Как стать автором
Обновить
181.32

Физика

Наука об окружающем нас мире

Сначала показывать
Порог рейтинга
Уровень сложности

Отопление мегаполиса от ТЭЦ — как успешная реализация коммунистической утопии «общества всеобщего равенства»

Время на прочтение 19 мин
Количество просмотров 504

Отопление мегаполиса Москва от ТЭЦ. Массовая застройка «спальных районов» - как успешная реализация коммунистической утопии «общества всеобщего равенства».

 

В предыдущей статье были рассмотрены вопросы  генерации и распределения электричества в большой стране.

https://habr.com/ru/articles/800317/

Теперь же рассмотрим вопрос теплоснабжения мегаполиса Москва в увязке с электрогенерацией на ТЭЦ.

Россия – это единственная страна в мире, где присутствует стабильное отопление в жилье, причём централизованное на весь город.

Центральное отопление в мегаполисе- это весьма яркое и важное достижение социализма в СССР, обеспечившее высокий стандарт качества  жизни широким слоям населения.

В тоже время  в капиталистических страна тепло в домах зимой  является предметом неслыханной роскоши. Так в Великобритании центрального  отопления в домах вообще практически нет.

 

Как устроена городская система теплоснабжения в мегаполисе Москва.

В качестве основного источника тепла на отопление и нагрев ГВС в Москве используются городские ТЭЦ и в дополнение к ним отдельные районные или индивидуальные котельные.(см.рис.1)

 

Читать далее
Всего голосов 7: ↑6 и ↓1 +5
Комментарии 10

Новости

Чем сейчас занимается научная голография

Время на прочтение 9 мин
Количество просмотров 503

Периодически на Хабре появляются новости о новых голографических устройствах. Одна из таких разработок, на которую мы обратили внимание, ― «голографический» дисплей, представленный на CES. Любопытно, что к голографии в научном понимании такие разработки имеют очень косвенное отношение. Holobox ― просто прозрачный жидкокристаллический экран, на который выводится плоская картинка ― проекция трехмерного объекта. Воспринять объем с помощью такого дисплея действительно можно, но только если смотреть прямо и избавиться от бликов.

Но голография как научное направление активно развивается. Возможно, новости этого сегмента не на хайпе, но здесь есть о чем рассказать. Разрабатываются новые материалы для записи полноцветных голограмм, фиксируется терминология, прорабатываются подходы и методы. В этой статье на примере работы Лаборатории цифровой и изобразительной голографии ИТМО поговорим о том, чем на самом деле живет научная голография (дисклеймер: речь пойдет о статических голограммах ― сферу динамических трогать не будем).

Читать далее
Всего голосов 5: ↑5 и ↓0 +5
Комментарии 0

Может ли во Вселенной не быть тёмной материи? 5 фактов, которые нельзя отрицать

Уровень сложности Средний
Время на прочтение 8 мин
Количество просмотров 14K
По имеющимся данным гравитационного линзирования можно реконструировать массу скопления галактик. Большая часть массы находится не внутри отдельных галактик, показанных здесь в виде пиков, а в межгалактической среде внутри скопления, где, по-видимому, находится тёмная материя

В прошлом году физик-теоретик Раджендра Гупта из Оттавского университета (Канада) опубликовал довольно необычное предположение о том, что возраст Вселенной, который в настоящее время принято оценивать в 13,8 млрд лет, определён ошибочно из-за игры света, скрывающей её истинную древность. Кроме того, его предположение избавляет нас от необходимости объяснять наличие скрытых сил и материи.

Более новый анализ, проведённый Гуптой, показывает, что колебания с самых ранних моментов времени, сохранившиеся в крупномасштабных космических структурах, подтверждают его утверждения.

«Результаты исследования подтверждают, что наша предыдущая работа о возрасте Вселенной в 26,7 миллиарда лет позволила нам обнаружить, что для существования Вселенной не требуется тёмная материя», — говорит Гупта.

