18+
1 секунда Для мозга Хочу знать Исторические факты Реклама Советы Путешествия Авто
«    Декабрь 2018    »
ПнВтСрЧтПтСбВс
 12
3456789
10111213141516
17181920212223
24252627282930
31 


Путешествия

Хочу знать

8-03-2014

Мечты Николы Теслы начинают осуществляться

Японские физики провели расчёты, которые доказывают, что посредством квантовой телепортации можно передавать энергию на большие расстояния.

Квантовая телепортация, несмотря на название, не подразумевает мгновенного переноса на расстояние, ибо она обязательно требует классического (не сверхсветового) канала связи. Тем не менее квантовое состояние при этом передаётся, и концепция трансляции энергии таким образом появилась отнюдь не сегодня, однако расчёты показывали, что возможность такой передачи должна быстро убывать с дистанцией. Следовательно, если отправка состояний атомов реализована для расстояний свыше 100 км, то с энергией, которую теория Масахиро Хотты (Masahiro Hotta) от 2008 года всё же позволяет телепортировать, так не получалось.

Впрочем, стоп. Состояния атомов — это прекрасно, но как с их помощью можно передать энергию? Г-н Хотта весьма изобретателен, и в его схеме Алиса (частица А) по классическому каналу связи передаёт Бобу (частице Б) информацию о том, что ему нужно извлечь энергию из вакуума (на которой основан экспериментально подтверждённый эффект Казимира).

Идея Масахиро Хотты заключается в том, что поскольку близлежащие точки в квантовом вакууме являются квантово запутанными, а Алиса и Боб близки друг к другу, то Алиса способна измерить «своё» локальное поле и использовать результаты этих вычислений, чтобы получить информацию о локальном поле Боба. Если затем эта информация будет послана Бобу по классическому каналу связи, он сможет использовать её для разработки стратегии извлечения энергии из своего локального поля. При этом энергия, которую он добудет из вакуума, всегда будет меньше той, которую Алиса потратила на проведение первоначальных измерений. То есть термодинамика остаётся в своём праве, а Алиса может «телепортировать» энергию Бобу в форме данных, которые затем позволят ему извлекать энергию из вакуума.

Однако степень квантовой запутанности между локальными полями Боба и Алисы быстро снижается с ростом дистанции между ними. Боб может восстановить энергию, потраченную Алисой, обратно пропорционально шестой степени расстояния между ними, то есть телепортация энергии на сколько-нибудь значительное расстояние потребует затрат, сопоставимых с общепланетной генерацией электричества за год.

Теперь г-н Хотта и его коллеги по Университету Тохоку (Япония), кажется, нашли обходной путь решения этой проблемы. Они предлагают использовать сжатые вакуумные состояния. Последние идентичны нормальным квантовым состояниям, кроме одной маленькой детали: энергетическая плотность области непосредственно между Алисой и Бобом много выше, чем во всех остальных регионах. В итоге квантовое запутывание там можно поддерживать на значительно большем расстоянии, чем в нормальной ситуации.

Сам собой возникает вопрос: как столь сжатые состояния можно создать в лаборатории для больших дистанций? Авторы считают, что здесь пригодится квантовый эффект Холла, возникающий в тонких пластинах полупроводников (желательно одноатомных, типа фосфорена), на которые воздействуют сильным магнитным полем. Тогда электроны в них текут беспрепятственно в одном направлении вдоль края такого двумерного полупроводникового листа, что позволяет получить канал квантовой корреляции, где имеет место квантовая запутанность; в общем, со сжатым состоянием вакуума вроде бы всё ясно. Г-н Хотта и его сотрудники как раз работают над экспериментальной реализацией этой схемы.

Но учёный подчёркивает, что для нашего биологического вида его опыты будут пионерскими. Ранее в истории Вселенной, когда она подверглась быстрому расширению почти сразу после Большого взрыва (инфляции), должны были возникать сжатые вакуумные состояния, сопровождающиеся квантовой телепортацией, предположительно, значимых количеств энергии.

Может показаться, что работа Масахиро Хотты, хотя и важна для теоретической квантовой механики, не слишком полезна для практической реализации новой электроники. Да, для создания квантовых состояний придётся тратить энергию, а потому пока не очень ясно, насколько практична (и энергозатратна) будет квантовая телепортация энергии в квантовых компьютерах. Но до того как такая телепортация станет явью в эксперименте, судить об этом весьма затруднительно, а потому отметать с порога практический потенциал такого вида передачи энергии сейчас не стоит.


Нравится(+) 0 Не нравится(-) Google+
Человеческий мозг уже достиг предела развития
Человеческий мозг уже достиг предела развития

Человеческий мозг уже достиг предела развития

Способность к развитию мозга человека достигла своего максимума и человечеству уже не стать умнее, сообщает Daily Mailсо ссылкой на ученых их Кэмбриджского университета (Cambridge University), Великобритания. Оказывается, для дальнейшего развития мозгу человека нужно больше кислорода и дополнительной энергии, чем физически возможно обеспечить. У таким выводам пришел нейробиолог Саймон Лаулин (Simon Laughlin) по итогам изучения структуры мозга человека.

«Нам удалось доказать, что, чтобы работать, мозг должен расходовать энергию и это обстоятельство сильно ограничивает его возможности», — рассказал он. «Способность к обобщению очень энергозатратна, так как требует анализа разной информации, происходящей из разных источников. Недостаток энергии ограничивает наши возможности по анализу информации».

Для того, чтобы снизить свои энергетические затраты, мозг должен устанавливать новые связи между разными участками, которые позволили бы быстрее обмениваться информацией. Однако для того, чтобы установить эти связи, также требуется энергия, нехватка которой требует устанавливать новые связи. Этот порочный круг заставляет сделать только один вывод — развитие мозга человека достигло своего потолка.

Чем квантовая механика способна помочь холодильнику Эйнштейна?
Чем квантовая механика способна помочь холодильнику Эйнштейна?

Чем квантовая механика способна помочь холодильнику Эйнштейна?

Холодильник — хоть квантовый, хоть классический — в общем и целом отводит тепло от охлаждаемого объекта сначала в какую-то рабочую ёмкость, а затем в окружающую среду. Казалось бы, что тут можно поправить квантовой механикой?
1 Комментировать

Стандартный холодильник использует внешний источник энергии, а в случае абсорбционного холодильника по типу эйнштейновского — дополнительный внешний источник тепла. В отличие от обычных, последнему почти не нужна электроэнергия (нет компрессора), и, так как он не имеет движущихся частей, «эйнштейновец» почти не шумит.

Увы, холодильник, созданный физиками Эйнштейном и Силардом, до конвейера не добрался. Можно долго разливаться соловьём о причинах, но не мы не будем. Просто констатируем: без инженерной доводки вообще мало что «идёт в серию», а тратить на это деньги было некому, да и основные интересы изобретателей лежали несколько в иной плоскости. А кроме них, эти холодильники никого особенно не интересовали: даже «Электролюкс» купил патент на них в 1930-х скорее на всякий случай. В итоге без доводки они не слишком хорошо охлаждали, если вес и размеры установки были небольшими, а при равных охладительных возможностях были в два–три раза крупнее современных устройств.

Учёные во главе с Луисом Корреа (Luis A. Correa) из Университета Ла Лагуна (Испания) взялись определить, каковы лимиты эффективности подобной схемы и нельзя ли поднять её практическую производительность. Чтобы не возиться со слишком простой задачей, заодно они попробовали узнать, можно ли использовать квантовомеханические принципы для повышения эффективности таких устройств.

В частности, им удалось выяснить, что если рабочий резервуар находится в сжатом состоянии — одном из чистых (когерентных) состояний квантовых систем, — то в системе возникают неклассические флуктуации, и тогда квантовый вариант холодильника Эйнштейна по эффективности может превосходить классический термодинамический лимит для подобного рода устройств. Учёные называют такой тип его работы «сверхэффективным» и утверждают, что для его достижения достаточно привести в сжатое состояние только источник тепла.

По их словам, применение сжатого состояния к рабочему объёму холодильника ведёт к значительному росту охлаждающих возможностей такой установки, и в принципе ценой умеренного увеличения потребления энергии можно добиться ситуации, когда температура внешнего источника тепла в среднем не увеличивается, но в термодинамическом описании работы холодильника (за счёт флуктуаций) она будет казаться растущей.

На первый взгляд, исследование не может иметь быстрого практического применения: те «квантовые холодильники», которые учёные собираются испытать экспериментально, поначалу будут делаться из алмазов, что выглядит не слишком практичным. Тем не менее сам вывод о том, что эффективность квантовых устройств на деле может превышать показатели классических приборов, довольно любопытен, и в ряде опытных установок квантовые холодильники вполне могут представлять практический интерес уже сегодня. В перспективе же испанцы предполагают производить эти не требующие сетевого энергопитания аппараты как минимум для использования в районах, лишённых стабильного доступа к электричеству.

КВАНТОВАЯ ГРАВИТАЦИЯ ПРИБЛИЖАЕТСЯ К ОПИСАНИЮ БОЛЬШОГО ВЗРЫВА
КВАНТОВАЯ ГРАВИТАЦИЯ ПРИБЛИЖАЕТСЯ К ОПИСАНИЮ БОЛЬШОГО ВЗРЫВА

КВАНТОВАЯ ГРАВИТАЦИЯ ПРИБЛИЖАЕТСЯ К ОПИСАНИЮ БОЛЬШОГО ВЗРЫВА

Эйнштейновская теория относительности описывает мир (точнее — пространство) как континуум, нечто протяжённое. Квантовая физика, в соответствии с названием, считает, что и оно квантуется, делится на весьма малые части. То есть должно делиться: если геометрия пространства-времени требует квантования, то до последнего времени «физический смысл такого действия был абсолютно неясен», как часто говорят физики в странных и непонятных ситуациях. Как делить пространство? Пока на этот вопрос толкового ответа нет.

Пространство тоже делится на «атомы пространства», и квантовая гравитация может описать эти «атомы», уверены Даниэль Орити (Daniele Oriti) и его коллеги из Института гравитационной физики Общества имени Макса Планка (Германия).

Немецкие учёные используют так называемую теорию группового поля, близко связанную с петлевой квантовой гравитацией (в этом месте сторонники теории струн начинают медленно закипать).

Пытаясь определить размеры и параметры квантов пространства, группа г-на Орити при помощи специально разработанного математического пространства «добилась значительных успехов». «При особых исходных предположениях пространство [само] появляется из таких «строительных блоков» и сразу возникает как расширяющаяся Вселенная, — комментирует достигнутые результаты учёный. — Мы впервые смогли вывести уравнение Фридмана напрямую из нашей теории о структуре пространства».

До сих пор все попытки совместить фундаментальное уравнение русского математика Александра Фридмана с квантованием пространства не имели успеха, а вот у г-на Орити, по его уверениям, получилось показать, что пространство, появившееся как конденсат таких элементарных «ячеек» пространства, сразу же возникает как Вселенная, причём расширяющаяся — то есть ведущая себя как наша наблюдаемая Вселенная. Если работа будет подтверждена независимыми исследователями, можно будет говорить о весьма значимом достижении.

В текущем виде решения группы г-на Орити верны только для гомогенной Вселенной, что, как чётко понимает «КЛ»-читатель, принципиально не совпадает с реальной картиной окружающего мира. Ведь в нём налицо неоднородности, такие как люди, планеты, звёзды и даже галактики и их скопления. Теперь физики работают над включением всех этих «неувязок» в свою теорию, и их обсчёт явно займёт некоторое время.

Хотя работы предстоит ещё очень много, учёные обещают, что результаты будут того стоить: авторы намерены разложить по полочкам с помощью своей модели не только ситуацию после Большого взрыва, но и само это событие, доселе не поддававшееся физическим средствам в силу их непригодности для описания сингулярности. Аналогичное состояние, к слову, царит внутри чёрных дыр: быть может, прояснятся также тамошние процессы?

Более того, физики считают, что тот же аппарат может решить проблему тёмной энергии, сущность которой тоже пока ускользает от понимания...

Если пространство состоит из крошечных ячеек, «атомов пространства», как утверждают некоторые современные теории квантовой гравитации, пытающиеся объединить теорию относительности и квантовую механику, то появляется возможность описания эволюции Вселенной, начиная с Большого взрыва и до сегодняшнего дня. Причём с помощью единой теории. (Иллюстрация T. Thiemann, FAU Erlangen, Albert Einstein Institute.)

Подготовлено по материалам Института гравитационной физики Общества Макса Планка.

Квантовая запутанность
Квантовая запутанность

Квантовая запутанность

Если два электрона первоначально колеблются в унисон , то они будут продолжать это делать даже на расстоянии световых лет друг от друга. Если с одним из электронов что-то произойдет, то какая-то часть информации об этом событии будет немедленно передана второму. Это явление называется квантовой запутанностью. Сила, поддерживающая эту нерушимую связь до сих пор не известна учёным.

Теория струн
Теория струн

Теория струн

Теория струн — направление теоретической физики, изучающее динамику и взаимодействия не точечных частиц, а одномерных протяжённых объектов, так называемых квантовых струн. Теория струн сочетает в себе идеи квантовой механики и теории относительности, поэтому на её основе, возможно, будет построена будущая теория квантовой гравитации.

Теория струн основана на гипотезе, что все элементарные частицы и их фундаментальные взаимодействия возникают в результате колебаний и взаимодействий ультрамикроскопических квантовых струн на масштабах порядка планковской длины 10^−35 м. Данный подход, с одной стороны, позволяет избежать таких трудностей квантовой теории поля, как перенормировка, а с другой стороны, приводит к более глубокому взгляду на структуру материи и пространства-времени.

Квантовая теория струн возникла в начале 1970-х годов в результате осмысления формул Габриэле Венециано, связанных со струнными моделями строения адронов. Середина 1980-х и середина 1990-х ознаменовались бурным развитием теории струн, ожидалось, что в ближайшее время на основе теории струн будет сформулирована так называемая «единая теория», или «теория всего», поискам которой Эйнштейн безуспешно посвятил десятилетия. Но, несмотря на математическую строгость и целостность теории, пока не найдены варианты экспериментального подтверждения теории струн. Возникшая для описания адронной физики, но не вполне подошедшая для этого, теория оказалась в своего рода экспериментальном вакууме описания всех взаимодействий.

Квантовая гравитация
Квантовая гравитация

Квантовая гравитация

Квантовая гравитация — направление исследований в теоретической физике, целью которого является квантовое описание гравитационного взаимодействия (и, в случае успеха, объединение таким образом гравитации с остальными тремя фундаментальными взаимодействиями, то есть построение так называемой «теории всего»).

Проблемы создания
Несмотря на активные исследования, теория квантовой гравитации пока не построена. Основная трудность в её построении заключается в том, что две физические теории, которые она пытается связать воедино (квантовая механика и общая теория относительности (ОТО)), опираются на разные наборы принципов. Так, квантовая механика формулируется как теория, описывающая временну́ю эволюцию физических систем (например, атомов или элементарных частиц) на фоне внешнего пространства-времени. В ОТО внешнего пространства-времени нет — оно само является динамической переменной теории, зависящей от характеристик находящихся в нём классических систем.

При переходе к квантовой гравитации как минимум нужно заменить системы на квантовые (то есть произвести квантование), при этом правая часть уравнений Эйнштейна — тензор энергии-импульса материи — становится квантовым оператором. Возникающая связь требует какого-то квантования геометрии самого пространства-времени, причём физический смысл такого квантования абсолютно неясен и сколь-либо успешная непротиворечивая попытка его проведения отсутствует.

Даже попытка провести квантование линеаризованной классической теории гравитации (ОТО) наталкивается на многочисленные технические трудности — квантовая гравитация оказывается неперенормируемой теорией. Ситуация усугубляется тем, что прямые эксперименты в области квантовой гравитации из-за слабости самих гравитационных взаимодействий недоступны современным технологиям. В связи с этим в поиске правильной формулировки квантовой гравитации приходится пока опираться только на теоретические выкладки.

Перспективные кандидаты
Два основных направления, пытающихся построить квантовую гравитацию, это теория струн и петлевая квантовая гравитация.

