Тайны вселенной. Сумасшедшая физика

Ср, 06/26/2013 - 19:42

Но и это еще не все. Если человек встанет посреди комнаты лицом к двери и начнет медленно поворачиваться вокруг своей вертикальной оси, то через 180˚ он увидит противоположную стену, а еще через 180˚ опять ту же дверь. И это очевидно, но только не в мире субатомных частиц. При прохождении электрона через магнитное поле определенной конфигурации его спин может поворачиваться на все больший угол, совершив, в конце концов, полный оборот 360˚. Парадокс заключается в том, что электрон через 360˚ не вернулся в исходное состояние, потому как свойства электрона в этом положении заметно отличаются от исходных данных. Другими словами ,развернувшись на 360˚ электрон “ не увидит дверей ”, а увидит их совершив дополнительно еще 360˚. Только после этого не обнаружиться сколько-нибудь заметного различия между “повернувшимся” и “не повернувшимся” электронами. Очевидно, что в простейшем случае необходим поворот на 720˚, чтобы совершить полный оборот, то есть вернуть мир в исходное состояние. Рис. 8. дает простую иллюстрацию сказанного, на нем изображена двойная проволочная петля с нанизанной на нее бусинкой.

Это странное “двойственное” представление о мире, присущее электронам и другим микрочастицам, принято считать фундаментальным свойством природы.
Новая физика “расправилась” не только с геометрической интуицией, но столь же безжалостно разрушила привычные представления о времени. Время для человека рассматривается как нечто универсальное и абсолютное, относительно чего он отмеривает все события и для него оно существует как единое мерило, поэтому и не делится на свое и чужое. Вмешательство теории относительности напрочь отметает это толкование. Время подобно пространству, также способно растягиваться или сжиматься в зависимости от движения наблюдателя. Чтобы замедлить время, часы должны двигаться со скоростью, близкой к скорости света. Вполне заметное замедление времени можно наблюдать, воспользовавшись субатомными частицами: они настолько бестелесны, что их можно разогнать почти до скорости света. Так, в эксперименте, проведенном в Европейском центре ядерных исследований (ЦЕРН), частицы, называемые мюонами, удалось разогнать до скорости, столь близкой к скорости света, что их масштаб времени растянулся в 24 раза. Распад мюона происходит по своим “внутренним” часам и приблизительно равен двум миллионным долям секунды, при разгоне жизнь их существенно возрастает. Одно из самых сильных замедлений времени, которое удалось создать, происходит на установке в Дарсбери (графство Чешир, Великобритания). Называется эта установка электронный синхротрон и предназначена для ускорения пучка электронов, который проходит по кольцу диаметром 30 м три миллиона раз в секунду. Электроны движутся со скоростью лишь на одну десятитысячную процента меньше скорости света; при этом масштаб времени растягивается по сравнению с нашим примерно в десять тысяч раз. Замедление времени выступает рука об руку с сокращением длины (пространство и время - едины, согласно теории относительности), и по мере приближения к предельной скорости – скорости света – оба эффекта беспредельно возрастают. Многие современные ученые сходятся на том, что невозможно преодолеть световой барьер и двигаться со сверхсветовой скоростью, ибо для этого понадобилось бы вывернуть пространство-время “наизнанку” и превратить пространство во время, а время – в пространство, что дало бы возможность телам совершать путешествие в прошлое. Очевидно, поэтому, считается, что скорость света является предельной скоростью, с которой могут двигаться во Вселенной тела или распространяться сигналы.

Замедление времени создается также и гравитацией. На верхушке дерева время течет чуть быстрее, чем на земле. Реальность замедления времени не вызывает сомнений; в космосе время течет заметно быстрее, чем на Земле. Если взять, к примеру, нейтронную звезду (чайная ложка ее вещества весит больше всех континентов Земли), то на ее поверхности гравитация такова, что замедляет время в два раза. Гравитационное поле, которое в свою очередь вдвое больше гравитационного поля нейтронной звезды, то образуется черная дыра (рис. 9).

