физика

Сегодня на баше:

С ВиО известного всем сайта.

xxx: Здравствуйте. Возможно ли пересечение параллельных прямых в пространстве?
Лучший ответ: Да, разумеется. Представим, что две прямые — два световых луча. Они не должны пересекаться, но на самом деле рано или поздно они притянутся к друг другу гравитационными силами и интерферируют друг с дружкой. Так и скажи учительнице.

Однажды на досуге я занимался вопросом о том, каким будет гравитационное взаимодействие двух световых лучей в общей теории относительности. Расчеты показали, что два луча, направленных параллельно в одну сторону, сближаться не будут. Расстояние между ними не меняется. А вот противонаправленные лучи не могут быть всюду параллельными, видимо, они притягиваются.

Я уже как-то писал, что главный инструмент физика-теоретика — это ручка. Объясняя что-либо, с ее помощью физик-теоретик способен за 20 минут полностью покрыть страницу А4 непонятными символами:

Смотрите также:
Рутина 2
Рутина
Задача

Выпустил новую версию движка S2. Среди изменений, помимо испрвлений небольших ошибок, быстрый поиск по заголовкам. Пока пользователь набирает поисковую фразу, ему можно показывать подсказки.

Другое важное изменение — выпуск нового расширения s2_latex для вставки математических формул. С ним на S2 можно легко делать сайты и блоги с кучей формул.

Причем сделал я его не просто так. На нем работает блог о теоретической физике. Мы с коллегами по учебе пишем туда о теоретической физике и связанных вещах. Теперь я публикую там заметки, которые были бы здесь явно не к месту.

В комментариях к «Апгрейду обезьяны» завязалась дискуссия об использовании в качестве топлива водорода, а не нефтепродуктов, которая в итоге пришла к вечным двигателям. Я думаю, обсуждение этого вопроса будет интересно многим.

Читайте о вечном двигателе, законе сохранения энергии и границах познания.

Тема вчерашней лекции по философии (не путать с семинарами!) называлась «Философия космологии». Один из фрагментов — разговор о падении тела на черную дыру. Вместо пересказа я процитирую википедию:

В некоторый момент собственного времени тело пересечёт горизонт событий. С точки зрения наблюдателя, падающего вместе с телом, этот момент ничем не выделен, однако возврата теперь нет.

…

Рассмотрим теперь процесс падения тела в чёрную дыру с точки зрения удалённого наблюдателя. […] Будет казаться, что тело — в чрезвычайно сплющенном виде — будет замедляться, приближаясь к горизонту событий и, в конце концов, практически остановится.

После этого лектор задал вопрос для размышлений на досуге: «Не означает ли различие наблюдений (первый увидит, как тело упадет к центру черной дыры, второй, что оно остановится у горизонта событий), что для этих наблюдателей различаются реальности?».

Философы — они такие философы :)

На самом деле, чтобы выяснить, как соотносятся реальность и наблюдатель, совсем не обязательно привлекать теорию относительности или падать в черную дыру. Я воспользуюсь иллюстрацией Фейнмана из обсуждения философов и теории относительности. Представьте, что вы разговариваете с каким-то человеком, а я сижу позади него. Вы видите лицо человека, а я — его затылок. Не означает ли это, что для нас с вами различается реальности?

Вообще-то, ответ на эти вопросы будет зависеть от того, что понимать под реальностью, но прикол в том, что оба ответа должны совпадать. Замечание о том, что с точки зрения удаленного наблюдателя падение в черную дыру будет бесконечно долгим, а с точки зрения сопутствующего наблюдателя закончится достаточно быстро, отнюдь не глубже заключения, что человек сзади выглядит не так, как спереди.

В своей научно-популярной статье про суперсимметрию я рассчитывал на то, что читатели не забыли школьную математику и физику. Таких читателей, конечно, меньшинство.

Тем временем Русский репортер опубликовал интервью с несколькими теоретиками из ОИЯИ. Среди них оба моих научных руководителя (нынешний, Дмитрий Игоревич Казаков, на обложке). Разговор о коллайдере, о мире с точки зрения физика-теоретика и о других вещах идет на понятном для всех языке.

Недавно я опубликовал на Хабрахабре свою научно-популярную статью о современной теоретической физике высоких энергий и о суперсимметрии как примере одной из теорий. Пользуясь случаем, благодарю Алика Кирилловича за приглашение на Хабрахабр и за помощь в адаптации статьи.

