чем часы (любое приспособление для измерения времени) ближе к массивному телу, тем медленнее они идут: интервал времени между двумя событиями зависит от системы отсчета, в которой его вычисляют. В квантовой механике же время является универсальным внешним параметром — оно полагается абсолютным, и его рассмотрение выходит за рамки теории.

Таким образом, две наиболее успешные (с точки зрения соответствия прогнозов теории и экспериментальных данных) концепции конфликтуют в интерпретации времени: одна теория требует его относительности, а другая — пользуется его абсолютностью. Чтобы выработать единое представление, которое бы одинаково хорошо описывало и квантовые явления, и гравитацию, необходимо, в том числе, устранить это разногласие. Один из возможных способов — отказаться от непрерывного течения времени и ввести в рассмотрение некий универсальный период, который определит минимальный шаг между двумя моментами и предельную точность любых часов. При этом важно приблизительно знать продолжительность этого шага — это позволяет в экспериментах проверять эффекты, которые прогнозирует модель (или быть уверенным в отсутствии этих эффектов).

Гарретт Вендел (Garrett Wendel) и его коллеги из Пенсильванского университета построили теоретическую модель для оценки фундаментального периода времени. В предложенной модели универсальные часы представлены в виде квантового осциллятора — абстрактной квантовой системы, состояние которой изменяется с фундаментальным периодом. Эта система взаимодействует с другим осциллятором — физическими часами, за которыми следит наблюдатель и период которых доступен для измерения.

Выбрав конкретные математические представления для описания осцилляторов (в частности, связав время в его обычном понимании со временем универсального маятника), авторы аналитически связывают между собой фундаментальный период, период физических часов и стандартное отклонение фазы волновой функции системы в стационарном состоянии (то есть в состоянии с постоянной энергией). Чтобы ограничить сверху величину фундаментального периода времени, ученые положили период физического осциллятора равным характерному периоду атомных часов (порядка 10–15 секунд), а стандартное отклонение фазы волновой функции оценили как относительное временное разрешение, доступное современным приборам (около 10–19).

В результате исследователи установили, что фундаментальный период времени не должен превышать 10–33 секунды: это примерно на 10 порядков больше, чем планковское время, которое устанавливает границу применимости современных физических теорий. Вместе с тем величина находится далеко за пределами разрешения приборов — наименьший измеряемый промежуток времени на сегодняшний день составляет порядка 10–18 секунд, что по меньшей мере в квадриллионы раз превосходит фундаментальный период. Это обстоятельство, а также численные симуляции, которые физики провели на основе теоретических уравнений, показывают, что при нынешней точности эффекты дискретности времени не должны вносить значимого вклада в данные экспериментов. Тем не менее, если сравнимые с фундаментальным периодом времена станут доступны для наблюдения, это наложит принципиальные ограничения на разрешение приборов — ход идентичных физических часов нельзя будет согласовать с точностью, которая превышает точность универсальных.

Кроме того, авторы отмечают, что оценка не чувствительна к выбору конкретного вида фундаментального и физического осцилляторов — более сложные системы в роли того и другого объекта приводят к уравнениям более сложного вида, однако такие детали незначительно влияют на вычисления. Таким образом, можно говорить о получении строгой верхней границы для фундаментального периода времени.

Николай Мартыненко
byzantine

«Смерть замечательных людей. Сделано в СССР». Глава из книги

Лев Ландау. Гений неординарности


Имя: Лев
Отчество: Давидович
Фамилия: Ландау
Прозвище: «Дау»
Родился: 9 (22) января 1908 года
Умер: 1 апреля 1968 года

Диагноз при поступлении: перелом основания и свода черепа, множественные ушибы головного мозга, отек и острое набухание головного мозга, ушиблено-рваная рана лобно-височной области, сдавление грудной клетки, множественный перелом ребер (4 ребра справа, 3 ребра слева) с повреждением левого легкого, левосторонний гемопневмоторакс, перелом костей таза, забрюшинная гематома, травматический шок, осложненный массивной кровопотерей.

Причина смерти: тромбоэмболия легочной артерии и синдром диссеминированного внутрисосудистого свертывания (ДВС-синдром) как осложнение операции по поводу спаек брюшины и кишечника, полиорганная недостаточность.

История Льва Ландау полна трагизма и противоречий. Великий физик, испортивший отношения с огромным количеством коллег, обладавший таким талантом и гениальностью, что практически все они объединились для его спасения, когда Дау попал в беду. И сформировать однозначное отношение к нобелевскому лауреату по физике 1962 года практически невозможно. Единственное, что нельзя, — относиться к нему абсолютно нейтрально. Слишком ярок, слишком неординарен.
Collapse )
infinity

Физики изучают таинственные «пузыри ничего», которые съедают пространство-время


Издание Motherboard сообщает, что в новом исследовании физики заявляют о внепространственных дырах, известных как «пузыри ничего», которые могут заставить Вселенную поглощать себя изнутри.

Три исследователя из Университета Овьедо (University of Oviedo) в Испании и Уппсальского Университета (University of Uppsala) в Швеции представили в этом месяце в Журнал физики высоких энергий (Journal of High-Energy Physics) статью, озаглавленную «Ничто имеет значение» (“Nothing Really Matters”), о гипотетической, непостижимой дыре, которая может разрушить всю Вселенную.

За гранью бесконечности

Это исследование реанимирует теорию физика-теоретика Эдварда Виттена (Edward Witten), вышедшую в 1982 году.

«Дыра спонтанно возникает в космосе и стремительно расширяется до бесконечности, вталкивая в бесконечность все, что она может встретить», - писал Виттен в своем исследовании.

Физики давно утверждают, что большая часть нашей вселенной состоит из пустоты или вакуума. Все, что находится в более «возбужденной» или нестабильной форме, имеет свойство нисходить к более низким энергетическим формам, выделяя энергию. Это означает, что наша Вселенная относительно стабильна.

Ложный вакуум

Но теперь ученые, включая тех, кто стоит за новым исследованием, ставят под сомнение этот вывод, предполагая, что Вселенная имеет дело с «ложным вакуумом» и по-настоящему не перешла в свое наименее возбужденное и наиболее стабильное состояние. Какой из этого вывод делают исследователи? Ведущий автор нового исследования из Упсальского университета Марджори Скилло рассказала Motherboard, что это означает, что гипотетический «пузырь из ничего» способен «съесть» все пространство-время, превратив его также в «ничто».

Тогда как другие утверждали, что такое событие невозможно, поскольку оно якобы уже произошло, новая теория может помочь нам понять устройство Вселенной, считает Скилло.
https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fspas.2018.00040/full
http://publish.uwo.ca/~csmeenk2/files/FalseVacuum.pdf