«В стандартной космологии считается, что ускоренное расширение Вселенной вызвано тёмной энергией, но на самом деле это происходит из-за ослабления сил природы по мере её расширения, а не из-за тёмной энергии».
Читать дальше →
Всего голосов 53: ↑46 и ↓7 +39
Комментарии 36

Математические фантазии о справедливости

Уровень сложности Сложный
Время на прочтение 9 мин
Количество просмотров 5.4K

Почему каждый раз, когда люди пытаются построить рай на Земле, это заканчивается адом? И температура этого ада тем выше, чем ярче горят сердца в праведном порыве осчастливить мир.

Может быть, строили не так, или может быть, общество еще не доросло до нового миропорядка, но при достижении определенного уровня технологического развития и гуманитарного знания мы сможем воплотить мечту поколений в реальность?

Или может быть, есть объективные причины невозможности рая на Земле, и все как раз наоборот, и мы движемся не к светлому будущему, а к антиутопии с жесточайшей диктатурой и дичайшим социальным расслоением?

Или же истина, как обычно, где-то посередине, но тогда к какому краю ближе?

Я попытался порассуждать, или даже скорее пофантазировать, на эту тему на языке математики. Мне показалось интересным, что в этой в принципе гуманитарной теме математика дает хорошие и адекватные результаты. Приятным бонусом для меня явилось то, что так любимый всеми физиками принцип наименьшего действия смотрится здесь вполне гармонично. В рамках построенной нами математической модели мы получим уравнения, хорошо знакомые из курса теоретической механики, что для меня стало неожиданной иллюстрацией универсальности математических законов.

Читать далее
Всего голосов 26: ↑23 и ↓3 +20
Комментарии 99

Истории

Время — это не просто ещё одно измерение

Уровень сложности Средний
Время на прочтение 8 мин
Количество просмотров 77K

Большинство из нас хоть раз в жизни задавались вопросом: «Каково кратчайшее расстояние между двумя точками?». По умолчанию многие дадут тот же ответ, что и Архимед более 2 000 лет назад: прямая линия. Если вы возьмёте плоский лист бумаги и поставите на нём две точки в любом месте, вы сможете соединить эти две точки любой линией, кривой или геометрической траекторией, которую только можно себе представить. До тех пор пока бумага остаётся плоской и никак не изогнутой, прямая линия, соединяющая эти две точки, будет самым коротким путём между ними.

Именно так работают три измерения пространства в нашей Вселенной: в плоском пространстве кратчайшее расстояние между любыми двумя точками — это прямая линия. Это верно независимо от того, как вы вращаете, ориентируете или иным образом располагаете эти две точки. Но наша Вселенная состоит не только из трёх пространственных измерений – она содержит четыре измерения, пространство и время. Легко взглянуть на это и сказать: «О, ну три из них — пространство, а одно — время, вот мы и получаем пространство-время», — и это правда, но это не вся история. В конце концов, кратчайшее расстояние между двумя событиями в пространстве-времени уже не является прямой линией. И вот, что говорит об этом наука.

Читать далее
Всего голосов 52: ↑47 и ↓5 +42
Комментарии 302

Цикадка-невидимка: оптические свойства брохосом

Время на прочтение 12 мин
Количество просмотров 1.4K


Мир дикой природы часто становится источником вдохновения для ученых и инженеров как в наши дни, так и сотни лет тому назад. Попытки реплицировать то, на что у эволюции ушли тысячи лет, сопряжены с множеством сложностей, но это не убавляет энтузиазма ученых. Одним из основных источников природного вдохновения являются насекомые, что не удивительно, учитывая многочисленность данного класса животных, насчитывающего порядка миллиона видов. Ученые из университета штата Пенсильвания (США) уделили особое внимание цикадкам. Эти весьма распространенные насекомые хоть и кажутся весьма простыми на вид, но обладают удивительной особенностью — они выделяют и покрывают свое тело крошечными частицами (брохосомами), форма которых напоминает фуллерен. Что делает эти частицы уникальными, зачем они нужны цикадкам, и как они могут быть использованы человеком? Ответы на эти вопросы мы найдем в докладе ученых.
Читать дальше →
Всего голосов 23: ↑21 и ↓2 +19
Комментарии 2