Так как не все зарегистрированы на хабре, я эту статью опубликовал и здесь.

В статье «Что такое суперсимметрия?» я рассказал о теориях, лежащих в основе современной физики элементарных частиц, об их достоинствах и недостатках, о суперсимметрии, о том, что ее собираются искать на большом адронном коллайдере. Также упоминается темная материя и темная энергия, бозон Хиггса. Интересно, одним словом :)

Кстати, раз уж зашла речь, поделюсь своими мыслями о популяризации науки. Задача популяризации физики непроста. Ведь в основе любой физической теории лежит математический аппарат и набор уравнений, из которых выводятся следствия. В популярном изложении приходится опускать математические подробности. В результате следствия как будто берутся «из воздуха», что оставляет чувство неудовлетворенности у некоторых читателей. Несмотря на это, популяризация науки необходима, причем не только для повышения интереса (в том числе у сегодняшних школьников — завтрашних студентов), но и потому, что современная физическая картина мира обладает своей красотой и очарованием.

Я защитил диплом, ура. Тема — включение масс нейтрино в суперсимметричные модели и исследование связанных с этим эффектов. В тексте диплома (PDF, 1 МБ) куча формул и много непонятных слов.

В комментариях к одной старой заметке написали следующее:

Универсальная мера всех форм взаимодействия материи?

Это, видимо, пытались найти ответ на вопрос, не нашли и задали его в комментариях. Так вот, я хочу рассказать о своем отношении к таким вопросам.

Я их ненавижу. Это вопрос договоренности и определений. Ответ на него не сообщает о природе ничего. Действительно, только человеку приходит в голову мерить что-нибудь. Да еще и требовать от меры универсальности.

Моих знаний физики достаточно, чтобы предположить, что правильный ответ — это энергия. Но я не могу гарантировать правильность ответа. Потому что придет кто-то еще и скажет, что правильный ответ — это импульс. Или поток энергии. Или тензор энергии-импульса. Или какая-то хрень, про которую я вообще не слышал. Самое плохое в том, что с этим не поспоришь.

Совершенно по-другому обстоят дела с задачами. Например, в поле тяжести Земли тела падают вертикально вниз. Можно спросить: а как будет двигаться заряженное тело, если добавить еще и магнитное поле? Это хороший вопрос. И прелесть физики в том, что выкладки на бумаге могут дать ответ. И если вдруг появляется человек, оспаривающий результат, в крайнем случае можно провести эксперимент и доказать несогласному его неправоту.

Ни один человек, хоть как-то связанный с наукой, никогда не будет тратить время на размышление о том, какова же универсальная мера всех форм взаимодействия материи. Такой вопрос можно встретить только в глупом школьном учебнике.

На Вебпланете появилась статья «Про трехмерку настоящую и ненастоящую». Неплохая научно-популярная статья, что для Вебпланеты весьма нехарактерно. Я прочитал с интересом.

На втором курсе у нас была лабораторная работа, посвященная голографии. Правда, я делал другую работу, а эту делали мои коллеги по учебе. Что ж, работа по настройке установки легла на их плечи, а я пришел посмотреть на результат. Результат действительно впечатляет:

Ководство, параграф 56:

Сделать графические заголовки и врезки может даже человек с коэффициентом интеллекта, равным комнатной температуре.

Вопрос для тех, кто не видит ошибок в этом предложении: как изменится смысл, если измерять температуру не в градусах Цельсия, а в градусах Фаренгейта? А в кельвинах?

Начинающие изучать физику школьники знают, что нельзя сравнивать величины, имеющие разные единицы измерения.

Из какого-то учебника по элементарной физике:

По мере открытия всё новых и новых частиц выяснилось, что существующих характеристик (квантовых чисел) недостаточно, чтобы их различать. В связи с этим были введены дополнительные квантовые числа. Соответственно были установлены и новые законы сохранения, выражающие ту или иную симметрию. Были обнаружены и нарушения этих законов, которые, как всегда, привели к еще более глубокому пониманию природы.

Совершенно бестолковое описание. Такая-то величина сохраняется? Хорошо. Ой, не сохраняется? Еще лучше, мы глубже поняли природу!