В первой из них вместо частиц и фонового пространства-времени выступают струны и их многомерные аналоги — браны. Для многомерных задач браны являются многомерными частицами, но с точки зрения частиц, движущихся внутри этих бран, они являются пространственно-временными структурами.

Во втором подходе делается попытка сформулировать квантовую теорию поля без привязки к пространственно-временному фону, пространство и время по этой теории состоят из дискретных частей. Эти маленькие квантовые ячейки пространства определённым способом соединены друг с другом, так что на малых масштабах времени и длины они создают пёструю, дискретную структуру пространства, а на больших масштабах плавно переходят в непрерывное гладкое пространство-время. Хотя многие космологические модели могут описать поведение Вселенной только начиная от планковского времени после Большого взрыва, петлевая квантовая гравитация может описать сам процесс взрыва и даже заглянуть дальше. Петлевая квантовая гравитация, возможно, позволит описать все частицы Стандартной модели.

Основной проблемой тут является выбор координат. Можно сформулировать и общую теорию относительности в бескоординатной форме (например, с помощью внешних форм), однако вычисления тензора Римана осуществляются только в конкретной метрике. Любош Мотль — один из самых активных и остроумных пропагандистов теории струн — по этому поводу выразился так, что говорить, например, о «фоновой независимости» пропагатора спиновой сети петлевой теории гравитации без указания единичного состояния — то же самое, что вычислять ряд Тейлора в точке х0 без указания х0.

Ещё одной перспективной теорией, снимающей возражение Л. Мотля, является причинная динамическая триангуляция. В ней пространственно-временное многообразие строится из элементарных евклидовых симплексов (треугольник, тетраэдр, пентахор) с учётом принципа причинности. Четырёхмерность и псевдоевклидовость пространства-времени в макроскопических масштабах в ней не постулируются, а являются следствием теории.

Темная энергия - вымысел?
Темная энергия - вымысел?

Темная энергия - вымысел?

В этой статье мы будем защищать темную энергию. Она доминирует во вселенной, она абсолютно абсурдна, но она крайне необходима физике. Сложный вопрос, решения которого пока нет. Тем не менее мы попробуем пролить свет на самые темные и самые светлые стороны этого вопроса. Является ли темная энергия выдумкой, притянутой за уши?

Идея темной энергии настолько смешная, что практически любой вопрос относительно ее существования начинается с «зачем она нужна?». Никто не хочет верить в темную энергию, но у него нет выбора. В самом деле, что за абсурд: во вселенной существует огромное количество некого «вакуума», который «растягивает» ее изнутри?

В середине 90-х годов космологи решили, что знают все. Темная материя была известна с 1920 года, и самые уважаемые физики считали, что Вселенная состоит из комбинации обычной и темной материи. Поскольку гравитация притягивает, очевидно, материя должна стягивать Вселенную.

В то же время несколько команд ученых наблюдали за взрывами далеких сверхновых. Сверхновые (типа Ia, если быть точным) — на самом деле весьма полезные маяки во Вселенной, поскольку: а) они очень яркие, а значит, их можно заметить издалека; и б) зная наверняка, насколько они яркие, можно определить, как далеко они находятся. Мы можем измерить красное смещение сверхновых и определить, насколько расширилась вселенная с момента их взрыва. А комбинируя расширение вселенной и дистанцию, мы можем определить, как быстро вселенная замедляется.

Да только не получилось.

В 1998 году команда исследователей High-z Supernova Search объявила в рамках проекта Supernova Cosmology, что, судя по их наблюдениям, вселенная ускоряется. Последующие наблюдения подтвердили это, а виновника торжества окрестили «темной энергией». Как и «темная материя», название должно подчеркнуть то, что мы не имеем никакого понятия, чем это явление является на самом деле. И вовсе не потому, что оно черного цвета.

Темная материя, как вы должны были уже понять, это «загадочная субстанция» (ее всегда так называют), которая заставляет вселенную ускоряться. Это не так смешно, как кажется на первый взгляд. Вы знаете, что масса создает гравитационное поле, но общая теория относительности гласит, что любая форма энергии тоже так умеет. Еще более странным кажется то, что гравитация получает дополнительную мощь, если подключается давление. В нормальных условиях мы этого не замечаем, поскольку даже в центре солнца давление крошечное, по сравнению с плотностью энергии.

Темная энергия — странный случай. Суть в том, что ее давление отрицательное, а значит ее чистая гравитация отталкивает. Было бы упущением не отметить, что темная энергия ближе всего к тому, что мы понимаем под антигравитацией. Это не антигравитация, но мы можем так сказать.

По самым оптимистичным оценкам, на долю темной энергии приходится 70 % от всей энергии во вселенной. При такой плотности частицы темной энергии должны появляться перед нашими глазами постоянно. Но как ни странно, нет. Ни один детектор не может ее зафиксировать. Но это не означает, что мы никогда не видели ничего, похожего на темную энергию. Как в случае с червоточинами пространства-времени, может быть, мы просто неправильно ее идентифицируем.

Квантовая динамика — одна из самых успешных теорий, когда-либо созданных человеком. Она объединяет электромагнетизм и квантовую механику и предсказывает все, начиная от детальной структуры атома до магнитного напряжения электрона с фантастической точностью. Также у нее есть плохая репутация производить массу бесконечностей в вычислениях. Это плохо, но ученые решили этот вопрос путем вычитания одной бесконечности из другой. Да, это хитрость. Да, это стыдно. Но это работает.

Одна из бесконечностей, которые вытекают из этой теории, связана с частицами и античастицами, которые постоянно рождаются из вакуума. Есть две хороших новостей и одна отвратительная по поводу «энергии вакуума» этих временных частиц. Первая клевая вещь — у нее есть отрицательное давление, которое необходимо, чтобы быть темной энергией. Вторая — это не выдумка. Мы можем наблюдать эффект Казимира в лаборатории. Две металлические пластины в вакууме будут притягиваться, поскольку за пределами пластин больше вакуумных флуктуаций, чем между ними.

Плохая новость заключается в том, что любая оценка энергии вакуума дает плотность энергии в 10^100 раз больше, чем плотность, которая вытекает из измерений ускорения сверхновых (даже если немного округлить «бесконечность»). Это огромная проблема. Это одна из самых больших проблем в физике.

Можно предположить, что вселенная не ускоряется вообще. Пусть самые далекие сверхновые отличаются от тех, что находятся рядом с нами, и этот странный эффект заставляет нас думать, что вселенная ускоряется. Физики думали об этом, но наличие сверхновых не единственное доказательство, чтобы стать верующим.

Выдумали ли физики темную энергию?

Одним из лучших доказательств того, что мы имеем, является измерение космического микроволнового фона. Это излучение Вселенной, когда ей было всего 380 000 лет. Мы можем наблюдать столкновения горячего и холодного тех времен так, словно наблюдаем за волнами на воде. Поскольку свет этого излучения путешествовал на протяжении всей истории вселенной, прежде чем попасть в наши телескопы, мы можем использовать эту информацию, чтобы восстановить форму вселенной с невероятной точностью. Она «плоская», кстати. Что это дает нам? То, что мы видим, что обычная и темная материи вкупе дают только 30 % энергии, которая необходима, чтобы сделать нашу вселенную «плоской», остальное должно приходиться на долю той самой темной энергии. Но и это еще не все. От распределения галактик и гравитационного линзирования до количества далеких кластеров галактик, каждый пункт доказательства говорит в пользу существования темной энергии.

Если вы хотите избавиться от темной энергии, вам нужно избавиться от относительности. Вы можете попробовать, но гораздо проще будет выяснить, что такое темная энергия.

Проблема в том, что физики честно не знают объяснения. Одним может быть то, что эйнштейновская «космологическая постоянная» была верна с самого начала, и просто-напросто связана куда сложнее с нашей теорией гравитации. Другое — темная энергия жидкая, и ее давление меняется от места к месту и время от времени. До сих пор нет никаких доказательств ни одному, ни другому объяснению.

Но если энергия вакуума так велика, почему темная энергия так мала? Этого тоже никто не знает. Есть предположения, что это просто антропный принцип в действии. Возможно, во всех вселенных есть больше или меньше темной энергии, но те, в которых больше ее, ускорились так быстро, что ни звезды, ни другие сложные структуры не успели сформироваться.

Создана «суперлинза» для передачи электричества на расстояние
Создана «суперлинза» для передачи электричества на расстояние

Создана «суперлинза» для передачи электричества на расстояние

«Суперлинза» повышает эффективность электромагнитной индукции для передачи электричества на расстояние.

Исследователи из Университета Дьюка под руководством Ярослава Уржумова, используя специальную «суперлинзу», продемонстрировали возможность передачи энергии беспроводным образом с помощью электромагнитной индукции на расстояние.

«Суперлинза» – это квадрат со сторонами 40 сантиметров, который состоит из множества небольших отдельных ячеек. Внутри каждой из них расположены маленькие медные антенны. В процессе работы устройство помещают между источником электричества и его приемником, в качестве которых выступают магнитные катушки. Задача линзы – сконцентрировать поле по направлению к передатчику, и таким образом сделать перенос электрической энергии более эффективным.

Без такой «суперлинзы» индукция между двумя катушками с переменным током вовсе не эффективна – при увеличении расстояния между катушками эффективность данного процесса падает пропорционально шестой степени расстояния. Так, скажем, для 50-сантиметрового электромагнита эффективность передачи энергии на расстояние в полметра составляет не более 10%. Благодаря новой разработке ученых можно повысить данный показатель примерно в пять раз.

Передача электричества на расстояние без проводов – одна из старейших инженерных задач электротехники, над которой работал еще Никола Тесла.

Американский физик разгадал парадокс кота Шредингера
Американский физик разгадал парадокс кота Шредингера

Американский физик разгадал парадокс кота Шредингера

В 1935 году великий физик, нобелевский лауреат и основоположник квантовой механики Эрвин Шредингер сформулировал свой знаменитый парадокс, иллюстрирующий феномен нелокальности, возникающий при явлении квантовой запутанности.

Ученый предположил, что если взять некого кота и поместить его в стальную непрозрачную коробку с "адской машиной", то через час он будет жив и мертв одновременно. Механизм в коробке выглядит следующим образом: внутри счетчика Гейгера находится микроскопическое количество радиоактивного вещества, способного распасться за час лишь на один атом; при этом оно с той же вероятностью может и не распасться. Если распад все же произойдет, то сработает рычажный механизм и молоток разобьет сосуд с синильной кислотой и кот погибнет; если распада не будет, то сосуд останется цел, а кот - жив и здоров.

Если бы речь шла не о коте и коробке, а о мире субатомных частиц, то ученые бы сказали, что кот и жив и мертв одновременно, однако в макромире такое умозаключение некорректно. Так почему же мы оперируем такими понятиями, когда речь идет о более мелких частицах материи?
Иллюстрация Шредингера является наилучшим примером для описания главного парадокса квантовой физики: согласно ее законам, частицы, такие как электроны, фотоны и даже атомы существуют в двух состояниях одновременно ("живых" и "мертвых", если вспоминать многострадального кота). Эти состояния называются суперпозициями.
Американский физик Арт Хобсон (Арт-Hobson) из университета Арканзаса (Arkansas Государственный университет) предложил свое решение данного парадокса.

"Измерения в квантовой физике базируются на работе неких макроскопических устройств, таких как счетчик Гейгера, при помощи которых определяется квантовое состояние микроскопических систем - атомов, фотонов и электронов. Квантовая теория подразумевает, что если вы подсоедините микроскопическую систему (частицу) к некому макроскопическому устройству, различающему два разных состояния системы, то прибор (счетчик Гейгера, например) перейдет в состояние квантовой запутанности и тоже окажется одновременно в двух суперпозициях. Однако невозможно наблюдать это явление непосредственно, что делает его неприемлемым", - рассказывает физик.
Хобсон говорит, что в парадоксе Шредингера кот играет роль макроскопического прибора, счетчика Гейгера, подсоединенного к радиоактивному ядру, для определения состояния распада или "нераспада" этого ядра. В таком случае, живой кот будет индикатором "нераспада", а мертвый кот - показателем распада. Но согласно квантовой теории, кот, так же как и ядро, должен пребывать в двух суперпозициях жизни и смерти.

Вместо этого, по словам физика, квантовое состояние кота должно быть запутанным с состоянием атома, что означает что они пребывают в "нелокальной связи" друг с другом. То есть, если состояние одного из запутанных объектов внезапно сменится на противоположное, то состояние его пары точно также поменяется, на каком бы расстоянии друг от друга они ни находились. При этом Хобсон ссылается на экспериментальные подтверждения этой квантовой теории.
"Самое интересное в теории квантовой запутанности - это то, что смена состояния обеих частиц происходит мгновенно: никакой свет или электромагнитный сигнал не успел бы передать информацию от одной системы к другой. Таким образом, можно сказать, что это один объект, разделенный на две части пространством, и неважно, как велико расстояние между ними", - поясняет Хобсон.

Космический предел скорости
Космический предел скорости

Космический предел скорости

Если вы стреляный воробей, то вы знаете, что скорость света в вакууме – 299 792 458 метров в секунду - это абсолютный максимум скорости передвижения для любой формы энергии во Вселенной. В сокращении эта скорость известна физикам как с.

Но вы, независимо от ваших стараний, никогда не достигнете такой скорости. А причина проста: вы обладаем массой. И объект, обладающий массой, можно разгонять сколько угодно, но понадобится бесконечное количество энергии, чтобы достигнуть с, а количество энергии во Вселенной конечно.

Но это не значит, что вы согласитесь на 90% от с, или 99%, или 99.9999%. Вы всегда стремитесь к этой дополнительной доле скорости, этой дополнительной части энергии, к этому дополнительному толчку, приближающему нас к недостижимому пределу. Вы, возможно, хорошо знаете о попытке сделать это в CERN'e, где недавно нашли бозон Хиггса. Сталкивая два протона друг с другом, один из которых движется со скоростью 299 792 447 метров в секунду (всего на 11 м/с меньше скорости света) в одном направлении, а другой с той же скоростью - в противоположном, можно получить невероятно высокоэнергетические частицы, ограниченные только энергией, доступной согласно Эйнштейновскому E=mc^2.

По завершении модернизации БАКа, эта скорость возрастет до 299 792 455 м/с, что сделает разгоняемые протоны самыми быстрыми на Земле. Но вряд ли они являются самыми быстрыми частицами.

Кроме того, протон является относительно тяжелой частицей, приблизительно в 1836 раз тяжелее, чем летающий вокруг него его друг - электрон! И, хоть мы и создали протоны с большей энергией, нежели электроны, она занимает всего одну 1836-ю энергии (или 0,054%), которая потребуется, чтобы разогнать электрон до такой же скорости. Это значит, что БЭП - большой электронно-позитронный коллайдер (предшественник БАК) - где смогли достичь энергии в 104,5 ГэВ для электрона (для сравнения, после модернизации БАКа ожидается энергия в 6500 ГэВ), до сих пор держит рекорд по ускорению частиц.

Какова эта скорость? 299 792 457,9964 метра в секунду, или огромные 99,9999999988% скорости света, всего лишь на 3.6 миллиметра в секунду меньше скорости света в вакууме! Но это только здесь, на Земле, с хромыми сверхпроводящими электромагнитными ускорителями, питающимися от слабых химических источников энергии. По сравнению с тем, что приходит из Вселенной, земные источники не имеют никаких шансов.

Космическое пространство заполнено сколлапсировавшими звездами, сверхновыми звездами и сверхмассивными черными дырами, включая те, что находятся в центрах активных галактик, где магнитные поля в миллиарды раз отличаются от свойственных Земле. Со всех направлений пространства космические лучи - высокоэнергетические частицы, преимущественно протоны - летят сквозь Вселенную на энергиях настолько высоких, что все, чего человек достигал здесь, на Земле, кажется ничтожным.