Как работает физика в играх

Уровень сложности Средний
Время на прочтение 17 мин
Количество просмотров 13K

В мире видеоигр игровая физика играет важную роль, определяя реалистичность и взаимодействие игрового мира с игроком. Что же происходит под капотом? Какие алгоритмы и подходы используются в современных движках? И что же значит «застрять в текстурах»? (спойлер: чушь полнейшая)

В этой статье мы рассмотрим основные принципы и технологии, лежащие в основе работы физических движков, а также предоставим советы по ее оптимизации для улучшения производительности игрового движка.

Читать далее
Всего голосов 70: ↑70 и ↓0 +70
Комментарии 32

Можно ли извлечь энергию из гравитационных волн?

Время на прочтение 8 мин
Количество просмотров 9.7K

Когда какие-либо два объекта во Вселенной взаимодействуют в одном и том же месте пространства-времени, одно утверждение всегда остаётся верным: это взаимодействие происходит с сохранением энергии. Но что, если один из этих объектов — сущность, порождённая самой тканью пространства-времени, например пульсация, известная также как гравитационная волна? Когда гравитационная волна взаимодействует с материей, энергией или сложным устройством вроде детектора гравитационных волн, может ли сама волна передавать энергию тому, с чем она взаимодействует? Это увлекательная мысль, и она вдохновила читателя задать следующий вопрос:

Когда мы обнаруживаем электромагнитную волну (будь то радиоантенна, глаз или сенсор камеры), мы извлекаем из неё энергию. Происходит ли то же самое с гравитационными волнами?

Должны извлекать. И вот почему.

Читать далее
Всего голосов 17: ↑15 и ↓2 +13
Комментарии 35

Импульсный (Пере)Магничиватель для неодима

Уровень сложности Средний
Время на прочтение 5 мин
Количество просмотров 13K

Импульсный (пере-)магничиватель для неодимовых магнитов (из HDD). Много конденсаторов, толстый тиристор, пыщ-пыдыщ, всё как мы любим.

Читать далее
Всего голосов 104: ↑104 и ↓0 +104
Комментарии 109

Проблема квантового измерения и её решения: байесовские вероятности или неопределённость самолокации?

Уровень сложности Средний
Время на прочтение 37 мин
Количество просмотров 3.8K

Кажется, наука приближается к разрешению парадокса, породившего множество интерпретаций квантовой механики и множество споров между их сторонниками. Реализованный в 2019 г. эксперимент «Друг друга Вигнера», в котором наблюдатели моделируются с помощью фотонов или кубитов квантового компьютера, убедительно показал, что квантовую механику нельзя применять для описания мира с точки зрения других наблюдателей. В результате теории, постулирующие коллапс волновой функции, перестают быть самосогласованными и выбывают из игры. В финальный раунд проходят только кьюбизм и многомировая интерпретация – две самые радикальные и диаметрально противоположные интерпретации, предлагающие очень похожие решения проблемы измерения. Одна из них требует отказаться от идеи объективной реальности, а вторая – признать собственную неуверенность в том, в какой вселенной вы находитесь. Я делаю ставку на второй вариант, а какое из этих двух зол выбираете вы?

Читать далее
Всего голосов 32: ↑30 и ↓2 +28
Комментарии 58

Энергетика большой страны. Почему  мы все не можем отапливаться электричеством?

Время на прочтение 28 мин
Количество просмотров 31K

Кто и как нам обеспечивает постоянное наличие 220 вольт в розетке и тепло в батареях зимой?

