Как стать автором
Обновить
158.01

Физика

Наука об окружающем нас мире

Сначала показывать
Порог рейтинга
Уровень сложности

Можно ли извлечь энергию из гравитационных волн?

Время на прочтение 8 мин
Количество просмотров 5.8K

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 9: ↑8 и ↓1 +7
Комментарии 29

Новости

Импульсный (Пере)Магничиватель для неодима

Уровень сложности Средний
Время на прочтение 5 мин
Количество просмотров 11K

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

Читать далее
Всего голосов 84: ↑84 и ↓0 +84
Комментарии 89

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

Уровень сложности Средний
Время на прочтение 37 мин
Количество просмотров 2.8K

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 27: ↑25 и ↓2 +23
Комментарии 57

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

Время на прочтение 28 мин
Количество просмотров 29K

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 164

Истории

Аномальное смещение перигелиев без тензоров

Уровень сложности Средний
Время на прочтение 1 мин
Количество просмотров 1.8K

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 4.4K

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

Какова природа времени?

Уровень сложности Простой
Время на прочтение 15 мин
Количество просмотров 16K

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 6.8K

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 5.6K

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 70: ↑69 и ↓1 +68
Комментарии 2

Может ли тёмная материя состоять из гравитонов?

Уровень сложности Средний
Время на прочтение 11 мин
Количество просмотров 9.7K

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 82K

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 351: ↑351 и ↓0 +351
Комментарии 378

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

Уровень сложности Простой
Время на прочтение 8 мин
Количество просмотров 1.3K

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

Ближайшие события

Московский туристический хакатон
Дата 23 марта – 7 апреля
Место
Москва Онлайн

Квантовая информация и законы сохранения. Энтропия фон Неймана как мера квантовой запутанности

Уровень сложности Средний
Время на прочтение 25 мин
Количество просмотров 9.3K

Когда речь заходит о законах сохранения, первым на ум приходит закон сохранения энергии. Менее известны законы сохранения заряда, импульса, момента импульса и чётности. Но что такое закон сохранения информации, зачастую не могут понятно объяснить даже сами физики. О нём мало пишут в научно-популярной литературе, потому что тема запутанная и нагружена математикой. А потом популяризаторов заводят в тупик, когда спрашивают, почему информация должна сохранятся в чёрных дырах или при квантовом измерении. Рассказать об этом не на математическом, а на естественном языке практически невозможно, но я всё же попробую, используя понятийный аппарат квантовой механики и аналогии с классической информацией. Мы выясним, что такое квантовая информация, сохраняется ли она при любых операциях с частицами, или есть исключения, которые приводят к потере информации, и как это связано с фундаментальной симметрией физических процессов.

Читать далее
Всего голосов 17: ↑16 и ↓1 +15
Комментарии 24

Что такое инерциальный управляемый термоядерный синтез

Уровень сложности Простой
Время на прочтение 7 мин
Количество просмотров 6.6K

Термоядерный синтез — это природное явление, которое обеспечивает нашу планету большей частью энергии, генерируемой за миллионы километров в центре нашего Солнца.

Здесь, на Земле, учёные пытаются воспроизвести горячие и плотные условия, которые приводят к термоядерному синтезу. В центре звезды гравитационное давление и высокие температуры — около 200 миллионов градусов — приводят в движение и сжимают атомы достаточно близко друг к другу, чтобы их ядра соединились в процессе синтеза и выработали избыточную энергию.

Читать далее
Всего голосов 16: ↑13 и ↓3 +10
Комментарии 19

Как решить вопрос памяти и не грустить

Уровень сложности Средний
Время на прочтение 9 мин
Количество просмотров 1.9K

Моя мама ходит каждый год на кладбище к родителям, как на работу - благо что сама уже пенсионерка и есть свободное время. Участок прополоть, оградку подкрасить, и потом пожаловаться мне, что портрет уже совсем не видно и везде ржавые разводы. Были попытки и меня приобщить к этому богоугодному делу, но я решил подойти к вопросу основательно: изучить сначала все основные материалы для памятников, а уж потом заказать новый. Возиться со старым вместо того, чтобы вспоминать дедушку с бабушкой, у молодого парня вроде меня нет никакого желания, вы уж простите.