Да, по мере перехода к все более и более высоким энергиям, частицы становятся все мельче, однако высочайшие энергии уже не измеряются в порядках ГэВ (Гигаэлектронвольт или 10^9 эВ), ТэВ (Тераэлектронвольт или 10^12 эВ) или даже ПэВ (Петаэлектронвольт или 10^15 эВ). Вместо этого, эти энергии могут достигать диапазона 10^19 эВ! И эти значения уже действительно очень интересны! Потому что в районе 4-5х10^19 эВ Вселенная уже не позволит вам оставаться на этой энергии! Хотите - верьте, хотите - нет, но проблема в том, что независимо от того, насколько высока энергия частицы, ей придется пройти через радиационную ванну, оставшуюся от Большого Взрыва, чтобы попасть к вам.

Это излучение невероятно холодное, при средней температуре около 2,725 градусов Кельвина, или менее трех градусов выше абсолютного нуля. Если попытаться вычислить среднеквадратичное значение энергии каждого фотона там, это будет порядка всего 0,00023 электрон-вольт, очень маленькое число. Каждый раз, когда высокоэнергетическая заряженная частица имеет возможность взаимодействовать с фотоном, она обладает такой же возможностью, как и все взаимодействующие частицы: если это энергетически разрешено по E=mc^2, то есть шанс образования новой частицы! И эта частица не получает энергию из ниоткуда, а берёт её из системы, создавшей ее!

Легчайшая частица, которую можно создать столкновением - это нейтральный пион, для образования которой понадобится 135 МэВ энергии. Для этого есть предел, который относительно легко можно вычислить, и это говорит о том, что чем дольше ваше значение энергии будет превышать определенный энергетический предел (известный как предел ГЗК, названный в честь Грайзена-Зацепина-и-Кузьмина). тем дольше вы будете испускать эти пионы, пока значение энергии не станет ниже этого энергетического предела.

В течение долгого времени, вплоть до последних нескольких лет, казалось, что это частицы, превысившие предел, что означало либо то, что они были образованы в пределах Галактики, поскольку это был единственный вариант, позволявший им добраться до Земли, было что-то не так с нашим пониманием относительности (большая вероятность), или, как предполагало множество людей, были проблемы с измерением таких беспрецедентно высоких энергий.

И вот, сейчас, самая современная обсерватория и эксперимент - Pierre Auger Observatory и High-Resolution Fly’s Eye Experiment - четко знают пределы ГЗК и не видят космических лучей с энергией, превышающей 5х10^19 эВ. Что же касается протона, путешествующего с такой энергией, знаете ли вы, что это будет за скорость? Это говорит нам о том, что протон, путешествующий на ГЗК-пределе, имеет скорость: 299 792 457,999999999999918 метров в секунду.

Или, предположим, вы отправили протон с такой энергией и фотон к ближайшей звезде и обратно, фотон вернется первым... Обогнав всего на 22 микрона протон, который прилетит на 700 фемтосекунд позже. И каждая заряженная частица в космосе - каждый космический луч, каждый протон, каждое атомное ядро - ограничено этой скоростью! Не просто скоростью света, а на маленькую долю меньше, благодаря остаточным отблескам Большого Взрыва!

Поэтому, когда вы мечтаете о путешествиях по Вселенной со скоростью близкой к скорости света, радиация от Большого взрыва - такая низкоэнергетическая в микроволнах (как в микроволновых печах) - поджарит вас до хрустящей корочки, если вы будете двигаться слишком быстро. И это и есть предел космической скорости для вас, и всего остального, сделанного из материи!

Нейтронная звезда
Нейтронная звезда

Нейтронная звезда

Нейтронная звезда — астрономический объект, являющийся одним из конечных продуктов эволюции звёзд, состоящий, в основном, из нейтронной сердцевины, покрытой сравнительно тонкой (∼1 км) корой вещества в виде тяжёлых атомных ядер и электронов. Массы нейтронных звёзд сравнимы с массой Солнца, но типичный радиус составляет лишь 10-20 километров. Поэтому средняя плотность вещества такой звезды в несколько раз превышает плотность атомного ядра (которая для тяжёлых ядер составляет в среднем 2,8·1017 кг/м³). Дальнейшему гравитационному сжатию нейтронной звезды препятствует давление ядерной материи, возникающее за счёт взаимодействия нейтронов.

Многие нейтронные звёзды обладают чрезвычайно высокой скоростью вращения, до тысячи оборотов в секунду. Считается, что нейтронные звезды рождаются во время вспышек сверхновых звёзд.

Массы большинства известных нейтронных звёзд близки к 1,44 массы Солнца, что равно значению предела Чандрасекара. Теоретически же допустимы нейтронные звёзды с массами от 1,4 до примерно 2,5 солнечных масс, однако эти значения в настоящее время известны весьма неточно. Самые массивные нейтронные звёзды из открытых — Vela X-1 (имеет массу не менее 1,88±0,13 солнечных масс на уровне 1σ, что соответствует уровню значимости α≈34 %) и PSR J1614-2230 (с оценкой массы 1,97±0,04 солнечных). Силы тяготения в нейтронных звёздах уравновешиваются давлением вырожденного нейтронного газа, максимальное значение массы нейтронной звезды задаётся пределом Оппенгеймера — Волкова, численное значение которого зависит от (пока ещё плохо известного) уравнения состояния вещества в ядре звезды. Существуют теоретические предпосылки того, что при ещё большем увеличении плотности возможно перерождение нейтронных звезд в кварковые.

Магнитное поле на поверхности нейтронных звёзд достигает значения 10^12—10^13 Гс (для сравнения — у Земли около 1 Гс); именно процессы в магнитосферах нейтронных звёзд ответственны за радиоизлучение пульсаров. Начиная с 1990-х годов, некоторые нейтронные звёзды отождествлены как магнетары — звёзды, обладающие магнитными полями порядка 10^14 Гс и выше. Такие поля (превышающие «критическое» значение 4,414·10^13 Гс, при котором энергия взаимодействия электрона с магнитным полем превышает его энергию покоя mec²) привносят качественно новую физику, так как становятся существенны специфические релятивистские эффекты, поляризация физического вакуума и т. д.

К 2012 году открыто около 2000 нейтронных звёзд, порядка 90% из них являются одиночными. Всего в нашей Галактике может находиться 10^8—10^9 нейтронных звёзд, то есть порядка одной на тысячу обычных звёзд. Для нейтронных звёзд характерна высокая скорость движения (порядка 200 км/с). В результате аккреции вещества облака нейтронная звезда может быть в этом случае видна с Земли в разных спектральных диапазонах, включая оптический, на который приходится около 0,003 % излучаемой энергии.

5 КРУПНЕЙШИХ НЕРАЗГАДАННЫХ ТАЙН СОВРЕМЕННОЙ ФИЗИКИ
5 КРУПНЕЙШИХ НЕРАЗГАДАННЫХ ТАЙН СОВРЕМЕННОЙ ФИЗИКИ

5 КРУПНЕЙШИХ НЕРАЗГАДАННЫХ ТАЙН СОВРЕМЕННОЙ ФИЗИКИ

1) Что такое тёмная энергия?

Тёмная энергия — это нечто такое, что объяснило бы нам, почему Вселенная продолжает расширяться, несмотря на то, что основная действующая в ней сила — сила притяжения, она же гравитация — этому противодействует. Вот какое определение даёт тёмной энергии Википедия:

«Тёмная энергия есть космологическая константа — неизменная энергетическая плотность, равномерно заполняющая пространство Вселенной (другими словами, постулируется ненулевая энергия вакуума);

Тёмная энергия есть некая квинтэссенция — динамическое поле, энергетическая плотность которого может меняться в пространстве и времени.»

На основании наблюдаемых темпов роста Вселенной, учёные делают вывод, что тёмная энергия должна составлять не менее 70% от общего содержания Вселенной. Но по-прежнему непонятно, что это и где это искать.

2) Что такое тёмная материя?

Это довольно парадоксальная штука: форма материи, не испускающая электромагнитного излучения и не вступающая с ним во взаимодействие. Соответственно, её невозможно ни увидеть, ни как-либо наблюдать.

Очевидно, что около 84% материи во Вселенной не поглощает и не излучает свет. Существование и свойства тёмной материи можно вывести из её гравитационного, радиационного и структурного воздействия на Вселенную. Тёмная материя (предположительно) может состоять из слабо взаимодействующих гравитационных частиц, но до сих пор ни один из детекторов не смог обнаружить эти частицы.

3) Почему существует ось времени?

Итак, время движется вперёд: не только по нашим субъективным ощущениям, но и с точки зрения физики. Этот вывод можно сделать на основании свойства Вселенной под названием «энтропия» — меры, определяющей степень беспорядка системы из многих элементов. В нашей Вселенной царит хаос, который постоянно увеличивается: энтропия непрерывно возрастает, говоря научным языком.

Временная ось — это концепция, описывающее время как прямую, протянутую из прошлого в будущее. «Во всех процессах существует выделенное направление, в котором процессы идут сами собой от более упорядоченного состояния к менее упорядоченному.» Следовательно, в далёком прошлом энтропия Вселенной была меньше, в будущем — будет больше. Но почему?..

4) Существуют ли параллельные вселенные?

Параллельные вселенные пришли к нам из мира научной фантастики, но за последние два десятилетия превратились в полноправную научную гипотезу мультивселенной: существования огромного (или даже бесконечного) числа параллельных вселенных.

Квантовая механика позволяет даже предположить их количество. По расчётам, проведённым в 2009-м году физиками Андреем Линде и Виталием Ванчуриным, после Большого взрыва образовалось десять в десятой степени в десятой степени в седьмой степени (10^10^10^7) вселенных. Много. Очень много. Но всё-таки не бесконечно много. Хотя для нас это число действительно равно бесконечности: мозг человека не способен воспринять более десяти в шестнадцатой степени (10^16) битов информации за всю жизнь. В результате получается, что человек не может воспринять более десяти в десятой степени в шестой степени наблюдаемых конфигураций.

Впрочем, мы отвлеклись: даже если параллельные вселенные существуют, наше знание о них по-прежнему лежит только в области предположений.

5) Почему во Вселенной материи значительно больше, чем антиматерии?

В основе нашего понимания устройства мира лежит понятие вселенской гармонии — как на уровне субъективных ощущений, так и на уровне научных знаний. Соответственно, можно предположить, что после Большого взрыва должно было образоваться равное число частиц и античастиц. Но если бы это случилось, пары частицы-античастицы взаимно поглотили бы друг друга: протоны с антипротонами, электроны с антиэлектронами, нейтроны с антинейтронами и т. д., оставив после себя только скучное бесконечное море фотонов

Японцы реализовали полную квантовую телепортацию
Японцы реализовали полную квантовую телепортацию

Японцы реализовали полную квантовую телепортацию

Новый метод позволяет перейти от вероятностной передачи квантовых битов на расстоянии к детерминированной — без помех и нужды в последующем измерении.

Вас это не удивляет, потому что первая квантовая телепортация — передача квантового состояния на расстоянии, при которой у первой частицы такое состояние разрушается, а у второй возникает состояние, идентичное первой, — была реализована ещё в 1997 году?

Да, это так. Вот только использовать такую квантовую телепортацию для реальной обработки информации при помощи квантовых битов (кубитов) было решительно невозможно. В схеме традиционной квантовой телепортации измерение выполняется после переноса кубитов, а эффективность передачи была низкой. В лучшем случае доходят менее 90% всех отправленных кубитов, причём передающий не понимает, о каких именно кубитах идёт речь, а поэтому не может их продублировать. Мораль проста: при использовании в реальной связи потеря более чем 10% информации делает всю систему непрактичной.

«В 1998 году мы использовали слегка нетипичную технику для нетрадиционной полной телепортации. Но тогда переданное состояние не было квантовым битом, — подчёркивает Акира Фурусава. — Теперь же мы применили нашу экспериментальную методику образца 1998 года, чтобы передать квантовые биты».

Гибридная система телепортации объединила технологию по передаче световых волн в широком диапазоне и способ уменьшения диапазона частот фотонных квантовых битов. Благодаря этому удалось инкорпорировать квантовые биты в световые волны. Кроме того, отказ от принципиально вероятностных белловских измерений позволил сделать и саму квантовую телепортацию не вероятностной, а жёстко детерминированной — впервые в мире.

«Полагаю, мы можем сказать со всей определённостью, что только теперь квантовые компьютеры стали ближе к реальности, — безмерно оптимистично заявляет г-н Фурусава. — Телепортацию такого рода можно представить как квантовый затвор [транзистора], где сток и исток идентичны. Так что, если мы слегка улучшим процесс, исток и сток, чтобы программировать их состояния, то получим программируемый квантовый затвор. Комбинируя множество таких затворов, мы выйдем на настоящий квантовый компьютер».

Как квантовая телепортация нового типа повлияет на нашу повседневность? По меньшей мере она обеспечит надёжную связь, основанную на квантовой криптографии, которая, быть может, положит конец ситуации, когда США прослушивают видеоконференции ООН, президентов Мексики, Боливии, далее везде (остальные страны с приличными разведслужбами тоже, конечно, не отстают). Но нас с вами скорее коснётся использование таких систем для безопасного совершения банковских операций и онлайновых платежей.

И уж совсем всё станет почти сказочным, если г-н Фурусава всё-таки прав, и мы, воспользовавшись телепортацией, сумеем построить полноценные квантовые компьютеры.

Напомним: в мае 2013 года сравнительные тесты весьма скромного квантового компьютера D-Wave One (процессор Vesuvius, лишь 512 кубит) и четырёхпроцессорного компьютера (2,4 ГГц, Intel, 16 Гб оперативной памяти) показали, что ряд задач квантовая машина выполняет за 0,5 с, а обычная — за 30 мин, то есть в 3 600 раз медленнее. Наконец, квантовые компьютеры могут сделать то, что на нынешних в принципе невозможно или требует времени, сравнимого с длительностью существования Вселенной. Да, речь в первую очередь идёт о моделировании новых веществ с уникальными свойствами, от лекарств и конструкционных материалов до высокотемпературных сверхпроводников. Так победим?

Самое холодное место Вселенной
Самое холодное место Вселенной

Самое холодное место Вселенной

Как вы думаете, где находится самое холодное место в нашей Вселенной? На сегодняшний день это Земля. К примеру, температура поверхности Луны -227 градусов по шкале Цельсия, а температура вакуума, окружающего нас, составляет 265 градусов ниже нуля. Однако в лаборатории на Земле человек может добиться температуры гораздо ниже, для изучения свойств материалов в условиях сверхнизких температур. Материалы, отдельные атомы и даже свет, подвергнутые экстремальному охлаждению, начинают проявлять непривычные свойства.
Первый эксперимент такого рода был поставлен в начале 20 века физиками, которые изучали электрические свойства ртути при сверхнизкой температуре. При -262 градуса по Цельсию ртуть начинает проявлять свойства сверхпроводимости, уменьшая сопротивление электрическому току практически до нуля. Дальнейшие эксперименты также выявили другие интересные свойства охлажденных материалов, включая сверхтекучесть, которая выражается в «просачивании» вещества сквозь твердые перегородки и из закрытых емкостей.
Наукой определена самая низкая достижимая температура — минус 273.15 градусов Цельсия, но практически такая температура недостижима. Практически, температура является приблизительной мерой энергии, заключенной в объекте, поэтому абсолютный ноль показывает, что тело ничего не излучает, и никакой энергии из этого объекта извлечь нельзя. Но несмотря на это, ученые пытаются подобраться как можно ближе к абсолютному нулю температуры, актуальный рекорд был поставлен в 2003 году в лаборатории Массачусетского института технологии. Ученым недотянули до абсолютного нуля всего 810 миллиардных долей градуса. Охлаждали они облако атомов натрия, удерживаемое на месте с помощью мощного магнитного поля.