В википедии по запросу  «Энергетика Москвы» можно узнать следующую информацию:

«По состоянию на начало 2021 года, на территории Москвы эксплуатировалась 41 электростанция общей мощностью 10 865 МВт, в том числе три гидроэлектростанции, 32 тепловые электростанции (в том числе 16 энергоцентров, обеспечивающих энергоснабжение отдельных предприятий), три мусоросжигательных завода с попутной выработкой электроэнергии, две электростанции на биогазе и один пневмоэлектрогенераторный энергоблок. В 2019 году они произвели 52 559 млн кВт·ч электроэнергии[1][2][3]. Основное топливо: природный газ.

Общая тепловая мощность источников теплоснабжения, расположенных на территории Москвы, составляет 54 86 1 Гкал/ч.»

По информации из этой обзорной статьи мы имеем две цифры мощности: 10 865 МВт  электрической  и 54 86 1 Гкал/ч тепловой генерации , которые надо сравнить.

Нужно ещё сделать  пересчёт для разных единиц мощности МВт и 1 Гкал/ч, чтобы сравнивать в единой размерности.

 1 Гкал/ч - это мощность, равная  энергия для нагрева 1 миллиарда грамм воды на 1 градус за один час, что эквивалентно  мощности электрической энергии:

  Nэл  =1*4,19*10^9/3600 =1,164 МВт /( Гкал/ч)

Тогда тепловая мощность  при переводе на МВт будет равна:

54 861 Гкал/ч = 54 861*1,164=63 858МВт

То есть в г Москве мощности на отопление и  электроэнергию относятся как:

=63 858/10 865= 5,88

Получается почти 6-ти кратное отношение  максимальных мощностей  потребляемой в Москве электрической и тепловой энергии, причём с перевесом почти в 6 раз в пользу тепловой энергии.

Читать далее
Всего голосов 49: ↑44 и ↓5 +39
Комментарии 178

Аномальное смещение перигелиев без тензоров

Уровень сложности Средний
Время на прочтение 1 мин
Количество просмотров 1.9K

Формулы для численного вычисления аномального смещения перигелиев без применения тензоров.
a - большая полуось орбиты в метрах
r_0 - гравитационный радиус Солнца в метрах (2953,25).
ε - эксцентриситет орбиты (Мерк. 0,20563593, Земля 0,01671123).

Интегралы не берущиеся.

Вычисление делается в электронной таблице за 500 шагов

через дельту = 0,0125663706143592 радиана.
Интегрирование по полному обороту.

L=a \int_{0}^{1} \sqrt{1-\varepsilon^2 \cos^2 (\varphi)} ~d (\varphi)

L1=\int_{0}^{1} a * \left (1- \frac{r_0}{a}\frac{(1- \varepsilon \cos (\varphi))}{(1-\varepsilon^2)}\right)^{-3/2} }*\sqrt{1-\varepsilon^2 \cos^2 ( \varphi)} ~d ( \varphi)

Смещение перигелия за сто лет в угловых секундах:

Δφsec= = \left(\frac{L_1 - L}{L} \right)

N — число оборотов планеты за сто лет.
Проверено для Меркурия (42,9) и Земли (3,8).
Проверка была и для двойных квазаров.

Подставляя параметры звезды и орбит планет, не сложно получить и угловую скорость их вращения.

Формула получена на основе гипотезы опубликованной на странице https://beard-studio.website.yandexcloud.net/

Гипотеза по нашему времени крамольная, но мне нравится. Да и формула на её основе рабочая.

Читать далее
Всего голосов 20: ↑7 и ↓13 -6
Комментарии 48

Extropic: Добро пожаловать в Термодинамическое Будущее (перевод)

Уровень сложности Средний
Время на прочтение 11 мин
Количество просмотров 4.9K

Всем привет, Меня зовут Богдан Печёнкин. Я соавтор Симулятора ML на Karpov.Courses и фаундер AI Dating Copilot стартапа Adam.

Только что Мне на глаза попалась одна новость от компании Extropic с новостями из мира квантовых компьютеров, которую Мне захотелось перевести и прокомментировать.

Extropic - лаборатория, разрабатывающая квантовые вычисления и алгоритмы искусственного интеллекта на их основе.

