Архив рубрики "Физика"

Квантовое самоубийство и квантовое бессмертие

квантовый суицид и бессмертие В двадцатом веке стало известно, что существует субъективное расщепление реальности в мультиверсе. Его пример был предложен Максом Тегмарком под названием «квантовое бессмертие». Эксперимент проходит так. Человек садится перед ружьем, которое направлено в его голову. Это необычное ружье; оно подсоединено к механизму, который измеряет спин квантовой частицы. Каждый раз, когда дергают спусковой механизм, измеряется спин квантовой частицы, или кварка. В зависимости от результата измерения оружие либо выстреливает, либо нет. Если квантовая частица при измерении имела спин, вращающийся по часовой стрелке, оружие выстреливает. Если кварк двигался против часовой стрелки, выстрела не будет. Тогда произойдет только щелчок.

Нервничая, человек вздыхает и дергает спусковой механизм. Оружие лишь щелкает. Он тянет спусковой механизм снова. Щелкает. И снова щелкает. Человек продолжает нажимать спусковой механизм снова и снова с тем же самым результатом: оружие не выстреливает. Хотя все функционирует должным образом и ружье заряжено, независимо от того, сколько раз участник эксперимента активирует спусковой механизм, оружие никогда его не ранит. Этот процесс будет продолжаться вечно, а результат — повторяться сколько угодно раз.

Возвратитесь на время к началу эксперимента. Человек нажимает на спусковой механизм в первый раз, и измерение показывает, что кварк вращается по часовой стрелке. Огонь от выстрела. Человек мертв.

Но подождите! Человек уже тянул спусковой механизм первый раз, и бесконечное количество раз после того! И мы уже знаем, что оружие не стреляло. Как человек может быть мертв? Человек не осознает, но он одновременно жив и мертв. Каждый раз, когда он нажимает на спусковой механизм, вселенная дробится на две. Она продолжает разделяться снова и снова каждый раз, когда активируют спусковой механизм.

Этот мысленный эксперимент называется квантовым суицидом. Он был впервые изложен теоретиком из Принстонского Университета Максом Тегмарком в 1997. Ученый утверждает, что экспериментатор, играющий в русскую рулетку при помощи квантового револьвера, будет всегда оставаться жив. В то же время сторонний наблюдатель с высокой вероятностью зарегистрирует смерть экспериментатора. Хотя Макс Тегмарк абсолютно не сомневался в верности мультиверсного объяснения, эксперимент он не проводил. «Со мной-то все будет в порядке», — сказал он в одном интервью. «А вот моя жена Анжелика останется вдовой».
Мысленный эксперимент никогда не выходил за рамки воображения, не проводился в действительности. Квантовый уровень – мельчайший уровень материи, который удалось обнаружить во вселенной. Материя на этом уровне бесконечно мала, и фактически невозможно изучить ее, используя традиционные методы научного исследования.

Вместо использования научного метода — исследования эмпирических свидетельств — для изучения квантового уровня физики должны использовать мысленные эксперименты. Хотя эти эксперименты выполняются только гипотетически, они подтверждаются данными и используются в квантовой физике.

С тех пор как наука стала изучать квантовый уровень, появилось больше вопросов, чем ответов. Поведение квантовых частиц беспорядочно, и наше понимание вероятности становится сомнительным. Например, для фотонов было показано, что их можно рассматривать и как частицы, и как электромагнитные волны (согласно корпускулярно-волновому дуализму). При этом необходимо помнить, что когда мы исследуем квантовый мир, мы — сторонние наблюдатели по отношению к знанию, которое он содержит.

Несколько ученых полагают, что дальнейшее исследование в квантовых системах обнаружит взаимосвязи и закономерности в пределах того, что мы в настоящее время видим как хаос, сообщает science.howstuffworks. Но возможно ли, что квантовые системы не могут быть поняты в пределах традиционных моделей науки?

Popularity: 10%

Добавлено в категорию: Физика

До «второй Земли» всего 20 световых лет

19 October 2007 | Автор: Dilemma | Теги: , , , ,

2nd Earth Как и Земля, планета Gliese 581C кружится вокруг солнца, но в созвездии Весов, и более холодного, чем наше. Фотография сделана из Европейской Южной Обсерватории.