Казалось бы — в чем прикладной смысл таких опытов? Оказывается, исследователей интересует такое понятие как конденсат Бозе-Эйнштейна, которое представляет собой особое состояние вещества — не газ, твердое или жидкое, а просто облако атомов с одинаковым квантовым состоянием. Такая форма вещества была предсказана Эйнштейном и индийским физиком Satyendra Bose в 1925 году, а получена только через 70 лет. Один из ученых, который добился такого состояния вещества — Wolfgang Ketterle, который получил за свое открытие Нобелевскую премию в области физики.
Одно из замечательных свойств конденсата Бозе-Эйнштейна (КБЭ) — возможность управления движением световых лучей. В вакууме свет перемещается со скоростью 300000 км в секунду, и это максимальная скорость, достижимая во Вселенной. Но свет может распространяться медленнее, если будет распространяться не в вакууме, а в веществе. С помощью КБЭ можно замедлить движение света до малых скоростей, и даже остановить его. Из-за температуры и плотности конденсата световое излучение замедляется и может быть «схвачено» и преобразовано напрямую в электрический ток. Этот ток может быть передан в другое облако КБЭ и преобразовано обратно в световое излучение. Эта возможность очень востребована для телекоммуникации и вычислительной техники. Тут я немного не понимаю — ведь устройства, преобразующие световые волны в электричество и обратно УЖЕ есть… Видимо, использование КБЭ позволяет производить это преобразование быстрее и точнее.
Одной из причин, почему ученые настолько стремятся получить абсолютный ноль — попытка понять, что происходит и происходило с нашей Вселенной, какие термодинамические законы в ней действуют. При этом исследователи понимают, что извлечение всей энергии до последнего из атома практически недостижимо…

ТЕМНАЯ ЭНЕРГИЯ — ВЫМЫСЕЛ?
ТЕМНАЯ ЭНЕРГИЯ — ВЫМЫСЕЛ?

ТЕМНАЯ ЭНЕРГИЯ — ВЫМЫСЕЛ?

В этой статье мы будем защищать темную энергию. Она доминирует во вселенной, она абсолютно абсурдна, но она крайне необходима физике. Сложный вопрос, решения которого пока нет. Тем не менее мы попробуем пролить свет на самые темные и самые светлые стороны этого вопроса. Является ли темная энергия выдумкой, притянутой за уши?

Идея темной энергии настолько смешная, что практически любой вопрос относительно ее существования начинается с «зачем она нужна?». Никто не хочет верить в темную энергию, но у него нет выбора. В самом деле, что за абсурд: во вселенной существует огромное количество некого «вакуума», который «растягивает» ее изнутри?

В середине 90-х годов космологи решили, что знают все. Темная материя была известна с 1920 года, и самые уважаемые физики считали, что Вселенная состоит из комбинации обычной и темной материи. Поскольку гравитация притягивает, очевидно, материя должна стягивать Вселенную.

В то же время несколько команд ученых наблюдали за взрывами далеких сверхновых. Сверхновые (типа Ia, если быть точным) — на самом деле весьма полезные маяки во Вселенной, поскольку: а) они очень яркие, а значит, их можно заметить издалека; и б) зная наверняка, насколько они яркие, можно определить, как далеко они находятся. Мы можем измерить красное смещение сверхновых и определить, насколько расширилась вселенная с момента их взрыва. А комбинируя расширение вселенной и дистанцию, мы можем определить, как быстро вселенная замедляется.

Да только не получилось.

В 1998 году команда исследователей High-z Supernova Search объявила в рамках проекта Supernova Cosmology, что, судя по их наблюдениям, вселенная ускоряется. Последующие наблюдения подтвердили это, а виновника торжества окрестили «темной энергией». Как и «темная материя», название должно подчеркнуть то, что мы не имеем никакого понятия, чем это явление является на самом деле. И вовсе не потому, что оно черного цвета.

Темная материя, как вы должны были уже понять, это «загадочная субстанция» (ее всегда так называют), которая заставляет вселенную ускоряться. Это не так смешно, как кажется на первый взгляд. Вы знаете, что масса создает гравитационное поле, но общая теория относительности гласит, что любая форма энергии тоже так умеет. Еще более странным кажется то, что гравитация получает дополнительную мощь, если подключается давление. В нормальных условиях мы этого не замечаем, поскольку даже в центре солнца давление крошечное, по сравнению с плотностью энергии.

Темная энергия — странный случай. Суть в том, что ее давление отрицательное, а значит ее чистая гравитация отталкивает. Было бы упущением не отметить, что темная энергия ближе всего к тому, что мы понимаем под антигравитацией. Это не антигравитация, но мы можем так сказать.

По самым оптимистичным оценкам, на долю темной энергии приходится 70 % от всей энергии во вселенной. При такой плотности частицы темной энергии должны появляться перед нашими глазами постоянно. Но как ни странно, нет. Ни один детектор не может ее зафиксировать. Но это не означает, что мы никогда не видели ничего, похожего на темную энергию. Как в случае с червоточинами пространства-времени, может быть, мы просто неправильно ее идентифицируем.

Квантовая динамика — одна из самых успешных теорий, когда-либо созданных человеком. Она объединяет электромагнетизм и квантовую механику и предсказывает все, начиная от детальной структуры атома до магнитного напряжения электрона с фантастической точностью. Также у нее есть плохая репутация производить массу бесконечностей в вычислениях. Это плохо, но ученые решили этот вопрос путем вычитания одной бесконечности из другой. Да, это хитрость. Да, это стыдно. Но это работает.

Одна из бесконечностей, которые вытекают из этой теории, связана с частицами и античастицами, которые постоянно рождаются из вакуума. Есть две хороших новостей и одна отвратительная по поводу «энергии вакуума» этих временных частиц. Первая клевая вещь — у нее есть отрицательное давление, которое необходимо, чтобы быть темной энергией. Вторая — это не выдумка. Мы можем наблюдать эффект Казимира в лаборатории. Две металлические пластины в вакууме будут притягиваться, поскольку за пределами пластин больше вакуумных флуктуаций, чем между ними.

Плохая новость заключается в том, что любая оценка энергии вакуума дает плотность энергии в 10^100 раз больше, чем плотность, которая вытекает из измерений ускорения сверхновых (даже если немного округлить «бесконечность»). Это огромная проблема. Это одна из самых больших проблем в физике.

Можно предположить, что вселенная не ускоряется вообще. Пусть самые далекие сверхновые отличаются от тех, что находятся рядом с нами, и этот странный эффект заставляет нас думать, что вселенная ускоряется. Физики думали об этом, но наличие сверхновых не единственное доказательство, чтобы стать верующим.

Выдумали ли физики темную энергию?

Одним из лучших доказательств того, что мы имеем, является измерение космического микроволнового фона. Это излучение Вселенной, когда ей было всего 380 000 лет. Мы можем наблюдать столкновения горячего и холодного тех времен так, словно наблюдаем за волнами на воде. Поскольку свет этого излучения путешествовал на протяжении всей истории вселенной, прежде чем попасть в наши телескопы, мы можем использовать эту информацию, чтобы восстановить форму вселенной с невероятной точностью. Она «плоская», кстати. Что это дает нам? То, что мы видим, что обычная и темная материи вкупе дают только 30 % энергии, которая необходима, чтобы сделать нашу вселенную «плоской», остальное должно приходиться на долю той самой темной энергии. Но и это еще не все. От распределения галактик и гравитационного линзирования до количества далеких кластеров галактик, каждый пункт доказательства говорит в пользу существования темной энергии.

Если вы хотите избавиться от темной энергии, вам нужно избавиться от относительности. Вы можете попробовать, но гораздо проще будет выяснить, что такое темная энергия.

Проблема в том, что физики честно не знают объяснения. Одним может быть то, что эйнштейновская «космологическая постоянная» была верна с самого начала, и просто-напросто связана куда сложнее с нашей теорией гравитации. Другое — темная энергия жидкая, и ее давление меняется от места к месту и время от времени. До сих пор нет никаких доказательств ни одному, ни другому объяснению.

Но если энергия вакуума так велика, почему темная энергия так мала? Этого тоже никто не знает. Есть предположения, что это просто антропный принцип в действии. Возможно, во всех вселенных есть больше или меньше темной энергии, но те, в которых больше ее, ускорились так быстро, что ни звезды, ни другие сложные структуры не успели сформироваться.

Попробуем сформулировать вопрос по-другому. Может быть ускорение вселенной быть реальным, но так, чтобы ее растягивало снаружи? Проблема в том, что у вселенной нет никакого снаружи. Куда бы вы ни пошли, везде вы найдете себя. Представьте себе, что наша вселенная — тесто для пиццы, и кто-то пытается раскатать его. Что произойдет? Края будут удаляться от нас с ускорением, но грибочки рядом будут держаться более-менее вместе. Это потому, что у гравитации есть локальная кривизна в пространстве-времени, и что-то — назовем это темными энергетическими дрожжами — расталкивает все грибы. В общем, физики не знают, что это за дрожжи.

На телепортацию среднего мужчины всего на несколько метров ушло бы ...
На телепортацию среднего мужчины всего на несколько метров ушло бы ...

На телепортацию среднего мужчины всего на несколько метров ушло бы 15 лет

В научно-фантастических фильмах телепортация предстаёт как способ мгновенного перемещения в пространстве, по сути, ещё более быстрого, чем время. Однако физики считают, что в реальности, даже если телепортация станет возможной, то будет несколько иной.
Студенты из Университета Лестера рассчитали, что телепортация только одного человека с поверхности Земли к ожидающему на орбите кораблю займёт в 350 тыс раз больше времени, чем существует Вселенная. Такой ответ перестанет казаться удивительным, если подсчитать объём передаваемой информации: нужно передать все данные, включая ДНК и нейроны мозга.
Студенты, которые уже имеют магистерскую степень, выяснили, что энергия, необходимая для телепортации человека, зависит от пропускной способности: чем за меньшее время нужно доставить человека в пункт назначения, тем больше энергии на это расходуется.
Если предположить, что пропускная способность сети — хотя бы от 29,5 до 30-ти ГГц, то на телепортацию мужчины средних лет на несколько метров уйдёт примерно 15 лет, а на доставку его таким образом на орбитальный космический корабль потребуется в 350 тыс раз больше времени, чем прошло с момента Большого Взрыва. Так что есть основания полагать, что ещё долгое время телепортация будет существовать только в научной фантастике.

Эффект Казимира.
Эффект Казимира.

Эффект Казимира.
Этот крошечный шарик являет собой доказательство, что Вселенная будет расширяться вечно. Размером чуть более одной десятой миллиметра, мяч движется к пластинке, подталкиваемый флуктуациями энергии вакуума пустого пространства. Это притяжение известно, как эффект Казимира, названный в честь первооткрывателя, который пятьдесят лет назад исследовал течение вязких жидкостей. Сегодня накопилось достаточно доказательств в пользу того, что большой вклад в плотность энергии во вселенной делает так называемая тёмная энергия. Форма и происхождение тёмной энергии остаётся для нас загадкой, но предполагается, что она как-то связана с вакуумными флуктуациями, похожими на эффект Казимира, но относящимися к пространству самому по себе. Эта вездесущая и таинственная темная энергия является причиной гравитационного отталкивания материи и, следовательно, может являться причиной вечного расширения Вселенной.

Физикам удалось «запутать» между собой фотоны, разделенные не тольк...
Физикам удалось «запутать» между собой фотоны, разделенные не тольк...

Физикам удалось «запутать» между собой фотоны, разделенные не только пространством, но и временем.

Известно, что квантовая запутанность позволяет сохранять взаимосвязь квантовых состояний объектов, даже если они разделены огромными расстояниями, так что изменения состояния одной системы (например, поляризации фотонов) мгновенно отразится на состоянии другой. В принципе, квантовая теория предсказывает, что «запутанные» между собой объекты могут быть разделены не только пространством, но и временем. Теперь израильским физикам удалось доказать это экспериментально.

В эксперименте был использован процесс «обмена запутанностью» («entanglement swap»): ученые берут две пары запутанных фотонов и, выбрав из них по одному фотону, запутывают их между собой. Это приводит к нарушению первоначальных запутанностей и созданию новой с участием освободившихся фотонов.

Так, направив лазер на особый кристалл, физики создали две запутанных пары фотонов: 1 и 2, 3 и 4. Теперь, если запутать между собой фотоны 2 и 3, пары обменяются запутанностями, и изначально не связанные между собой 1 и 4 тоже окажутся запутанными. Ученые, поэкспериментировав со временными интервалами, выяснили, что запутанность 1 и 4 будет сохраняться, даже если эти фотоны не существуют одновременно.

Хронологически эксперимент строился так:

1. Была создана запутанная пара 1-2.

2. Была измерена поляризация фотона 1, что привело к его разрушению.

3. Была создана запутанная пара 3-4.

4. Были выполнены так называемые «проекционные измерения» («projective measurement») состояний фотонов 2 и 3, что привело к их разрушению, но при этом – и к созданию запутанной пары 2-3. По принципу «обмена запутанностью» запутанными оказались и фотоны 1-4, хотя 1 был уничтожен раньше, чем появился на свет 4.

Эксперименты подтвердили существование связи между поляризацией фотонов 1 и 4, разделенных не только пространством, но и временем.

Квантовое состояние при комнатной температуре удержали 39 минут
Квантовое состояние при комнатной температуре удержали 39 минут

Квантовое состояние при комнатной температуре удержали 39 минут

Международная группа учёных, руководителем которой выступил физик Майк Тевольт (Mike Thewalt) из университета имени Саймона Фрейзера установила новый рекорд в области квантовых вычислений. Результат эксперимента открывает дверь в мир новых сверхбыстрых квантовых компьютеров, которые позволят производить сразу несколько вычислительных операций одновременно.

Если в обычных компьютерах используются биты, принимающие значение 1 или 0, то квантовые компьютеры оперируют кубитами (qubit — quantum bit, "квантовый бит"). Кубиты находятся в состоянии суперпозиции, при котором они одновременно принимают значения 1 и 0, что значительно ускоряет вычисления.
В рамках нового эксперимента физики подняли температуру квантовой системы, в которой информация кодируется в ядрах атомов фосфора на кремниевой пластине, с -269 °С до 25 °С. Результаты показали, что состояние суперпозиции при комнатной температуре удерживается на протяжении 39 минут. Отрыв от предыдущего рекорда оказался очень большим: предыдущие исследования дали результат всего в две секунды при той же температуре.

Также исследователи заметили, что при росте температуры кубитами можно управлять, а при её повторном понижении единицы квантовой информации по-прежнему остаются стабильными.
"Тридцать девять минут только кажутся небольшим периодом. Но для смены направленности спина в ядрах иона фосфора, то есть для запуска квантовых вычислений, требуется всего одна стотысячная доля секунды. В теории можно проводить около 20 миллионов операций за то время, которое требуется для естественного распада суперпозиции на 1%. Это действительно даёт надежду на последующее конструирование мощных квантовых компьютеров", — поясняет соавтор исследования Стефани Симмонс (Stephanie Simmons) с факультета материаловедения оксфордского университета.

Хрупкое квантовое состояние суперпозиции при температуре в 25 градусов по Цельсию удерживали рекордные 39 минут (иллюстрация Stef Simmons, CC BY).

Эксперимент начался с того, что учёные взяли небольшой кусок кремния, легированный несколькими другими элементами, в том числе и фосфором. Квантовая информация была закодирована в ядрах атомов фосфора.

Каждое ядро имеет свою особую квантовую характеристику, называемую спином. Спин можно сравнить с микроскопическим магнитиком, помещённым в магнитное поле. Спинами можно управлять: "магнитик" может условно указывать либо вверх (что представляет значение 0), либо вниз (для значения 1), либо в любом другом промежуточном направлении, представляя таким образом суперпозицию состояний.

Образец был изготовлен при температуре всего 4 градуса выше абсолютного нуля и помещён в магнитное поле. Для создания состояния суперпозиции и изменения направления спинов ядер физики использовали дополнительные магнитные поля.
При температуре -269 °С спины ядер около 37% всех ионов оставались в состоянии суперпозиции на протяжении трёх часов, а при температуре 25 °С — на протяжении 39 минут (иллюстрация Karl G. Nyman/CC BY).

При низкой температуре (-269 °С) спины ядер около 37% всех ионов оставались в состоянии суперпозиции на протяжении трёх часов. Когда же температуру повысили до комнатной, то этот показатель упал до 39 минут, что стало рекордом для подобного рода экспериментов.