В своей последней статье я упоминал LHC. Многие знают, что этот ускоритель запустят 10 сентября. Давайте я расскажу что-нибудь еще. Благо нам в ОИЯИ про LHC поведали достаточно.

Как написано в Википедии,

Некоторые специалисты и представители общественности высказывают опасения, что имеется отличная от нуля вероятность выхода проводимых в коллайдере экспериментов из-под контроля и развития цепной реакции, которая при определённых условиях теоретически может уничтожить всю планету. Точка зрения сторонников катастрофических сценариев, связанных с работой LHC, изложена на отдельном сайте.[4] Из-за подобных настроений LHC иногда расшифровывают как Last Hadron Collider (Последний Адронный Коллайдер).

Разумеется, такие опасения, в общем-то, безосновательны. А вот расшифровка «Last Hadron Collider», возможно, смысла не лишена. Дело в том, что если на LHC будет найдена «новая физика» (это такой профессиональный жаргон), то для более подробного исследования этой самой физики ученые думают сооружать ILC, или международный линейный коллайдер, в котором будут разгоняться электроны (напомню, что в LHC будут сталкиваться протоны).

Так вот, во-первых, «новую физику» на LHC могут и не найти; тогда физики не смогут обосновать налогоплательщикам необходимость постройки нового ускорителя. Во-вторых, стоимость, сложность, время постройки и длительность работы ILC будет как минимум такого же порядка, что и у LHC. Следующий после ILC ускоритель (опять адронный коллайдер) должен работать при еще больших энергиях и должен быть на порядок сложнее. В общем, перспективы построения такого коллайдера не совсем ясны.

Вот вам и Last Hadron Collider.

Приступил непосредственно к написанию своего бакалаврского диплома (за полтора месяца до сдачи, да). Начало получилось многообещающим:

Физика элементарных частиц — одна из немногих областей человеческого знания, где удалось проникнуть глубже всего в тайны материи и объяснить ее поведение. До сих пор сокращение числа законов, описывающих мир, было одной из основных тенденций при построении научных теорий. При этом главной целью всегда оставалось и остается построение Всеобщей теории всего, которая бы объединила все знания человечества о природе, и из которой можно было бы вывести (хотя бы в принципе) все законы, как частные случаи такой теории.

Если вам интересно, какие проблемы XXI века уже поставлены перед физиками, прочитайте статью «Темная Вселенная. Сюрприз космологии к 100-летию открытия Эйнштейна» из журнала «Наука и жизнь».

Есть известная школьная задача. Между двумя точками на поверхности Земли прорыт прямой тоннель. Через какое время тело, отпущенное в одной из точек и движущееся по тоннелю без трения, окажется в другой точке? В предположении однородности и шарообразности Земли ответ (42 минуты) не зависит от длины тоннеля.

А теперь усложним задачу: по какой кривой нужно прорыть тоннель между двумя заданными точками на поверхности Земли, чтобы время движения тела по нему было бы наименьшим?

Смотрите также:
Рутина 3
Рутина 2
Рутина

В эту летнюю сессию мы сдаем государственный экзамен по физике. Как и другие экзамены, он состоит из двух частей: письменной и устной. Вчера был письменный экзамен, а сегодня проходил разбор задач.

Одна из них была такой. Кусочек льда, имеющий форму параллелепипеда размером 10×10×8 сантиметров, плавает в воде с температурой 20 °C. Через 20 минут он переворачивается на 90°. Оценить, через какое время перевернется айсберг размером 500×500×300 метров, если температура моря составляет 5 °C.

Сегодня я был поражен тем, какую работу проделали составители, придумавшие эту задачу. Они взяли кусок льда указанных выше размеров и наблюдали за тем, как он будет таять; проверили, что параллелепипед, тая, примерно сохраняет свою форму; измерили время, через которое этот кусочек переворачивается. Всё это засняли, смонтировали в двухминутный ролик и сегодня показали его нам. С ноутбуком и проектором, как полагается.

Я был поражен, причем весьма приятно. Просто бессмысленно сравнивать с «трудолюбием» и «старательностью» преподавателей физфака Молдавского государственного университета (о которых я писал в заметке об олимпиадах). В общем, мегареспект вам, чуваки!

Еще несколько фактов об экзамене. В одном из вариантов была забавная опечатка: «ядерный ректор».