Стоило ученым обнаружить теплую скалистую «вторую Землю», вращающуюся вокруг звезды, как резко возросли надежды на то, что мы не одни во Вселенной.

Из когда-либо открытых планет эта больше всего похожа на нашу! Ученые предполагают, что имеющиеся на ней условия отлично подходят для существования на ней воды в жидком состоянии, необходимой для зарождения жизни. Исследователи обнаружили, что планета обращается вокруг одной из самых близких к Земле звезд, холодного красного карлика, названного Gliese 581, в 20 световых годах в созвездии Весов.

Астрономические расчеты, изучение орбиты планеты помогли определить, что ее масса в полтора раза больше массы Земли, а год равен всего лишь 13 дням. Орбита этой планеты проходит в 14 раз ближе к ее звезде, чем Земля к солнцу. Но Gliese 581 разогрета только до 3000 C, половины температуры нашего собственного солнца. Это создает пригодные для жизни условия на планете: средняя температура поверхности колеблется в промежутке от 0 до 40 C. Исследователи утверждают, что планета должна иметь атмосферу. Открытие было результатом трехлетних поисков пригодных для жизни планет Европейской Южной Обсерваторией в Ла Silla в Чили.

«Мы не удивимся, если на этой планете есть жизнь», — сказал Стефан Удри, астроном, участник проекта в Женевской Обсерватории в Швейцарии.

Два года назад та же самая команда обнаружила гигантскую планету, напоминающую Нептун, вращающуюся вокруг Gliese 581. Более тщательное исследование привело к открытию последней планеты значительных размеров, ставшей третьей, проходящей всю орбиту вокруг звезды за 84 дня. Планеты были названы по имени их солнца, а самая похожая на Землю известна теперь как Gliese 581С. Она была обнаружена в рамках поисков пригодной для жизни планеты, сообщает guardian.co.uk.

Popularity: 7%

Добавлено в категорию: Физика

Квантовый криптограф против хакеров

передача квантового ключа Это устройство должно использоваться для предотвращения взлома данных или их случайного искажения во время выборов в Швейцарии. Но некоторые избирательные эксперты по технологиям предупреждают, что этот новый подход не исключает наиболее уязвимые аспекты выборов.

Федеральные выборы пройдут в Женеве 21 октября 2007. Передача результатов от центра ввода, где голоса с бумаги переносятся в компьютеры, к главному хранилищу данных правительства государства в Женеве будет защищена при помощи квантовой связи.
Канцлер Роберт Хенслер говорит, что предпринимаемые действия имеют целью получить гарантию, что данные не были искажены в промежутке между входом и хранением.

Новое устройство использует законы квантовой механики для генерирования ключа шифрования — секретных последовательностей нулей и единиц — таким способом, что хакер не может перехватить его без обнаружения. Этот ключ может применяться в целях борьбы с утечкой информации и для расшифровки данных при получении адресатом.

Для того чтобы произвести квантовый ключ, одна сторона посылает получателю по оптическому волокну последовательность случайным образом сгенерированных фотонов. Каждый ключевой фотон поляризован в одном из двух направлений, чтобы закодировать 0 или 1. Некоторый поднабор этих квантовых частиц используется как ключ шифрования. Если взломщик перехватывает любую часть ключа, то по законам квантовой механики неизбежно нарушится поляризация фотонов.Квантовый криптограф впервые был создан в 1984, но потребовались старания десятков исследователей, чтобы выпустить какой-либо продукт на основе открытия на рынок. Спроектировать оборудование, необходимое для создания, управления и обнаружения отдельных фотонов было не так-то просто. Трудно было на практике продемонстрировать теоретически безупречную безопасность данных.

Руководства трех компаний: BBN Технологии Бостона, США; MagiQ Нью-Йорка, США; ID Quantique Женевы, Швейцарии первыми испытали изобретение. Эти компании используют пробные квантовые криптографы для работы с клиентами, включая банки и другие финансовые учреждения.

Некоторые эксперты говорят,что военные, особенно разведка, регулярно используют такие системы. Но впервые, перед женевскими выборами, правительственная организация открыто заявляет, что будет использовать подобную технику. Система ID Quantique квантовой криптографии стоит 100000 евро.