"Продолжительность "жизни" квантовых состояний в нашем эксперименте, как минимум, на порядок превышает ту, которой удалось достичь авторам предыдущих исследований. Мы создали поистине высокопроизводительные кубиты", — пишет Симмонс в пресс-релизе оксфордского университета.

Следующий этап масштабного исследования, возможно, будет ещё более трудным. В данном случае 10 миллиардов ионов фосфора находились в одинаковом квантовом состоянии. Для выполнения расчётов, однако, физики должны будут поместить различные кубиты в разных состояния.

Термоядерная реакция
Термоядерная реакция

Термоядерная реакция

Термоядерная реекция — разновидность ядерной реакции, при которой лёгкие атомные ядра объединяются в более тяжёлые за счёт кинетической энергии их теплового движения.

Для того чтобы произошла ядерная реакция, исходные атомные ядра должны преодолеть так называемый «кулоновский барьер» — силу электростатического отталкивания между ними. Для этого они должны иметь большую кинетическую энергию. Согласно кинетической теории, кинетическую энергию движущихся микрочастиц вещества (атомов, молекул или ионов) можно представить в виде температуры, а следовательно, нагревая вещество, можно достичь ядерной реакции. Именно эту взаимосвязь нагревания вещества и ядерной реакции и отражает термин «термоядерная реакция».

Кулоновский барьер
Атомные ядра имеют положительный электрический заряд. На больших расстояниях их заряды могут быть экранированы электронами. Однако для того, чтобы произошло слияние ядер, они должны сблизиться на расстояние, на котором действует сильное взаимодействие. Это расстояние — порядка размера самих ядер и во много раз меньше размера атома. На таких расстояниях электронные оболочки атомов (даже если бы они сохранились) уже не могут экранировать заряды ядер, поэтому они испытывают сильное электростатическое отталкивание. Сила этого отталкивания, в соответствии с законом Кулона, обратно пропорциональна квадрату расстояния между зарядами. На расстояниях порядка размера ядер величина сильного взаимодействия, которое стремится их связать, начинает быстро возрастать и становится больше величины кулоновского отталкивания.

Таким образом, чтобы вступить в реакцию, ядра должны преодолеть потенциальный барьер. Например, для реакции дейтерий-тритий величина этого барьера составляет примерно 0,1 МэВ. Для сравнения, энергия ионизации водорода — 13 эВ. Поэтому вещество, участвующее в термоядерной реакции, будет представлять собой практически полностью ионизированную плазму.

Температура, эквивалентная 0,1 МэВ, приблизительно равна 10^9 К, однако есть два эффекта, которые снижают температуру, необходимую для термоядерной реакции:

- Во-первых, температура характеризует лишь среднюю кинетическую энергию, есть частицы как с меньшей энергией, так и с большей. На самом деле в термоядерной реакции участвует небольшое количество ядер, имеющих энергию намного больше средней (т. н. «хвост максвелловского распределения»).
- Во-вторых, благодаря квантовым эффектам, ядра не обязательно должны иметь энергию, превышающую кулоновский барьер. Если их энергия немного меньше барьера, они могут с большой вероятностью туннелировать сквозь него.

«КРИСТАЛЛЫ ВРЕМЕНИ» МОГУТ ПЕРЕВЕРНУТЬ ТЕОРЕТИЧЕСКУЮ ФИЗИКУ
«КРИСТАЛЛЫ ВРЕМЕНИ» МОГУТ ПЕРЕВЕРНУТЬ ТЕОРЕТИЧЕСКУЮ ФИЗИКУ

«КРИСТАЛЛЫ ВРЕМЕНИ» МОГУТ ПЕРЕВЕРНУТЬ ТЕОРЕТИЧЕСКУЮ ФИЗИКУ

В феврале 2012 года нобелевский лауреат, физик Франк Вилчек, решил выйти на публику со странным и, как ему показалось, слегка неуклюжим предположением. Невозможным в его идее было то, что Вилчек разработал и развил доказательство существования «кристаллов времени» — физических структур, которые движутся по одной и той же схеме, как минута в часах, не затрачивая энергию и не останавливаясь никогда. В отличие от часов и любых других известных нам объектов, кристаллы времени получают энергию для движения не из хранилища, а из разлома в симметрии времени, который представляет собой особую форму вечного движения.

«Большинство исследований в физике являются продолжением вещей, которые были сделаны ранее», — говорит Вилчек, профессор Массачусетского технологического института. По его словам, нужно «выглянуть из коробки».
Идею Вилчека физики встретили настороженно. С одной стороны, у нас есть блестящий профессор, известный разработкой экзотических теорий, которые впоследствии вошли в основное русло, к примеру, существование частиц под названием аксионы и анионы, а также обнаруженное свойство ядерных сил, известное как асимптотическая свобода (за которое он получил Нобелевскую премию по физике в 2004 году). С другой стороны, он говорит о вечном движении, которое считается невозможным из-за фундаментальных законов физики, которые сложно обойти. Стала ли его работа величайшим прорывом или же просто логической ошибкой? Якуб Закржевски, профессор физики и глава атомной оптики в Ягеллонском университете в Польше, изучивший исследования Вилчека, сказал просто:

«Я даже и не знаю».
К счастью, технологический прогресс сделал возможным проверку подобной идеи. Физики планируют построить кристаллы времени, даже не за тем, что они будут генерировать бесконечное количество энергии (и тем самым станут вечным двигателем, который безуспешно пытались создать тысячи лет), а за тем, что находка может рассказать о том, что такое время на самом деле.

Идея родилась у Вилчека, когда он готовил лекцию в 2010 году:

«Я думал о классификации кристаллов, а потом меня осенило, что можно подумать о пространстве-времени с этой точки зрения. И поскольку вы думаете о кристаллах в пространстве, вполне естественно думать о том, как ведут себя кристаллические формы во времени».
Когда материя кристаллизуется, ее атомы спонтанно выстраиваются в ряды, колонки и стопки трехмерной решетки. Атом занимает свою позицию в решетке, но баланс сил между атомами мешает им набиться в пространстве. Поскольку у атомов есть дискретный, а не непрерывный выбор мест, где появиться, кристаллы ломают пространственную симметрию природы — обычное правило того, что все места в пространстве эквивалентны. Но как насчет временной симметрии природы — правило того, что стабильные объекты остаются неизменными во времени?

Вилчек обдумывал это в течение нескольких месяцев. В конце концов, его уравнения показали, что атомы действительно могут образовывать постоянно повторяющуюся решетку во времени, возвращаясь в исходное положение спустя дискретный (а не непрерывный) интервал, тем самым нарушая временную симметрию. Без потребления или производства энергии временные кристаллы будут стабильными, то есть находиться в «основном состоянии», как говорят физики, несмотря на циклические изменения в структуре, что с точки зрения физики можно определить как вечное движение.

«Для физика будет абсолютным безумием думать об основном состоянии как о зависящем от времени», — говорит Хартмут Хаффнер, квантовый физик из Калтеха. — «Из определения основного состояния следует, что его энергия равна нулю. Но если состояние зависит от времени, это подразумевает, что либо энергия изменяется, либо что-то еще. Что-то, что движется по кругу».
Каким образом что-либо может двигаться вечно, не затрачивая энергию? Звучит безумно, поскольку противоречит общепринятым законам физики. Но исследования Вилчека по квантовым и классическим кристаллам времени (последнее — в соавторстве с Альфредом Шапером из Университета Кентукки) прошли проверку экспертов и были опубликованы в Physical Review Letters в октябре 2012 года. Вилчек не утверждает, что знает, могут ли объекты, нарушающие симметрию времени, существовать в природе, но он попытается сделать один из таких в рамках эксперимента.

«Представьте, что вы рисуете мишень и ждете, пока в нее попадут стрелы. Поскольку нет никакого логического противоречия в том, что это может случиться, я думаю, это случится».
Экспериментище

Франк Вилчек.

В июне группа физиков под руководством Сян Чжана, наноинженера из Беркли, и Тонгчанга Ли, физика из группы Чжана, предложили создать кристаллы времени в форме постоянно вращающихся колец заряженных атомов или ионов. (Ли сообщил, что он думал об этом еще до того, как прочитал документацию Вилчека). Статья была опубликована вместе с вилчековской в том же журнале.

С тех пор только один критик — Патрик Бруно, физик-теоретик из Европейского фонда синхротронного излучения во Франции — выразил несогласие в научном виде. Бруно считает, что Вилчек и его коллеги ошибочно отождествляют времязависимое поведение объектов с возбужденным энергетическим состоянием, а не основным. Нет ничего удивительного в объектах с избыточным энергетическим движением в цикле с замедлением движения по мере рассеяния энергии. Чтобы стать кристаллом времени, объект должен обладать вечным движением в основном состоянии.

Комментарий Бруно и ответ Вилчека появился в журнале PRL в марте 2013 года. Бруно продемонстрировал, что низкое энергетическое состояние возможно в системе, предложенной Вилчеком, как гипотетический пример квантового кристалла времени. Вилчек ответил, что хотя приведенный пример не является кристаллом времени, он не думает, что эта ошибка «ставит под вопрос основные понятия».

«Я доказал, что пример некорректен. Но у меня до сих пор нет общего доказательства. Пока».
Споры едва ли закончатся теоретическими основаниями. Козырь находится в руках у экспериментаторов.

Международная группа ученых во главе с учеными Беркли готовит сложный эксперимент в лаборатории, однако он может быть проведен в период «от трех лет до бесконечности», прежде чем придет к логичному завершению. Все зависит от непредвиденных технических трудностей или финансирования. Есть надежда, что кристаллы времени выведут физику за пределы точной, но пока несовершенной квантовой механики, и проложат путь к более великой теории.

«Я очень заинтересован в том, могу ли я сделать вклад, следуя постулатам Эйнштейна», — говорит Ли. — «Он говорил, что квантовая механики является неполной».

Учёные измерили скорость процесса, который превышает скорость света...
Учёные измерили скорость процесса, который превышает скорость света...

Учёные измерили скорость процесса, который превышает скорость света как минимум в 10000 раз

Команда китайских физиков сумела измерить скорость призрачного взаимодействия – по всей видимости, мгновенного взаимодействия между «спутанными» квантовыми частицами – и она оказалась на четыре порядка выше скорости света. Использованное ими в эксперименте оборудование и методология не позволяют измерить точную скорость, но четыре порядка дают цифру около 3 триллионов метров в секунду.

Призрачное взаимодействие на расстоянии – это термин, придуманный Альбертом Эйнштейном для описания того, как спутанные квантовые частицы взаимодействуют друг с другом фактически мгновенным образом, на любом расстоянии, нарушая скорость света и соответственно принципы релятивизма.

И вот теперь, благодаря китайским физикам – кстати, тем самым, которые сумели побить рекорд дальности квантовой телепортации в прошлом году – мы знаем, что призрачное взаимодействие как минимум на четыре порядка превосходит скорость света, а это около 3 триллионов метров в секунду. Мы говорим «как минимум», потому что физики до сих пор не исключили возможность того, что оно действительно мгновенно – но имеющееся оборудование и методология просто не позволяют провести более точные измерения.

Чтобы получить это число, исследователи «спутали» пару фотонов в базовой установке, и затем отправили половину каждой пары на два различных приёмника. Приёмники находились на расстоянии 15,3 километра друг от друга и выровнены по оси запад-восток, чтобы минимизировать влияние вращения Земли (которое весьма значительно, когда приходится работать со скоростями такого масштаба). Одна половина пары затем подвергалась наблюдению, а время, которое требовалось второй половине, чтобы прийти в такое же состояние, измерялось. Этот процесс повторялся в течение 12 часов, чтобы сгенерировать достаточно данных для вычисления скорости призрачного взаимодействия.Схема эксперимента

По словам физиков, другие исследовательские группы прежде уже пытались измерить его скорость, но все они имели локальные лазейки – недостатки методологии, которые подрывали принцип квантовой нелокальности, которая требуется для эксперимента. На этот раз, по их заявлению, все лазейки были перекрыты, и их оценка в, по меньшей мере, 3 триллиона метров в секунду точна.

Что это значит для нас? Хороший вопрос. В последние месяцы мы могли видеть группу международных учёных, которые сумели телепортировать спутанные фотоны на 143 километра — первую в мире телепортацию микроскопических объектов, и первый оптоволоконный канал, способный передавать как традиционные, так и квантовые данные. Теперь мы находимся в точке, в которой квантовый интернет – неважно, использующий традиционное оптоволокно или спутники – начинает приобретать черты реальности. Если окажется, что мы действительно можем передавать данные через квантовую спутанность, то мы уже знаем, что это можно будет делать на скорости, намного превышающей скорость света.

И как минимум, это одно из первых наблюдений субсветовой (суперсветовой? транссветовой?) вселенной – значительное событие для всех учёных по всему миру.

Японцы превратят Луну в мощнейшую электростанцию
Японцы превратят Луну в мощнейшую электростанцию

Японцы превратят Луну в мощнейшую электростанцию

Токийская инженерная и архитектурно-подрядческая компания Shimizu Corporation вынашивает просто-таки наполеоновские планы в отношении спутника нашей планеты. Суть в том, что японский подрядчик хочет построить на Луне безумно гигантскую фабрику по сбору солнечной энергии и ее дальнейшей отправки на Землю.

Информация, которой компания поделилась с общественностью, говорит, что когда строительство будет завершено, то солнечная электростанция скорее будет похожа на пояс, огибающий экватор нашего спутника. Shimizu Corporation сообщает, что длина «пояса» будет составлять 10 943 километра, а ширина — 402 километра. Учитывая размеры, станция получил название Лунное кольцо (Luna Ring) и будет способна, по подсчетам специалистов, вырабатывать где-то около 13 тысяч тераватт энергии. Затем полученную энергию собираются отправлять на Землю, где ее будут получать специальные сборочные станции, которые в свою очередь уже будут распределять электричество по домам, общественным зданиям и так далее.

В Shimizu Corporation уверены, что благодаря установке подобной системы Luna Ring на поверхность Луны, она не будет подвержена плохой погоде (правда, не указывается, как будет бороться с микроастероидами) и будем намного эффективнее, чем солнечные панели, установленные на Земле. Кроме того, система будет способна генерировать электроэнергию 24 часа 7 дней в неделю.

«Возможность использовать безграничные возможности чистой энергии является главнейшей мечтой всего человечества на сегодняшний день. LUNA RING, концепту лунной солнечной электростанции, вполне по силам сделать эту мечту явью, благодаря самым современным космическим технологиям», — пишется на официальном сайте Shimizu Corporation.
luna_img003

«Практически безграничные источники возобновляемой энергии позволят человечеству и дальше развиваться и при этом не наносить вред окружающей среде. Shimizu Corporation предлагает построить Luna Ring для возможности бесконечного существования человечества и планеты, на которой оно живет».
Компания пока не сообщает сведения о том, сколько могла бы стоить подобная система. Однако в Японии уверены, что если все пойдет по намеченному плану, то строительство Luna Ring начнется уже в 2035 году.

НАКОНЕЦ-ТО ОСУЩЕСТВЛЕНА ПОЛНАЯ КВАНТОВАЯ ТЕЛЕПОРТАЦИЯ!
НАКОНЕЦ-ТО ОСУЩЕСТВЛЕНА ПОЛНАЯ КВАНТОВАЯ ТЕЛЕПОРТАЦИЯ!

НАКОНЕЦ-ТО ОСУЩЕСТВЛЕНА ПОЛНАЯ КВАНТОВАЯ ТЕЛЕПОРТАЦИЯ!

Впервые физики передали атом из одного места в другое внутри электронного чипа. Понимаете, чем чревато такое событие? Давайте обозначим его как локальный прорыв. Полученные результаты могут привести, по словам Аркадия Федорова из Университета Квинсленда, к большим электронным сетям и более функциональным электронным чипам.

«Это процесс, в результате которого квантовую информацию можно передать из одного места в другое без необходимости передавать физический носитель информации», — говорит Федоров. — «Информация появляется только в пункте назначения, как телепортация в популярном научно-фантастическом фильме «Звездный путь».
Впрочем, этот сериал вдохновил ученых на создание и многих других интересных вещей.