Разные виды материалов — логично же — по-разному подвержены внешним воздействиям и требуют различного ухода для поддержания надлежащего внешнего вида. Без тряпки от пыли не обойдёшься нигде, но в остальном есть большая разница. Так, например, мрамор очень требователен к температурному и влажностному режиму, в то время как гранит отличается наибольшей стойкостью к атмосферным осадкам и перепадам температур.

Рассмотрим достоинства и недостатки всех материалов, а не только тех, к коим можно добавлять приставки “супер” и “нано”. Быть может, из расчёта за год службы будет дешевле заказывать каждые 2–3 года новый деревянный памятник, а не тратить всю зарплату на гранит? Посмотрим.

Читать далее
Всего голосов 15: ↑9 и ↓6 +3
Комментарии 23

Инструмент подбора оттенков для покраски миниатюр. Часть 1: теория

Уровень сложности Простой
Время на прочтение 18 мин
Количество просмотров 2.1K

Эта короткая статья посвящена приблизительному описанию того, что происходит в моём инструменте для смешивания красок.

Инструмент предназначен для виртуального смешения красок, он содержит солвер, генерирующий рецепты для создания цвета из имеющихся красок. Инструмент поставляется с замеренными мной данными для красок Kimera. Он написан на Python 3; в репозитории есть все исходники, и если у вас есть дистрибутив Python, то его можно просто запустить. Также в репозитории есть исполняемый файл Windows, созданный при помощи PyInstaller (см. раздел Releases справа). Ещё я добавил версию для Mac; это файл .dmg и в нём что-то есть, а если нажать на него, инструмент запустится, так что, кажется, всё работает. Но, честно говоря, я редко пользуюсь Mac, поэтому мне сложно сказать, есть ли там всё нужное, или требуется что-то ещё...

Вы можете просто скачать инструмент и экспериментировать с ним. Развлекайтесь, надеюсь, он покажется вам хоть немного полезным.

Ниже представлено более-менее полное описание его работы (и условия, при которых он не работает).

Читать далее
Всего голосов 20: ↑20 и ↓0 +20
Комментарии 4

Хроники вещества: симметрия, кристаллы и дальний порядок

Уровень сложности Средний
Время на прочтение 12 мин
Количество просмотров 2K

В этом посте мы поговорим о симметрии в нашем повседневном мире и на
уровне отдельных атомов. Эти знания помогут нам заглянуть в мир
кристаллов (и даже квазикристаллов!). Здесь будут картинки, анимашки и
немного школьной математики.

Читать далее
Всего голосов 13: ↑13 и ↓0 +13
Комментарии 11

Грандиозный парадокс, существующий в сердце каждой чёрной дыры

Уровень сложности Средний
Время на прочтение 11 мин
Количество просмотров 25K

Когда что-то падает в чёрную дыру, куда оно девается и выйдет ли когда-нибудь обратно? Согласно общей теории относительности Эйнштейна, ответы на эти вопросы просты: как только что-либо физическое — материя, антиматерия, излучение и т. д. — пересекает горизонт событий, оно исчезает. Оно может добавить чёрной дыре массу, электрический заряд и угловой момент, но не более того. Она стремительно движется к центральной сингулярности и в конце концов попадает в неё, и больше никогда не вырвется наружу.

Но наша Вселенная управляется не только ОТО, но и квантовой физикой. Согласно нашему лучшему пониманию квантовой реальности, необходимо учитывать гораздо больше. Во-первых, у исходных ингредиентов чёрной дыры существуют свои квантовые свойства: барионное число, лептонное число, цветовой заряд, спин, номер семейства лептонов, слабый изоспин и гиперзаряд и т. д.. Во-вторых, сама ткань пространства-времени, в которой находится чёрная дыра, является квантовой по своей природе. Благодаря этим квантовым свойствам чёрные дыры не остаются статичными, а скорее испаряются со временем, испуская при этом излучение Хокинга (и, возможно, даже что-то ещё).

Читать далее
Всего голосов 29: ↑27 и ↓2 +25
Комментарии 44

Моя квантовая Вселенная

Время на прочтение 6 мин
Количество просмотров 4.9K

Некогда, лет девять тому назад, я проникался тайнами квантовой механики, такими как принцип неопределённости и квантовая запутанность. И, со временем, сообразил: если всё, что у частиц есть, это их волновая функция (а не конкретный набор параметров), и волновая функция зависит от наблюдателя, то и физические процессы происходят не вообще, а относительно наблюдателя.

Посмотрим, что получится
Всего голосов 13: ↑6 и ↓7 -1
Комментарии 19

Вклад авторов