В этом случае звезда полностью коллапсирует (“схлопывается”), как бы погружаясь в бесконечно замедлившееся время и заточая себя в искривленном пространстве. Довольно приблизительно, но время на поверхности черной дыры по земной шкале оказывается полностью остановившимся. Поэтому время становится понятием сугубо относительным. Кажущаяся потусторонность новой физики особенно проявляется, когда речь идет о веществе. Монолитная каменная глыба вселяет уверенность в реальном существовании объектов внешнего мира.

Если же рассмотреть более тщательно, на уровне микромира, то рушатся все привычные представления. Под микроскопом горная порода выглядит мозаикой из кристаллов. Электронный микроскоп позволит различить отдельные атомы, образующие правильную решетку и разделенные большими промежутками. Исследуя сами атомы, выясняется, что они представляют собой в основном пустое пространство. Крохотное ядро занимает лишь одну триллионную (10-12) часть объема атома. Остальное пространство заполняет облако эфемерных электронов, расположенных “ни тут, ни там”, - ничтожно малых островков твердого вещества в океанах пустоты. Даже ядро при внимательном рассмотрении оказывается пульсирующим сгустком мимолетных частиц. Представление о незыблемости материи, уступает место неустойчивому миру квантов энергии. Итак, будь известны точные положения и скорости всех частиц Вселенной, тогда в принципе можно было бы определить поведение любого тела в прошлом и будущем.

Много трудностей в понимании современной физики обусловлено тем, что люди тщетно пытаются подогнать используемые там абстрактные понятия под привычную схему представлений, основанных на здравом смысле. У человечества существует, видимо, глубокая психологическая потребность сводить все явления окружающего мира к простым и понятным образам.

И какие бы споры не велись вокруг принципиальных основ квантовой физики, подавляющее большинство ученых все же сходится на том, что в своих приложениях квантовая теория работает блестяще. Именно на ней основывается все описание мира элементарных частиц – того самого мира, в недрах которого скрыта суперсила.

Продолжение следует

Другие материалы рубрики


  • В 1905 г. Альберт Эйнштейн предложил частную теорию относительности и опроверг представление о свете как о колебаниях гипотетической среды — эфира. Великий физик утверждал, что, в отличие от звуковых, световые волны могут распространяться в вакууме и для их существования не требуется какой-либо материальной среды. Это справедливо и в общей теории относительности, и в квантовой механике. Вплоть до сегодняшнего дня все экспериментальные данные в масштабах от субъядерного до галактического успешно объясняются названными теориями.
    Тем не менее существует серьезная концептуальная проблема: с позиций современной науки общая теория относительности и квантовая механика несовместимы. Гравитация, которую общая теория относительности приписывает искривлению пространственно-временного континуума, никак не вписывается в рамки квантовой механики. Физики сделали лишь небольшой шаг к пониманию сильно искривленной структуры пространства-времени, которая, согласно квантовой механике, должна наблюдаться на чрезвычайно малых расстояниях.

    • Страницы
    • 1
    • 2


  • ...Технология плазменных ускорителей развивается семимильными шагами. Многие принципиальные проблемы уже решены, но создание конкретных устройств пока сопряжено с серьезными трудностями. В частности, инженерам еще предстоит повысить эффективность ускорителя (долю энергии ведущего импульса, которая передается ускоряемым частицам), точность настройки пучков (в точке столкновения они должны быть выровнены с точностью до единиц нанометров) и частоту повторения рабочих циклов (количество импульсов, ускоряемых за единицу времени). Плазменные установки могут ускорять и более тяжелые частицы, например, протоны. Однако тут есть одно важное требование: вводимые частицы должны двигаться почти со скоростью света, чтобы не отстать от плазменной волны. Это означает, что энергия ускоряемых протонов должна быть не меньше нескольких ГэВ...