Федоров отмечает, что ключевым ресурсом квантовой телепортации является определенный тип корреляции, известный как запутанность (мы писали об этом не раз), которая объединяет отправителя и получателя.

«Как только образуется запутанность, эта невозможная передача информации становится реально возможной, благодаря законам квантовой механики», — говорит Федоров. — «Впервые потрясающий процесс квантовой телепортации можно использовать для передачи информации в схеме из одного угла образца в другой».
Что делает работу Федорова интересной, так это то, что его система использует схему, на которой строятся современные компьютерные чипы.

«В нашей системе квантовая информация хранится в искусственных структурах — квантовых битах — и их можно увидеть невооруженным взглядом. Это отчасти удивительно, потому что люди предполагают, что кванты взвешиваются на атомных весах и не видны даже с помощью электронных микроскопов».
Квантовая телепортация позволяет передавать информацию с впечатляющей скорость и точностью, во много раз превышающими современные методы.

«В нашей лаборатории сверхпроводящих квантовых устройств мы используем эту технологию для укрепления наших знаний о природе квантовой физики. В конечном счете на основе этой технологии будут строиться куда более мощные устройства».
Исследование показывает, что вопросы квантовой физики и квантовой связи можно решать в условиях электронных схем на микроволновых частотах.

«В будущем квантовая информация, возможно, будет передаваться на большие расстояния непосредственно через микроволны в оптические интерфейсы», — говорит Федоров.
Что ж, сделан еще один маленький шаг в сторону телепортации.

ВОЗМОЖНОСТЬ СОЗДАНИЯ КРИСТАЛЛОВ ВРЕМЕНИ ПОСТАВЛЕНА ПОД СОМНЕНИЕ
ВОЗМОЖНОСТЬ СОЗДАНИЯ КРИСТАЛЛОВ ВРЕМЕНИ ПОСТАВЛЕНА ПОД СОМНЕНИЕ

ВОЗМОЖНОСТЬ СОЗДАНИЯ КРИСТАЛЛОВ ВРЕМЕНИ ПОСТАВЛЕНА ПОД СОМНЕНИЕ

Может ли двигающийся объект иметь нулевую энергию? На первый взгляд, простой вопрос, и ответ очевиден: движение подразумевает кинетическую энергию. Так о чём речь? Опять Perpetuum mobile?

Увы, в свете квантовой механики вопрос приобретает чуть иное звучание. В 2012 году нобелевский лауреат Фрэнк Вильчек (Frank Wilczek) из Массачусетского технологического института (США) предположил, что квантовые пространственно-временные кристаллы могут добиться чего-то подобного. Это теоретические системы, которые испытывают периодические колебания, находясь в основном квантовом состоянии, то есть в таком состоянии с наименьшей энергией, меньше которого система уже просто не может иметь. Такой «кристалл» будет, по мысли автора идеи, представлять собой группу частиц в основном состоянии, однажды ускоренных и с тех пор двигающихся по кругу вечно.

Ультраохлаждённые ионы бериллия, однажды запущенные во вращение, по мысли сторонников г-на Вильчека, никогда не остановятся, ибо их энергия и так самая низкая изо всех возможных.(Иллюстрация Xiang Zhang group.)

Остановимся на слове «вечно». Поскольку частицы двигаются по кольцу, они будут повторять эту пространственно-временную конфигурацию до бесконечности, и даже тепловая смерть Вселенной не сможет остановить их: у системы нельзя отнять энергию, поскольку её и так уже меньше меньшего. То есть пространственно-временному (он же четырёхмерный) кристаллу нечего терять, кроме своих цепей, и перед нами, в теории, вечное движение на квантовомеханической основе.

Ну да. Ну конечно... А ток в сверхпроводящем кольце? К тому же такое «вечное движение» открыли аж в 1911 году. Но кроме необходимости трат энергии на тепловое поддержание жидкого гелия, сверхпроводящее кольцо разительно отличается от четырёхмерных кристаллов ещё в одном. В кольце сверхпроводника двигаются куперовские пары электронов, взаимодействующих через фонон. А вот волновые функции таких пар однородны, то есть трансляционная симметрия там не нарушается.

Но в кристалле Вильчека симметрия нарушается автоматически, как только мы предполагаем, что частицы в ней, с одной стороны, в основном состоянии, а с другой — двигаются. Поэтому они и называются кристаллами: процесс кристаллизации сопровождается спонтанным нарушением симметрии, и именно это кристалл Вильчека делает со временем.

С тех пор был предложен эксперимент по реализации таких кристаллов. По кольцевой ионной ловушке предполагалось запустить ионы бериллия при температуре порядка миллиардной кельвина с помощью слабого магнитного поля. Поскольку ионы и так будут в основном состоянии, то затормозить их (отняв энергию, а как иначе?) явно не получится, и вращение будет вечным.

Физик Патрик Бруно (Patrick Bruno) из исследовательского ускорительного комплекса ESRF (Франция) ринулся спасать остатки нашего с вами здравого смысла, интуитивно понимающего, что этой ужасной вещи просто не может быть, но не умеющего изложить, почему.

В 1964 году другой нобелевский лауреат, Вальтер Кон, продемонстрировал, что изолятор полностью нечувствителен к магнитным силовым линиям. Поскольку кристаллы пространства-времени являются по гипотетической структуре вигнеровскими кристаллами, а вигнеровские кристаллы — изоляторы, то попытка показать, что слабое магнитное поле может заставить такую систему начать вращение, по мнению Патрика Бруно, будет «безнадёжно обречённым предприятием».

Беда в том, что это объяснение позволяет лишь заявить: не работает одна схема пространственно-временного кристалла. Попробовать инициировать движение группы частиц в основном состоянии по кольцу можно и каким-то иным образом. На это у г-на Бруно есть такой ответ.

«Только будущие достижения в этой области (или их отсутствие) позволят нам сказать, является ли моя работа последним словом, которым мы ответим на вопрос о существовании квантовых временных кристаллов, — считает исследователь. — Ну а пока ясно лишь то, что моя работа показывает нереализуемость временных кристаллов для всех реалистичных моделей или механизмов, предложенных на сегодня. Так что до следующих новых идей в этой области я считаю тему закрытой. Не могу исключить, что кто-то выдвинет альтернативное предложение, находящееся за пределами ограничений моей теоремы. Однако соображения, основанные на возражении по сохранению энергии, предполагают, что временной кристалл, то есть поведение, при котором в основном состоянии продолжается движение, в общем случае невозможен».

Отчёт об исследовании опубликован в журнале Physical Review Letters, а с его препринтом можно ознакомиться здесь.

ЧТО НА САМОМ ДЕЛЕ ОЗНАЧАЕТ ЗНАМЕНИТАЯ ФОРМУЛА ЭЙНШТЕЙНА?
ЧТО НА САМОМ ДЕЛЕ ОЗНАЧАЕТ ЗНАМЕНИТАЯ ФОРМУЛА ЭЙНШТЕЙНА?

ЧТО НА САМОМ ДЕЛЕ ОЗНАЧАЕТ ЗНАМЕНИТАЯ ФОРМУЛА ЭЙНШТЕЙНА?

Уравнение E=mc² мелькает везде: от кепок до наклеек на бамперах. В 2008 году Мэрайя Кэри даже назвала так свой альбом. Но что, в сущности, означает знаменитое уравнение относительности, выведенное Альбертом Эйнштейном?

Для начала, E — это энергия, M — это масса, измерение количества вещества. Энергия и материя взаимозаменяемы. Кроме того, важно помнить, что во Вселенной есть установленное количество энергии и материи. Энергия постоянно перетекает в материю и обратно. Ничего не исчезает бесследно.

Теперь поговорим о c². Это часть уравнения, которая обозначает скорость света в квадрате. Получается, что энергия равна количеству массы, умноженной на скорость света в квадрате.

Почему нам нужно умножать материю на скорость света, чтобы получить энергию? Причина в том, что энергия, будь это световые волны или радиация, движется со скоростью света. Это 300 000 километров в секунду. Когда мы разбиваем атомы в ядерном реакторе или атомной бомбе, энергия вырывается со скоростью света.

Но почему скорость света в квадрате? Причина в том, что кинетическая энергия или энергия движения пропорциональна массе. Когда вы ускоряете объект, кинетическая энергия увеличивается на сумму скорости в квадрате. Вот отличный пример, с которым сталкивается любой водитель: если вы увеличите скорость в два раза, тормозной путь будет в четыре раза дольше, потому что тормозной путь равен квадрату скорости.

Скорость света в квадрате — колоссальное число, демонстрирующее, какое огромное количество энергии есть даже в небольшом количестве вещества. Возьмем 1 грамм воды — если вся масса конвертируется в чистую энергию по формуле E=mc², выйдет 20 000 тонн в тротиловом эквиваленте. Вот почему небольшой кусочек урана или плутония может произвести суровый атомный взрыв.

Уравнение Эйнштейна открыло двери для многочисленных технологических достижений в разных сферах, от ядерной энергетики и ядерной медицины до «одомашнивания солнца». Не так давно мы писали, что NASA планирует оснастить небольшим термоядерным реактором каждый дом и автомобиль, только основан он будет не на энергии распада, а на энергии синтеза. Дело очень непростое, но только подумайте: небольшое количество вещества может обеспечить вас энергией до конца ваших дней. Эйнштейн был весьма незаурядным физиком, и многие склонны искать причину его гениальности в мозге.

Американский физик разгадал парадокс кота Шрёдингера
Американский физик разгадал парадокс кота Шрёдингера

Американский физик разгадал парадокс кота Шрёдингера

В 1935 году великий физик, нобелевский лауреат и основоположник квантовой механики Эрвин Шрёдингер сформулировал свой знаменитый парадокс, иллюстрирующий феномен нелокальности, возникающий при явлении квантовой запутанности.
Учёный предположил, что если взять некого кота и поместить его в стальную непрозрачную коробку с "адской машиной", то через час он будет жив и мёртв одновременно. Механизм в коробке выглядит следующим образом: внутри счётчика Гейгера находится микроскопическое количество радиоактивного вещества, способного распасться за час лишь на один атом; при этом оно с той же вероятностью может и не распасться. Если распад всё же произойдёт, то сработает рычажный механизм и молоток разобьёт сосуд с синильной кислотой и кот погибнет; если распада не будет, то сосуд останется цел, а кот — жив и здоров.

Если бы речь шла не о коте и коробке, а о мире субатомных частиц, то учёные бы сказали, что кот и жив и мёртв одновременно, однако в макромире такое умозаключение некорректно. Так почему же мы оперируем такими понятиями, когда речь идёт о более мелких частицах материи?
Иллюстрация Шрёдингера является наилучшим примером для описания главного парадокса квантовой физики: согласно её законам, частицы, такие как электроны, фотоны и даже атомы существуют в двух состояниях одновременно ("живых" и "мёртвых", если вспоминать многострадального кота). Эти состояния называются суперпозициями.
Американский физик Арт Хобсон (Art Hobson) из университета Арканзаса (Arkansas State University) предложил своё решение данного парадокса.

"Измерения в квантовой физике базируются на работе неких макроскопических устройств, таких как счётчик Гейгера, при помощи которых определяется квантовое состояние микроскопических систем — атомов, фотонов и электронов. Квантовая теория подразумевает, что если вы подсоедините микроскопическую систему (частицу) к некому макроскопическому устройству, различающему два разных состояния системы, то прибор (счётчик Гейгера, например) перейдёт в состояние квантовой запутанности и тоже окажется одновременно в двух суперпозициях. Однако невозможно наблюдать это явление непосредственно, что делает его неприемлемым", — рассказывает физик.
Хобсон говорит, что в парадоксе Шрёдингера кот играет роль макроскопического прибора, счётчика Гейгера, подсоединённого к радиоактивному ядру, для определения состояния распада или "нераспада" этого ядра. В таком случае, живой кот будет индикатором "нераспада", а мёртвый кот — показателем распада. Но согласно квантовой теории, кот, так же как и ядро, должен пребывать в двух суперпозициях жизни и смерти.

Вместо этого, по словам физика, квантовое состояние кота должно быть запутанным с состоянием атома, что означает что они пребывают в "нелокальной связи" друг с другом. То есть, если состояние одного из запутанных объектов внезапно сменится на противоположное, то состояние его пары точно также поменяется, на каком бы расстоянии друг от друга они ни находились. При этом Хобсон ссылается на экспериментальные подтверждения этой квантовой теории.
"Самое интересное в теории квантовой запутанности — это то, что смена состояния обеих частиц происходит мгновенно: никакой свет или электромагнитный сигнал не успел бы передать информацию от одной системы к другой. Таким образом, можно сказать, что это один объект, разделённый на две части пространством, и неважно, как велико расстояние между ними", — поясняет Хобсон.

ТЕМНАЯ ЭНЕРГИЯ — ВЫМЫСЕЛ?
ТЕМНАЯ ЭНЕРГИЯ — ВЫМЫСЕЛ?

ТЕМНАЯ ЭНЕРГИЯ — ВЫМЫСЕЛ?

В этой статье мы будем защищать темную энергию. Она доминирует во вселенной, она абсолютно абсурдна, но она крайне необходима физике. Сложный вопрос, решения которого пока нет. Тем не менее мы попробуем пролить свет на самые темные и самые светлые стороны этого вопроса. Является ли темная энергия выдумкой, притянутой за уши?

Идея темной энергии настолько смешная, что практически любой вопрос относительно ее существования начинается с «зачем она нужна?». Никто не хочет верить в темную энергию, но у него нет выбора. В самом деле, что за абсурд: во вселенной существует огромное количество некого «вакуума», который «растягивает» ее изнутри?

В середине 90-х годов космологи решили, что знают все. Темная материя была известна с 1920 года, и самые уважаемые физики считали, что Вселенная состоит из комбинации обычной и темной материи. Поскольку гравитация притягивает, очевидно, материя должна стягивать Вселенную.

В то же время несколько команд ученых наблюдали за взрывами далеких сверхновых. Сверхновые (типа Ia, если быть точным) — на самом деле весьма полезные маяки во Вселенной, поскольку: а) они очень яркие, а значит, их можно заметить издалека; и б) зная наверняка, насколько они яркие, можно определить, как далеко они находятся. Мы можем измерить красное смещение сверхновых и определить, насколько расширилась вселенная с момента их взрыва. А комбинируя расширение вселенной и дистанцию, мы можем определить, как быстро вселенная замедляется.

Да только не получилось.

В 1998 году команда исследователей High-z Supernova Search объявила в рамках проекта Supernova Cosmology, что, судя по их наблюдениям, вселенная ускоряется. Последующие наблюдения подтвердили это, а виновника торжества окрестили «темной энергией». Как и «темная материя», название должно подчеркнуть то, что мы не имеем никакого понятия, чем это явление является на самом деле. И вовсе не потому, что оно черного цвета.

Темная материя, как вы должны были уже понять, это «загадочная субстанция» (ее всегда так называют), которая заставляет вселенную ускоряться. Это не так смешно, как кажется на первый взгляд. Вы знаете, что масса создает гравитационное поле, но общая теория относительности гласит, что любая форма энергии тоже так умеет. Еще более странным кажется то, что гравитация получает дополнительную мощь, если подключается давление. В нормальных условиях мы этого не замечаем, поскольку даже в центре солнца давление крошечное, по сравнению с плотностью энергии.

Темная энергия — странный случай. Суть в том, что ее давление отрицательное, а значит ее чистая гравитация отталкивает. Было бы упущением не отметить, что темная энергия ближе всего к тому, что мы понимаем под антигравитацией. Это не антигравитация, но мы можем так сказать.

По самым оптимистичным оценкам, на долю темной энергии приходится 70 % от всей энергии во вселенной. При такой плотности частицы темной энергии должны появляться перед нашими глазами постоянно. Но как ни странно, нет. Ни один детектор не может ее зафиксировать. Но это не означает, что мы никогда не видели ничего, похожего на темную энергию. Как в случае с червоточинами пространства-времени, может быть, мы просто неправильно ее идентифицируем.