«Обычные системы безопасности подобно RSA методам шифрования основаны на предположении, что никому не хватит вычислительных возможностей для проверки огромного количества цифр, необходимых для взлома данных», говорит Марк Хенцч, инженер по информационной безопасности ID Quantique. «Наше единственное допущение заключается в том, что законы квантовой физики являются правильными».

Но Дэвид Дилл из Стэнфордского Университета в Калифорнии, эксперт по технологиям электронного голосования, говорит, что использование квантовой криптографии не будет обеспечивать полную безопасность.

Передача данных о голосах — не самое уязвимое место. В избирательных участках для людей, использующих отдаленные системы голосования, ничего не меняется. Ничего не предпринимается против злонамеренного программного обеспечения на компьютерах, используемых для проведения выборов.

Квантовая технология может, в конечном счете, использоваться более широко. После выборов 21 октября в Швейцарии региональные правительства начнут планировать, как это можно использовать им. Один из возможных способов – предоставление избирателям возможности голосовать через веб-браузер, сообщает newscientist.com.

Popularity: 4%

Добавлено в категорию: Физика

Сверхтвердый пластик заменит сталь

16 October 2007 | Автор: Dilemma | Теги: ,

PlasticУченые из Мичиганского университета разработали композитный пластик, который имеет высокую прочность и одновременно удивительную гибкость. Теперь обычный пакет, без которого трудно себе представить повседневную жизнь, так же прочен, как и сталь, сообщает Domna.Org со ссылкой на Scientific American.

Нанотрубки, нанопластины и наностержни характеризуются огромной прочностью. Но стоит перейти от наноразмеров к масштабам обычной жизни, как это свойство теряется. Дело в том, что между отдельными пластинками или трубочками нет устойчивых связей. Недавно в журнале Science было опубликовано исследование, которое позволило решить данную проблему. Удалось создать сверхпрочный пластик.

Новый материал сродни стенам зданий, потому что состоит из стройматериала (нанокирпичиков) и скрепляющего из раствора (поливиниловый полимер). Он-то и распределяет равномерно внешнее воздействие, сохраняя целостность всей структуры. Комбинирование двух веществ таким способом и позволило получить легкий и прозрачный пластик, который по прочности не уступает даже стали.
windowslivewriter371cd78b6507-12faeproduce-thumb Сверхтвердый пластик заменит сталь

Пока производственный процесс остается довольно длительным и сложным. Для того чтобы получить образец пластика толщиной в один сантиметр, необходимо задействовать робот-руку. Именно она опускает стеклянную подложку поочередно в два раствора: скрепляющий раствор винилового полимера и жидкую взвесь квадратных керамических нанопластинок толщиной в один нанометр и сторонами, равными 100 нм. Таким способом можно получить образец, состоящий из 300 слоёв композита.
Неудивительно, что хотя пока трудно наладить промышленное производство данного материала, уже выделено $1,2 миллиона на дальнейшие разработки. Неизбежно лёгкость, прозрачность и высокая прочность нового пластика обеспечат ему широкое применение. Например, такие характеристики материала необходимы и в ортопедии, и в военной промышленности, и в робототехнике.

Popularity: 5%

Добавлено в категорию: Физика

Высокое напряжение построит невесомый мостик из воды

гравитация не действует!Между двумя мензурками с водой при пропускании через них высокого напряжения образуется текучий водный мостик.
Хотя H2O — одно из наиболее важных и распространенных химических веществ на Земле, оно все еще остается загадкой для ученых. Было проведено много исследований с целью узнать структуру воды вне масштаба одной молекулы. Предполагают, что именно данный уровень является ответственным за многие уникальные свойства воды. Однако природа этой структуры, управляемой водородными связями, является в настоящее время неизвестной.

“Вода, несомненно, — наиболее важное химическое вещество в мире”, — рассказывает Елмар Фучс из технического университета Граца в Австрии в недавнем исследовании. — “Взаимодействие воды с электрическими полями интенсивно изучалось в течение последних лет. Но именно сейчас стало известно о другом необычном эффекте воды в жидком состоянии, подвергнутой постоянному электрическому полю: текучий водный мост”.