Для интересующихся замечу, что все задачи я решил правильно, только в одной из них ошибся при переводе времени из минут в года.

Физика в вопросах и ответах. На этом ресурсе вы найдете достаточно большой список вопросов и ответов. В основном, по физике. Но есть вопросы и их других областей. Большинство вопросов качественные, ответы написаны так, что в них легко разберется школьник.

Интересно и познавательно, почитайте. Например:

Что такое «шаровая молния»? Кто придумал Интернет? Почему человек не падает с велосипеда? Есть ли у Вселенной край? Не предвидят ли ученые падения какой-либо кометы на Землю?

Сегодня были в Объединенном институте ядерных исследований в Дубне, на экскурсии. Мы зашли на территорию, и нам сказали, что с фотоаппаратами, вообще-то, туда проходить нельзя. Некоторое время я потратил на размышления, что же мне делать со своим фотоаппаратом, так как была отличная от нуля вероятность, что на выходе будут проверять сумки. В итоге сумки не проверяли.

На самом деле, я о другом. Перед нами выступал какой-то теоретик. Точнее, перед нами выступало много теоретиков, но один из них заявил, что 90% населения Земли безразлично, существует ли бозон Хиггса, или нет, и что его открытие (оно, как ожидается, будет сделано на LHC — большом адронном коллайдере, запуск которого намечен на ноябрь 2007 года) для них не будет означать ровным счетом ничего. Я думаю, что 90% — это слишком оптимистическая оценка. Вот если заменить 90% на 99,9%, то это адекватнее опишет интерес людей к науке, и, в частности, к физике (пища для размышлений: раз и два).

Все науки можно разделить на две группы — на физику и коллекционирование марок.
Эрнест Резерфорд.

Об отношении физиков к математическим строгостям очень хорошо написано во вступлении к книге «Квантовая механика и интегралы по траекториям» Р. Фейнмана и А. Хибса:

В книге Фейнмана и Хибса не дано строгого определения интеграла по траекториям; он вводится чисто интуитивно как предел соответствующего многократного интеграла (заметим, что введение комплексной единицы существенно усложняет строгое обоснование такого предельного перехода). Впрочем, для физика это в большинстве случаев не очень важно; ему нужна лишь уверенность, что строгое доказательство может быть получено.

Я понял, чем отличается общая физика от теоретической. В общей физике разлагают в ряд Тейлора до первого члена, а в теоретической — до второго.

Добавлено: В теоретической физике, в отличие от общей физики, в ответ не надо подставлять числа.

Советую почитать Десять историй о математиках и физиках. Автор в популярной форме рассказывает о различиях между физикой и математикой, касается истории развития квантовой механики и доказательства теоремы Ферма, а так же рассматривает другие интересные вопросы.

Весьма познавательно, рекомендуется всем.

На моем любимом форуме по физике прочитал сообщение. Цитата:

Так известны почти невероятные случаи, когда люди принимали радиопередачи от ближайших радиостанций непосредственно без приемников. Слышат в голове радиопередачу и выключить не могут.
Объяснение этому очень прозаическое. Этим людям ставили металлические пломбы (или амальгаму), которые образовывали с тканью зуба выпрямляющий контакт. Если зуб остается живым, т.е. нерв не убивается, и пломба от него недалеко, то продетектированный радиосигнал возбуждает нервное окончание, а мозг может спутать это возбуждение с возбуждением слухового нерва. Слышится ближайшая самая мощная АМ радиостанция, как правило в диапазоне ДВ.

Я бы не хотел постоянно слушать радио, да еще и из диаппазона ДВ.

Во время одной из пресс-конференций, проходившей в Америке и посвященной получению на ускорителе кварк-глюонной плазмы, один журналист спросил: «А что, если со времени рождения Вселенная перешла в наблюдаемое нами состояние, но это состояние промежуточное, а не устойчивое. Вдруг ваши опыты приведут к зарождению более устойчивого состояния, которое мгновенно распространится и полностью разрушит нашу Вселенную?» После пресс-конференции руководитель проекта распорядился создать специальную комиссию для рассмотрения данного вопроса. Комиссия проработала и сделала заключение, что, вообще говоря, такая ситуация возможна.

Однако эксперименты по получению кварк-глюонной плазмы продолжаются…