Квантовая динамика — одна из самых успешных теорий, когда-либо созданных человеком. Она объединяет электромагнетизм и квантовую механику и предсказывает все, начиная от детальной структуры атома до магнитного напряжения электрона с фантастической точностью. Также у нее есть плохая репутация производить массу бесконечностей в вычислениях. Это плохо, но ученые решили этот вопрос путем вычитания одной бесконечности из другой. Да, это хитрость. Да, это стыдно. Но это работает.

Одна из бесконечностей, которые вытекают из этой теории, связана с частицами и античастицами, которые постоянно рождаются из вакуума. Есть две хороших новостей и одна отвратительная по поводу «энергии вакуума» этих временных частиц. Первая клевая вещь — у нее есть отрицательное давление, которое необходимо, чтобы быть темной энергией. Вторая — это не выдумка. Мы можем наблюдать эффект Казимира в лаборатории. Две металлические пластины в вакууме будут притягиваться, поскольку за пределами пластин больше вакуумных флуктуаций, чем между ними.

Плохая новость заключается в том, что любая оценка энергии вакуума дает плотность энергии в 10^100 раз больше, чем плотность, которая вытекает из измерений ускорения сверхновых (даже если немного округлить «бесконечность»). Это огромная проблема. Это одна из самых больших проблем в физике.

Можно предположить, что вселенная не ускоряется вообще. Пусть самые далекие сверхновые отличаются от тех, что находятся рядом с нами, и этот странный эффект заставляет нас думать, что вселенная ускоряется. Физики думали об этом, но наличие сверхновых не единственное доказательство, чтобы стать верующим.

Выдумали ли физики темную энергию?

Одним из лучших доказательств того, что мы имеем, является измерение космического микроволнового фона. Это излучение Вселенной, когда ей было всего 380 000 лет. Мы можем наблюдать столкновения горячего и холодного тех времен так, словно наблюдаем за волнами на воде. Поскольку свет этого излучения путешествовал на протяжении всей истории вселенной, прежде чем попасть в наши телескопы, мы можем использовать эту информацию, чтобы восстановить форму вселенной с невероятной точностью. Она «плоская», кстати. Что это дает нам? То, что мы видим, что обычная и темная материи вкупе дают только 30 % энергии, которая необходима, чтобы сделать нашу вселенную «плоской», остальное должно приходиться на долю той самой темной энергии. Но и это еще не все. От распределения галактик и гравитационного линзирования до количества далеких кластеров галактик, каждый пункт доказательства говорит в пользу существования темной энергии.

Если вы хотите избавиться от темной энергии, вам нужно избавиться от относительности. Вы можете попробовать, но гораздо проще будет выяснить, что такое темная энергия.

Проблема в том, что физики честно не знают объяснения. Одним может быть то, что эйнштейновская «космологическая постоянная» была верна с самого начала, и просто-напросто связана куда сложнее с нашей теорией гравитации. Другое — темная энергия жидкая, и ее давление меняется от места к месту и время от времени. До сих пор нет никаких доказательств ни одному, ни другому объяснению.

Но если энергия вакуума так велика, почему темная энергия так мала? Этого тоже никто не знает. Есть предположения, что это просто антропный принцип в действии. Возможно, во всех вселенных есть больше или меньше темной энергии, но те, в которых больше ее, ускорились так быстро, что ни звезды, ни другие сложные структуры не успели сформироваться.

Попробуем сформулировать вопрос по-другому. Может быть ускорение вселенной быть реальным, но так, чтобы ее растягивало снаружи? Проблема в том, что у вселенной нет никакого снаружи. Куда бы вы ни пошли, везде вы найдете себя. Представьте себе, что наша вселенная — тесто для пиццы, и кто-то пытается раскатать его. Что произойдет? Края будут удаляться от нас с ускорением, но грибочки рядом будут держаться более-менее вместе. Это потому, что у гравитации есть локальная кривизна в пространстве-времени, и что-то — назовем это темными энергетическими дрожжами — расталкивает все грибы. В общем, физики не знают, что это за дрожжи.

Эйнштейн и Шрёдингер едва не открыли тёмную энергию.
Эйнштейн и Шрёдингер едва не открыли тёмную энергию.

Эйнштейн и Шрёдингер едва не открыли тёмную энергию.

Для гения даже ошибка — открытие. Альберт Эйнштейн и Эрвин Шрёдингер пришли к мысли о тёмной энергии за 80 лет до появления этого термина, рассматривая то, что им казалось уродливым поправочным коэффициентом.

В 1917 году Эйнштейн, составляя своё знаменитое уравнение пространства-времени, поместил всё, что касалось геометрии, слева, а энергии — справа. Левая постоянная «отвечала» за устойчивость Вселенной — в соответствии с данными наблюдений того времени. Однако в 1929 году стало ясно, что Вселенная расширяется, и Эйнштейн назвал космологическую константу самой большой ошибкой в своей жизни.
Но историк Алекс Харви из Нью-Йоркского университета (США), анализируя работы двух великих физиков, опубликованные в 1918 году, обнаружил, что в одной из них Шрёдингер поиграл с уравнениями Эйнштейна, передвинув постоянную из левой стороны в правую. Этот простой шаг преобразовал константу из элемента геометрии пространства-времени в источник энергии Вселенной. «С математической точки зрения это не имеет смысла, но речь-то о физике», — подчёркивает г-н Харви.

Эйнштейн ответил на это (весьма нахально), что эта новая энергия должна либо быть ничем, либо требовать наличия «ненаблюдаемой отрицательной плотности в межзвёздном пространстве». Это и есть тёмная энергия, говорит г-н Харви, предложенная только в 1998 году для того, чтобы объяснить ускорение расширения Вселенной. В 2011 году за это открытие три физика удостоились Нобелевской премии, хотя истинная природа тёмной энергии по сей день смущает космологов.

Если бы Эйнштейн доверился математике, он мог бы намного опередить это трио. Вместо этого учёный отклонил идею почти сразу. «Курс, взятый герром Шрёдингером, не представляется мне возможным, поскольку чересчур глубоко уводит в чащу гипотез», — писал Эйнштейн, раздражённый, по мнению г-на Харви, математическими играми коллеги.

«Он указал, что тем самым вы открываете ящик Пандоры, — считает историк. — А это значит, что вы получите либо тривиальный результат, либо головную боль. Время показало, что та головная боль была тёмной энергией».

Через 100 лет изобретение квантовых компьютеров будут сравнивать с ...
Через 100 лет изобретение квантовых компьютеров будут сравнивать с ...

Через 100 лет изобретение квантовых компьютеров будут сравнивать с открытием огня

Об универсальном методе томографии квантовых состояний, разработанном в Физико-технологическом институте РАН в тесном сотрудничестве с МГУ им. М.В. Ломоносова рассказал заведующий лабораторией физики квантовых компьютеров Физико-технологического института РАН профессор Юрий Богданов. Этот метод позволяет бороться с основным препятствием на пути создания квантовых компьютеров – с явлением декогерентизации.

По оценке известного американского физика Джона Арчибальда Уилера (John Archibald Wheeler, 1911- 2008), примерно одна треть ВВП США непосредственно основана на достижениях квантовой механики. Это и не удивительно, если учесть, что на этой науке построена практически вся электроника, нанотехнологии, лазерные технологии, атомная промышленность, новые химические материалы и препараты и т.п. Успешное развитие указанных отраслей невозможно без проведения подробных расчетов квантовых систем, таких как наноструктуры, сложные химические и биологические молекулы, новые лекарства и т.п. Однако, несмотря на впечатляющие успехи в изучении фундаментальных законов природы, полномасштабное моделирование сложноорганизованных квантовых систем все еще остается практически неосуществимой задачей.

Исторический анализ показывает, что информационные технологии (ИТ) растут экспоненциально быстро. В целом, развитие ИТ следует так называемому закону Мура, который основан на эмпирических наблюдениях, сделанных сотрудником Intel Гордоном Муром (Gordon Earle Moore) еще на заре интегральной микроэлектроники в 1965 году. Проанализировав развитие микроэлектроники в течение нескольких первых лет с момента ее рождения, Мур представил прогноз, согласно которому число транзисторов в микросхеме будет удваиваться примерно каждые 2 года. Тенденции, описываемые законом Мура, смогут продолжаться и после 2020 года, если на смену имеющимся технологиям придут новые технологии, такие как оптические, молекулярные и квантовые компьютеры.

Квантовые задачи, за исключением простейших, являются алгоритмически очень сложными (практически неосуществимыми) для вычислений на классическом компьютере. Проиллюстрируем сказанное примером. Для полномасштабного моделирования квантовых свойств атома железа нужно рассматривать движение всех его 26 электронов в трёхмерном пространстве, что приводит к необходимости решать уравнение Шредингера в конфигурационном пространстве размерности 26 · 3 = 78 (и это без учёта спинов электронов, которые делают динамику ещё более сложной). Если взять весьма грубую сетку, которая делит каждую координату всего на 10 частей, то понадобится 1078 узлов для реализации соответствующей разностной схемы. Такого рода моделирование, однако, никогда не сможет быть осуществлено, хотя бы потому, что полное число элементарных частиц во Вселенной, таких как протоны и нейтроны, также «всего» порядка 1078. Таким образом, для моделирования всего одного и далеко не самого сложного атома требуется ресурс, который превышает механический ресурс всей Вселенной.

Из этих, давно известных и, на первый взгляд, негативных наблюдений Р.Ф.Фейнман (Richard Phillips Feynman) в 1982 г. сумел сделать позитивный вывод: раз природа с успехом решает эти задачи, то, может быть, и мы могли бы использовать квантовые системы в качестве некоторой новой элементной базы для вычислений. Компьютеры, основанные на квантовых логических элементах, могли бы быть намного более мощными по сравнению со своими классическими собратьями. Интересно, что за два года до Фейнмана, в 1980 г., похожие идеи выдвигал российский математик Юрий Манин в своей небольшой, но очень содержательной книге «Вычислимое и невычислимое».

Основным элементом квантового компьютера является квантовый бит (кубит), представляющий собой двухуровневую квантовую систему. В качестве кубитов могут выступать ионы, атомы, электроны, фотоны, спины атомных ядер, структуры из сверхпроводников и многие другие физические системы. Квантовое состояние кубита представляет собой суперпозицию базисных состояний физической системы. Основным ресурсом квантовых вычислений служит явление запутанности, которое не имеет аналога в классической физике. Явление квантовой запутанности приводит к тому, что квантовое состояние многокубитовой системы не сводится к описанию состояний отдельных кубитов, ее составляющих. Каждый отдельный кубит, входящий в состав квантового регистра, теряет свою индивидуальность, становясь частью единого целого.

Любое квантовое вычисление может быть выполнено с помощью универсального набора одно- и двухкубитовых элементарных операций.

Преимущества этих компьютеров – в распараллеливании, которое присуще процессам в квантовой механике. Согласно законам квантовой механики, получается, что природа одновременно «прощупывает» большое число альтернатив.

В настоящее время предложены и активно развиваются различные варианты квантовых компьютеров: на ионах в ловушках, на ядерных спинах, на квантовых точках, на зарядовых и потоковых состояниях в сверхпроводниковых структурах, на поляризационной степени свободы фотонов и др.

Основное препятствие на пути создания квантовых компьютеров – явление декогерентизации, обусловленное неконтролируемым взаимодействием квантовой системы с окружением. Удобным инструментом для оценки качества и эффективности квантовых информационных технологий может служить квантовая томография.

Основное достижение проведённых до сих пор исследований состоит в практически доказанной справедливости физических принципов, лежащих в основе идеи квантовых вычислений. Основные препятствия на пути реализации концепции полномасштабных квантовых компьютеров состоят в недостаточном уровне развития технологии изготовления квантовых регистров, в трудностях измерения и контроля квантовых состояний квантового регистра и необходимой степени подавления декогерентизации.

Достигнутая, в настоящее время, в экспериментах точность реализации, характеризуемая вероятностью совпадения F между теоретическим и экспериментальным квантовыми состояниями, составляет всего 60...80 %, в то время как требуемая точность должна быть 99.99 % и более.

Наиболее узкое место в развитии квантовых информационных технологий связано с отсутствием должной методологии контроля квантовых состояний и процессов. Такая, основанная на квантовых измерениях методология, призвана обеспечить интерфейс между разработкой элементной базы квантовых компьютеров и её практическим воплощением.

Средством контроля квантовых состояний и процессов служит квантовая томография, основанная на статистическом восстановлении квантовых состояний по результатам взаимно-дополнительных измерений (в соответствии с принципом дополнительности Нильса Бора). В настоящее время квантовая томография является необходимым инструментом, позволяющим адекватно оценить качество процедур, связанных с приготовлением и преобразованием квантовых состояний.

Среди возможных методов статистического восстановления квантовых состояний и процессов наибольшее значение имеют те, которые имеют точность, близкую к фундаментальному пределу в задачах высокой размерности. Именно такой подход обеспечивает универсальный метод томографии квантовых состояний, разработанный в Физико-технологическом институте РАН в тесном сотрудничестве с МГУ им. М.В. Ломоносова. Предложенное универсальное статистическое распределение для степени согласия между теоретическим и восстановленным квантовыми состояниями, позволяет осуществлять полный анализ точности квантовой томографии для протоколов измерений и состояний самого общего вида. Разработанный подход, основанный на анализе адекватности, полноты и точности квантовых измерений, очень важен для эксперимента. Он позволяет экспериментатору наилучшим образом распорядиться имеющимися ресурсами для оптимизации квантовых информационных технологий.

Эффективность предложенного подхода недавно была продемонстрирована в работах, выполнен

Теория струн
Теория струн

Теория струн

Теория струн — направление теоретической физики, изучающее динамику и взаимодействия не точечных частиц, а одномерных протяжённых объектов, так называемых квантовых струн. Теория струн сочетает в себе идеи квантовой механики и теории относительности, поэтому на её основе, возможно, будет построена будущая теория квантовой гравитации.

Теория струн основана на гипотезе, что все элементарные частицы и их фундаментальные взаимодействия возникают в результате колебаний и взаимодействий ультрамикроскопических квантовых струн на масштабах порядка планковской длины 10^−35 м. Данный подход, с одной стороны, позволяет избежать таких трудностей квантовой теории поля, как перенормировка, а с другой стороны, приводит к более глубокому взгляду на структуру материи и пространства-времени.

Квантовая теория струн возникла в начале 1970-х годов в результате осмысления формул Габриэле Венециано, связанных со струнными моделями строения адронов. Середина 1980-х и середина 1990-х ознаменовались бурным развитием теории струн, ожидалось, что в ближайшее время на основе теории струн будет сформулирована так называемая «единая теория», или «теория всего», поискам которой Эйнштейн безуспешно посвятил десятилетия. Но, несмотря на математическую строгость и целостность теории, пока не найдены варианты экспериментального подтверждения теории струн. Возникшая для описания адронной физики, но не вполне подошедшая для этого, теория оказалась в своего рода экспериментальном вакууме описания всех взаимодействий.

Физики предполагают, что наша Вселенная существует внутри чёрной дыры
Физики предполагают, что наша Вселенная существует внутри чёрной дыры

Физики предполагают, что наша Вселенная существует внутри чёрной дыры

Эта странная теория, над которой физики работают уже ни одно десятилетие, может пролить свет на многие вопросы, на которые не в состоянии ответить знаменитая теория Большого взрыва.

Согласно теории Большого взрыва, до того, как Вселенная начала расширяться, она пребывала в сингулярном состоянии-то есть в бесконечно малой точке пространства содержалась бесконечно высокая концентрация материи. Эта теория позволяет объяснить, например, почему невероятно плотная материя ранней Вселенной начала расширяться в пространстве с огромной скоростью и образовала небесные тела, галактики и скопления галактик.
Но в то же время, она оставляет без ответа и большое количество важных вопросов. Что спровоцировало сам Большой взрыв? Каков источник таинственной тёмной материи?

Теория о том, что наша Вселенная находится внутри чёрной дыры, может дать ответы на эти и многие другие вопросы. И к тому же в ней объединены принципы двух центральных теорий современной физики: общей теории относительности и квантовой механики.