Тема квантовых вычислений интересна и важна, хоть и вокруг неё полно разного рода спекуляций и булшита. Предсказывают, что квантовые вычисления отбросят на обочину истории все современные системы шифрования, а также послужат фундаментом для инфраструктуры дата центров следующего поколения.

Читать далее
Всего голосов 19: ↑18 и ↓1 +17
Комментарии 2

Ближайшие события

Московский туристический хакатон
Дата 23 марта – 7 апреля
Место
Москва Онлайн
Геймтон «DatsEdenSpace» от DatsTeam
Дата 5 – 6 апреля
Время 17:00 – 20:00
Место
Онлайн

Какова природа времени?

Уровень сложности Простой
Время на прочтение 15 мин
Количество просмотров 17K

Время окружает нас повсюду: в языке, которым мы пользуемся, в воспоминаниях, к которым мы возвращаемся, и в наших прогнозах на будущее. Но что же это такое? Физик и нобелевский лауреат Фрэнк Вильчек в подкасте Стива Строгатца обсуждает с ним фундаментальные характеристики времени.

Время кажется нам линейным: мы помним прошлое, переживаем настоящее и прогнозируем будущее, последовательно переходя от одного момента к другому. Но почему это именно так, и может ли время в конечном итоге быть своего рода иллюзией? В этом эпизоде лауреат Нобелевской премии физик Фрэнк Вильчек беседует с ведущим Стивеном Строгатцем о многочисленных «стрелах» времени и о том, почему большинство из них кажутся необратимыми, о сути того, что такое часы, как Эйнштейн изменил наше определение времени, и о неожиданной связи между временем и нашими представлениями о том, что же такое темная материя.

Читать далее
Всего голосов 12: ↑9 и ↓3 +6
Комментарии 63

«Физика для программистов» — как физтехи применяют её в приложениях. Бросок объекта под углом к горизонту

Уровень сложности Простой
Время на прочтение 4 мин
Количество просмотров 7K

Данная статья входит в цикл, освещающий задачи на моделирование физических процессов на факультете МТФИ ВШПИ. Мы написали приложение на Flutter и сайт на React для моделирования броска, расскажем о нашем опыте в этой статье.

Читать далее
Всего голосов 19: ↑18 и ↓1 +17
Комментарии 13

В поисках гравастаров

Время на прочтение 11 мин
Количество просмотров 5.9K

В ноябре 2023 года я опубликовал в этом блоге статью «Информационный парадокс чёрных дыр теоретически разрешим на квантовом компьютере», которая получила сравнительно невысокую оценку +18, но собрала интереснейшую дискуссию (60 комментариев). Мне особенно понравился вклад уважаемого Михаила Рашковецкого @MishaRash, который вскоре подписался на мой блог.

Суть моей статьи заключалась в том, что мы не вполне понимаем, как может выглядеть вблизи горизонт событий чёрной дыры. На Хабре также публиковались статьи с рассуждениями о том, каковы механизмы образования хокинговского излучения (перевод @Shkaff автор оригинала — Сабина Хоссенфельдер) и не является ли чёрная дыра квантовым объектом (перевод @SLY_G автор оригинала — Пол Саттер). Тем интереснее, что трактовка чёрной дыры как сверхплотного остатка звезды, сколлапсировавшего под действием гравитации далеко не единственная. Ниже мы рассмотрим некоторые крайне экзотические гипотезы о природе чёрных дыр, и в особенности остановимся на свойствах гипотетических гравастаров — гравитационных вакуумных звёзд.