Когда появляется электрическое поле с высоким напряжением, вода в двух мензурках поднимается из них и пересекает пустое пространство между этими емкостями, сливаясь и создавая водный мост. Жидкий мост, парящий в пространстве, кажется человеческому глазу не поддающимся гравитации.

После исследования явления ученые нашли, что вода перемещалась из одной мензурки до другой, обычно от анода до катода. Цилиндрический водный мост диаметром 1-3 мм, мог остаться неповрежденным, когда мензурки находились друг от друга на расстоянии до 25 мм.

Такое поведение воды было просто невероятным, неожиданным, сказал Фучс PhysOrg.com. Но исследования показали, что объяснение может лежать в пределах характера структуры воды. Первоначально мост формируется из-за электростатических зарядов на поверхности воды. Электрическое поле затем концентрируется внутри воды, упорядочивая водные молекулы, формирует высокоорганизованную микроструктуру. Эта микроструктура остается устойчивой и сохраняет мост целостным.

Исследование породило гипотезу о микроструктуре, согласно которой плотность воды изменяется между краями мензурки и центром моста. Микроструктура, состоящая из упорядоченных молекул воды, могла привести к подобному изменению плотности.

В экспериментах ученые также обнаружили существование высокочастотных колебаний внутри моста. Соответствующие внутренние структуры наблюдали с помощью быстро снимающей камеры и системы визуализации. В отличие от намного более медленных поверхностных волн, эти высокие колебания частоты не были вызваны напряженностью поверхности. Ученые предполагают, что колебание структуры были вызваны волнообразными перепадами напряжения.

Исследователи заметили закономерность для внутренних структур: во время эксперимента начальная единая однородная внутренняя структура затем распадается на дополнительные структуры после нескольких минут воздействия. Этот распад мог быть вызван или гидролизом, или увеличением температуры водного моста под действием электрического поля. Поскольку температура воды увеличилась с 20 градусов по Цельсию до 60 градусов по Цельсию, на что потребовалось приблизительно 45 минут, мост разрушился.

Исследователи объясняют, что необычный эффект текучего водного моста, также как и микроструктуры, которые они наблюдали в течение взаимодействия воды с электрическим полем, может привести к разгадке структуры воды. В настоящее время продолжается изучение высокоорганизованных микроструктур для объяснения изменения плотности в водном мосту. Результаты появятся в будущих публикациях.

Popularity: 6%

Добавлено в категорию: Физика

Параллельные миры: доказано, что параллельные миры существуют

27 September 2007 | Автор: WebCasper | Теги: , , ,

universe Параллельные миры: доказано, что параллельные миры существуютКоманда ученых во главе с Дэвидом Deutsch Оксфорде сделали открытие в области математики. Параллельные миры действительно существуют.

Сама теория таких миров появилась еще в 1950 в США (автор — Хью Эверетт) и объяснила тайны квантовой механики, вызывавшие споры ученых. В Эвереттовской «многомирной» Вселенной каждое новое событие возможно и вызывает разделение Вселенной. Число возможных альтернативных исходов равно числу миров.

К примеру, водитель машины видит выскочившего на дорогу пешехода. В одной реальности он, избегая наезда, гибнет сам, в другой попадает в больницу и остается живым, в третьей гибнет пешеход. Число альтернативных сценариев бесконечно.

Теория была признана фантастической и забыта. Но неожиданно в Оксфорде в ходе математического исследования обнаружили, что Эверетт был на верном пути.

Согласно квантовой механике, до эксперимента про то, что внутри атома, нельзя сказать, что оно реально существует. До замеров частицы занимают неясную «суперпозицию», в которой они могут иметь одновременно верхний и нижний спин, или появляться в разных местах в одно и то же время. Наблюдение проводят для «проявления» конкретного состояния реальности, ведь и подброшенная монета приходит только в 1 положение «орел» или «решка», как только ее поймают.

Главный вывод из открытия состоит в следующем. Кустоподобные ветвящиеся структуры, возникающие при расщеплении Вселенной на параллельные версии ее самой, объясняют вероятностный характер результатов в квантовой механике. То есть неизбежно мы живем лишь в одном из множества параллельных миров, а не в единственном. В параллельных мирах тоже любят викторины. Играют и выигрывают они на сайте online casino spielautomaten

Popularity: 63%

Добавлено в категорию: Физика