Общая теория относительности описывает Вселенную в самых крупных масштабах и объясняет, как гравитационные поля таких массивных объектов, как Солнце, искривляют время-пространство. А квантовая механика описывает Вселенную в самых мелких масштабах — на уровне атома. Она, например, учитывает такую важную характеристику частиц, как спин (вращение).

Идея состоит в том, что спин частицы взаимодействует с космическим временем и передаёт ему свойство, называемое «торсион». Чтобы понять, что такое торсион, представьте космическое время в виде гибкого прута. Сгибание прута будет символизировать искривление космического времени, а скручивание — торсион пространства-времени.
Если прут очень тонкий, вы можете его согнуть, но разглядеть, скручен он или нет, будет очень сложно. Торсион пространства-времени может быть заметен только в экстремальных условиях — на ранних стадиях существования Вселенной, либо в чёрных дырах, где он будет проявляться как сила отталкивания, противоположная гравитационной силе притяжения, исходящей от кривизны пространства-времени.

Как следует из общей теории относительности, очень массивные объекты заканчивают своё существование, сваливаясь в чёрные дыры — области космоса, от которых не может ускользнуть ничего, даже свет.

В самом начале существования Вселенной гравитационное притяжение, вызванное искривлением пространства, будет превосходить силу отталкивания торсиона, благодаря чему материя будет сжиматься. Но затем торсион станет сильнее и начнёт препятствовать сжатию материи до бесконечной плотности. А поскольку энергия обладает способностью превращаться в массу, то чрезвычайно высокий уровень гравитационной энергии в этом состоянии приведёт к интенсивному образованию частиц, отчего масса внутри чёрной дыры будет нарастать.

Таким образом, механизм скручивания предполагает развитие поразительного сценария: каждая чёрная дыра должна порождать внутри себя новую Вселенную.

Если эта теория верна, то материя, из которой состоит наша Вселенная, тоже привнесена откуда-то извне. Тогда наша
Вселенная тоже должна быть образована внутри чёрной дыры, существующей в другой Вселенной, которая приходится нам «родительской».

Движение материи при этом всегда происходит только в одном направлении, чем обеспечивается направление времени, которое мы воспринимаем как движение вперёд. Стрелка времени в нашей Вселенной, таким образом, тоже унаследована из «родительской» Вселенной.

Теория всего
Теория всего

Теория всего

Теория всего — гипотетическая объединённая физико-математическая теория, описывающая все известные фундаментальные взаимодействия. Первоначально данный термин использовался в ироническом ключе для обозначения разнообразных обобщённых теорий. Со временем термин закрепился в популяризациях квантовой физики для обозначения теории, которая бы объединила все четыре фундаментальные взаимодействия в природе. В научной литературе вместо термина «теория всего» используется термин «единая теория поля», тем не менее следует иметь в виду, что теория всего может быть построена и без использования полей, несмотря на то, что научный статус таких теорий может быть спорным.

В течение двадцатого века было предложено множество «теорий всего», но ни одна из них не смогла пройти экспериментальную проверку, или существуют значительные затруднения в организации экспериментальной проверки для некоторых из кандидатов. Основная проблема построения научной «теории всего» состоит в том, что квантовая механика и общая теория относительности(ОТО) имеют разные области применения. Квантовая механика в основном используется для описания микромира, а общая теория относительности применима к макромиру. СТО (Специальная теория относительности) описывает явления при больших скоростях, а ОТО является обобщением ньютоновской теории гравитации, объединяющей её со СТО и распространяющей на случай больших расстояний и больших масс. Непосредственное совмещение квантовой механики и специальной теории относительности в едином формализме (квантовой релятивистской теории поля) приводит к проблеме расходимости — отсутствия конечных результатов для экспериментально проверяемых величин.

Для решения этой проблемы используется идея перенормировки величин. Для некоторых моделей механизм перенормировок позволяет построить очень хорошо работающие теории, но добавление гравитации (то есть включение в теорию ОТО как предельного случая для малых полей и больших расстояний) приводит к расходимостям, которые убрать пока не удаётся. Хотя из этого вовсе не следует, что такая теория не может быть построена.

Японцы реализовали полную квантовую телепортацию
Японцы реализовали полную квантовую телепортацию

Японцы реализовали полную квантовую телепортацию

Новый метод позволяет перейти от вероятностной передачи квантовых битов на расстоянии к детерминированной — без помех и нужды в последующем измерении.

Вас это не удивляет, потому что первая квантовая телепортация — передача квантового состояния на расстоянии, при которой у первой частицы такое состояние разрушается, а у второй возникает состояние, идентичное первой, — была реализована ещё в 1997 году?

Да, это так. Вот только использовать такую квантовую телепортацию для реальной обработки информации при помощи квантовых битов (кубитов) было решительно невозможно. В схеме традиционной квантовой телепортации измерение выполняется после переноса кубитов, а эффективность передачи была низкой. В лучшем случае доходят менее 90% всех отправленных кубитов, причём передающий не понимает, о каких именно кубитах идёт речь, а поэтому не может их продублировать. Мораль проста: при использовании в реальной связи потеря более чем 10% информации делает всю систему непрактичной.

«В 1998 году мы использовали слегка нетипичную технику для нетрадиционной полной телепортации. Но тогда переданное состояние не было квантовым битом, — подчёркивает Акира Фурусава. — Теперь же мы применили нашу экспериментальную методику образца 1998 года, чтобы передать квантовые биты».

Гибридная система телепортации объединила технологию по передаче световых волн в широком диапазоне и способ уменьшения диапазона частот фотонных квантовых битов. Благодаря этому удалось инкорпорировать квантовые биты в световые волны. Кроме того, отказ от принципиально вероятностных белловских измерений позволил сделать и саму квантовую телепортацию не вероятностной, а жёстко детерминированной — впервые в мире.

«Полагаю, мы можем сказать со всей определённостью, что только теперь квантовые компьютеры стали ближе к реальности, — безмерно оптимистично заявляет г-н Фурусава. — Телепортацию такого рода можно представить как квантовый затвор [транзистора], где сток и исток идентичны. Так что, если мы слегка улучшим процесс, исток и сток, чтобы программировать их состояния, то получим программируемый квантовый затвор. Комбинируя множество таких затворов, мы выйдем на настоящий квантовый компьютер».

Как квантовая телепортация нового типа повлияет на нашу повседневность? По меньшей мере она обеспечит надёжную связь, основанную на квантовой криптографии, которая, быть может, положит конец ситуации, когда США прослушивают видеоконференции ООН, президентов Мексики, Боливии, далее везде (остальные страны с приличными разведслужбами тоже, конечно, не отстают). Но нас с вами скорее коснётся использование таких систем для безопасного совершения банковских операций и онлайновых платежей.

И уж совсем всё станет почти сказочным, если г-н Фурусава всё-таки прав, и мы, воспользовавшись телепортацией, сумеем построить полноценные квантовые компьютеры.

Напомним: в мае 2013 года сравнительные тесты весьма скромного квантового компьютера D-Wave One (процессор Vesuvius, лишь 512 кубит) и четырёхпроцессорного компьютера (2,4 ГГц, Intel, 16 Гб оперативной памяти) показали, что ряд задач квантовая машина выполняет за 0,5 с, а обычная — за 30 мин, то есть в 3 600 раз медленнее. Наконец, квантовые компьютеры могут сделать то, что на нынешних в принципе невозможно или требует времени, сравнимого с длительностью существования Вселенной. Да, речь в первую очередь идёт о моделировании новых веществ с уникальными свойствами, от лекарств и конструкционных материалов до высокотемпературных сверхпроводников. Так победим?

Квантовая телепортация
Квантовая телепортация

Квантовая телепортация

Квантовая телепортация — передача квантового состояния на расстояние при помощи разъединённой в пространстве сцепленной (запутанной) пары и классического канала связи, при которой состояние разрушается в точке отправления при проведении измерения, после чего воссоздаётся в точке приёма. Термин возник благодаря опубликованной в 1993 году статье в журнале «Physical Review Letters», где было описано, какое именно квантовое явление предлагается называть «телепортацией» (англ. teleporting), и чем оно отличается от «телепортации», популярной в научной фантастике. Квантовая телепортация не передаёт энергию или вещество на расстояние. Обязательным этапом при квантовой телепортации является передача информации между точками отправления и приёма по классическому, неквантовому каналу, которая может осуществляться не быстрее, чем со скоростью света, тем самым не нарушая принципов современной физики.

Учёные извлекли реальные фотоны из виртуальных частиц
Учёные извлекли реальные фотоны из виртуальных частиц

Учёные извлекли реальные фотоны из виртуальных частиц

Исследователи из Университета Аалто (Финляндия) преуспели в эксперименте очень необычной природы.

Вакуум не пуст: в нём постоянно возникают и исчезают виртуальные частицы. Обычно они так и остаются виртуальными: обязаны либо поглотиться какой-либо частицей, либо распасться, причём столь быстро, что это, казалось бы, почти никогда напрямую не влияет на реальные частицы. Масса и энергия таких виртуальных частиц не ограничены «сверху», хотя это и не нарушает закона сохранения энергии: время существования виртуальных частиц тем меньше, чем больше их энергия. В связи с этим до недавних пор многие были склонны считать виртуальные частицы существующими скорее в качестве математической абстракции, нежели чего-то настоящего.

Финны провели эксперимент с движущимся зеркалом, и он в очередной раз показал, что на практике эти частицы можно превратить в реальные. В опыте использовался массив из 250 СКВИДов — сверхпроводящих квантовых интерферометров, лежащих в основе МРТ (что применяется для исследования головного мозга).

Изменяя магнитное поле в таком устройстве, можно регулировать в нём скорость света (конечно, не превышая 299 792,458 км/с). С точки зрения электромагнитного поля вакуума, излучение, отражаемое такими СКВИДами, воспринимает их в качестве движущегося «зеркала». «Если действовать быстро, можно не дать [виртуальным] частицам рекомбинироваться — и тогда они трансформируются в частицы реальные, которые можно зарегистрировать», — замечает доктор Сорин Параоану (Sorin Paraoanu), один из авторов рассматриваемой работы.

В общем, при быстром изменении скорости распространения света в массиве СКВИДов физикам удалось извлечь из вакуумного квантового шума фотоны микроволн. Теоретически наиболее массивные частицы получатся, если «зеркало» двигать с колоссальными ускорениями, но до такой экспериментальной техники нам пока далеко. Поэтому на сей раз были «материализованы» фотоны «всего лишь» микроволнового излучения.

В будущем авторы работы мечтают создать при помощи таких экспериментальных устройств искусственный горизонт событий чёрной дыры и наблюдать исходящее от него легендарное излучение Хокинга.

Если это удастся, такие эксперименты могут иметь краеугольное значение как для физики, так и для космологии.

Отчёт об исследовании опубликован в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Подготовлено по материалам Университета Аалто.

Учёным удалось «заморозить» свет на целую минуту
Учёным удалось «заморозить» свет на целую минуту

Учёным удалось «заморозить» свет на целую минуту

Немецкие исследователи заморозили самую быструю вещь во Вселенной — свет: им удалось удержать его в таком состоянии на рекордный срок — целую минуту.
Достижение может стать большим прорывом в области квантовой памяти и хранения информации. Учёные стали работать в этом направлении потому, что свет сохраняет свои квантовые свойства когерентности (то есть информацию о своём состоянии), а это в свою очередь даёт возможность создать квантовую память на основе света и обеспечить безопасную квантовую связь даже на самых больших расстояниях.
Разумеется, «заморозить» свет сложно — попросту положить его в морозильную камеру нельзя. Свет — это электромагнитное излучение, способное перемещаться со скоростью 300 млн м/с. За одну мин свет преодолевает около 18 млн км или же 20 раз проходит вокруг Луны. Однако его можно замедлить или даже совсем остановить: исследователям уже удавалось сделать это раньше — тогда они смогли «заморозить» свет на 16 с.

В новом эксперименте немецкий учёный Георг Хайнце и его команда конвертировали когерентность света в атомную когерентность. Они использовали эффект квантовой интерференции, делающий непрозрачную среду — в эксперименте это был кристалл — прозрачной в узком диапазоне спектра света (этот процесс называется электромагнитной индуцированной прозрачностью или ЭИП).
Исследователи направили лазер на кристалл, поставив его атомы в суперпозицию в двух состояниях. Затем в то же место был направлен второй луч, нейтрализующий первый лазер и, соответственно, обеспечивающий прозрачность. Таким образом, учёные разрушили суперпозицию и фактически поймали свет в ловушку внутри второго лазерного луча.
Кроме того, в ходе эксперимента удалось передать, а затем и успешно получить информацию — картинку с тремя горизонтальными полосами 100 мкм в длину.
В дальнейшем исследователи попытаются использовать различные вещества для увеличения продолжительности хранения информации.

Первое правило Квантовой физики: никому не рассказывать о Квантовой физике.

Второе правило Квантовой физики: никогда никому не рассказывать о Квантовой физике.

Третье правило Квантовой физики: котэ сидит в ящике столько сколько потребуется.

Четвертое правило Квантовой физики: никому не показывать ящик с котэ. даже себе.

Пятое правило Квантовой физики: никогда не открывать ящик с котэ, ни за что, ни в коем случае.

Шестое правило Квантовой физики: смотреть на Эйнштейна и ТО как на говно.

Седьмое правило Квантовой физики: когда стоишь в очереди за разливным пивом, а оно вот вот закончиться- используй
принцип суперпозиции:стой сразу в 2 очередях одновременно или в 3.

Восьмое правило Квантовой физики: можно остаться спать дома и идти на работу в одно и о же время. см.п.7

Девятое правило Квантовой физики: время нелинейно, а дискретно. Миров много, возможно наш мир все время делится
создавая другие миры.

Десятое правило Квантовой физики: никогда никому не говори, что ты курил.

Прочитать...

Смутьяна: а у меня подходящее время для сна - это когда совсем уж хочется поспать =) только в это время обычно уже приходится идти на работу =(
Змееед: вот тебе советы из нета, что нужно делать, если спать хочется, а нельзя:
- как следует прочисти чакры и наполни организм энергией
- перекрыть утечку энергии через бедра. Из-за неразвитых 2х диафрагм, находящихся в нижней части живота, люди теряют энергию и быстро изнашиваются
- Непрерывный внутренний часовой оргазм, без потери энергии, накачивает тело таким количеством энергии, что оно несколько дней вообще не нуждается во сне.
Смутьяна:ты мне просто глаза открыл!! а я-то думаю - и чего это мне вечно спать хочется, а у меня, оказывается, через бедра всё утекает 0_о

Прочитать...

fernanto: О великий сэнсэй, научи меня исскуству магии Си! Никакие свитки древних мудростей мне не помогают!
Fla: Хорошо. Для начала я научу тебя консольному стилю.
Fla: Запомни - ни один стиль не обходится без концентрации энергии Си...
fernanto: Что мне нужно сделать для начала, о великий сэнсэй?
Fla: Сконцентрируй энергию Си при помощи духовного спокойствия и iostrem'а.
fernanto: Я уже чувствую могущественную силу, о великий сэнсэй!
Fla: Основы консольного стиля кроются в двух энергиях - цинь и цяут.
Fla: Для начала собери в себя всю энергию из вне при помощи энергии цинь.
Fla: А потом выпусти все, что ты собрал при помощи энергии цяут!
Fla: И не забудь высвободить не использованную энергию return'ом.
fernanto: У меня не получается, о великий сэнсэй!
Fla: Опиши свое душевное состояние.
fernanto: #include
int main() {
cin>>k;
cout<<k;
return 0;
}
fernanto: Что не так, о великий сэнсэй?
Fla: ПЕРЕМЕННУЮ ОБЪЯВИ ДОЛБОЕП!

Прочитать...
Мы Вконтакте vk.com/bibofun

Все материалы, которые размещены на сайте, представлены только для ознакомления и являются собственностью их правообладателя. Администрация не несет ответственности за информацию, размещенную посетителями сайта. Сообщения, оставленные на сайте, являются исключительно личным мнением их авторов, и могут не совпадать с мнением администрации. письма слать на: sitemagnat@gmail.com