Читать далее
Всего голосов 36: ↑31 и ↓5 +26
Комментарии 27

Эффект Ганна

Уровень сложности Средний
Время на прочтение 8 мин
Количество просмотров 11K
Картинка Benzoix, Freepik

Среди физических эффектов особняком стоит один весьма интересный феномен, который получил название эффекта Ганна, по имени английского физика Джона Ганна, открывшего его в 1963 году…

Суть его заключается в том, что если к однородному образцу из специального материала с имеющимися электрическими контактами приложить электрическое поле, величина которого превышает некоторое пороговое значение (эффект наблюдался первооткрывателем на кристаллах арсенида галлия и фосфида индия; для первого напряжённость электрического поля должна составлять 3 кВ/см, а для второго — 6 кВ/см), то во внешней электрической цепи начинают наблюдаться колебания тока. Причём было обнаружено, что период этих колебаний примерно равен времени полёта электронов от катода к аноду, а частота колебаний была достаточно большой и находилась в области СВЧ-диапазона: $Т_{0}\approx L/u_{g}$, где: $L$ — длина экземпляра; $u_{g}$ — скорость дрейфа электронов.
Читать дальше →
Всего голосов 73: ↑72 и ↓1 +71
Комментарии 2

Может ли тёмная материя состоять из гравитонов?

Уровень сложности Средний
Время на прочтение 11 мин
Количество просмотров 10K

Одно из самых загадочных наблюдений, связанных со Вселенной, заключается в том, что в ней недостаточно материи — по крайней мере, той, о которой мы знаем, — чтобы объяснить то, что мы видим. В масштабах Солнечной системы общая теория относительности и наблюдаемые нами массы прекрасно справляются с этой задачей. Но в более крупных масштабах вращение отдельных галактик указывает на наличие в них большей массы, чем мы можем увидеть. Галактики в скоплениях движутся слишком быстро, а рентгеновские лучи показывают недостаточное количество обычной материи. Даже в космических масштабах должна присутствовать дополнительная масса, чтобы объяснить гравитационное линзирование, космическую паутину и неоднородность оставшегося после Большого взрыва свечения.

Хотя в подобных случаях мы обычно придумываем какую-нибудь новую частицу, одна интригующая идея относится исключительно к гравитации: может ли тёмная материя состоять только из гравитонов? В конце концов, другие известные взаимодействия во Вселенной — электромагнитные, сильные и слабые ядерные — по своей природе являются квантовыми, и их работа обеспечивается частицами, которые мы обнаружили. Хотя мы не уверены, что гравитация действительно является квантовой по своей природе, и мы никогда не обнаруживали гипотетический гравитон напрямую, возможно, было бы логично, если бы частица, переносящая гравитационное взаимодействие, заодно отвечала за то, что мы воспринимаем как тёмную материю.

Так может ли тёмная материя состоять из гравитонов? Могут ли гравитоны составлять хотя бы часть, а возможно, и всю тёмную материю? Давайте разбираться.

Читать далее
Всего голосов 24: ↑22 и ↓2 +20
Комментарии 12

Самое понятное объяснение Специальной теории относительности

Уровень сложности Средний
Время на прочтение 13 мин
Количество просмотров 89K

Специальная теория относительности - удивительная теория, которая опровергла многие представления о мире, в которых человечество не сомневалось всю историю своего существования.

Многие слышали про волшебства вроде замедления времени, сокращения длины, относительности одновременности, парадокса близнецов и т.д., но мало кто понимает почему так происходит. 

В этой статье я хочу наглядно показать, что все это проще, чем кажется на первый взгляд.

Для иллюстраций я написал интерактивный визуализатор СТО, работающий в браузере. Ссылка на него и исходники проекта в конце статьи.

Читать далее
Всего голосов 378: ↑378 и ↓0 +378
Комментарии 387

«Физика для программистов» — как физтехи применяют её в приложениях. Маятники

Уровень сложности Простой
Время на прочтение 8 мин
Количество просмотров 1.4K

Данная статья входит в цикл, освещающий задачи на моделирование физических процессов на факультете МТФИ ВШПИ. В этой части речь пойдёт про задачу моделирования поведения маятника: коротко разберём теорию, которая лежит в основе модели, немного подумаем над архитектурой и напишем небольшое приложение на связке Python + Tkinter. Реализация будет поддерживать исследование различных маятников с помощью самописных динамических графиков, в которые пользователь может ввести собственные формулы.

Читать далее
Всего голосов 5: ↑5 и ↓0 +5
Комментарии 3

Вклад авторов