    • Страницы
    • 1
    • 2
    • 3


  • Известно, что в состав топлива входят такие горючие элементы, как углерод, водород и сера. Поэтому на основе предположения о том, что данные компоненты в топливе имеют вид смеси, можно осуществить подсчёт теплотворной способности данного топлива, как суммы компонентов смеси.



  • ...Теории, которые пытаются объединить все четыре типа взаимодействия, называют «Универсальными теориями», «Теориями всего сущего» или «Теорией великого объединения». Если бы у нас была такая теория, то это бы означало, что человечеству удалось построить замкнутую физическую картину мира, она бы включала в себя все базовые принципы и законы мироздания, и во всей Вселенной уже не было бы того, что мы не можем понять и описать. Эта заветная цель современной физики пока еще далека от того, чтобы быть достигнутой, но уже сейчас делаются попытки построения таких теорий...

    • Страницы
    • 1
    • 2


  • ...Состояние в сверхпроводнике 1-го рода, когда сверхпроводящие домены соседствуют в материале с нормальными областями, называется промежуточным. Такое состояние может возникать при значениях индукции приложенного поля, лежащих в интервале (1–D)Bc < B < Bc, где размагничивающий фактор D определяется формой образца. Интервал изменения размагничивающего фактора — от нуля (для длинного цилиндра или тонкой пластины в параллельном поле) до единицы (для плоскопараллельной пластины в случае, когда поле приложено перпендикулярно ее поверхности)...

    • Страницы
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4
    • 5
    • 6


  • Ответ на вопрос, поставленный в заголовке, кажется очень простым... Действительно, стоит взять любую популярную книгу по авиации и даже некоторые издания, претендующие на роль учебника, как сразу натолкнетесь на уже ставшую хрестоматийной притчу о двух частицах воздуха, бегущих в струйках по крылу и встречающихся на задней кромке...

    • Страницы
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4


  • Полное отсутствие проводов у электробытовых приборов и доступ к электроэнергии в любой точке земного шара без ограничений, в требуемом количестве — имея при себе лишь передатчик размером со спичечный коробок…

    • Страницы
    • 1
    • 2
    • 3


  • Очевидные успехи в развитии науки и техники в XIX и ХХ веках вызвало в мировом общественном сознании некую эйфорию, уверенность в том, что человек стал властелином Природы, что его знания об устройстве окружающего Мира почти абсолютны, что человек может все. И действительно, изобретение в конце 18 века паровой машины существенно изменило жизнь общества, в значительной мере освободив его от утомительного физического труда, заложило основы современной промышленности и транспорта. Постулирование Исааком Ньютоном на рубеже 17 и 18 веков его трех принципов движения материальных тел и закона всемирного тяготения, создание начал дифференциального исчисления вызвало к жизни целый ряд научных открытий. Трудами нескольких поколений ученых в 18-19 столетиях была построена научная дисциплина, очертившая основы машиностроительной и технологической культуры нашей цивилизации, называемая сегодня теоретической механикой. Далее последовали фундаментальные открытия в области астрономии, физики, химии, получившие выход в различные области технических приложений — металлургию, строительство, транспорт, химическое производство, энергетику, судостроение, электротехнику, проводную и беспроводную связь, военное дело. Быстро развивались биология и медицина.

    • Страницы
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4
    • 5


  • Около 40 лет назад ученый В. Веселаго предположил, что существуют материалы, у которых показатель преломления имеет отрицательную величину. Световые волны в таком веществе могут передвигаться против движения распространения светового луча и вести себя нестандартно. Линзы, которые изготовлены из такого материала, — иметь чуть ли не волшебные характеристики. Но Веселаго в процессе своей работы и многолетних поисков не обнаружил ни одного вещества, имеющего подходящие электромагнитные свойства, у всех исследованных им материалов показатель преломления оказался положительным. Потому о его идее вскоре забыли. Вспомнили о ней только в начале 21 века.

    • Страницы
    • 1
    • 2


  • Научно-технический прогресс — один из главных рычагов создания материально-технической базы будущего нашей страны, который возможен только на основе своевременного внедрения достижений современной науки путем использования всего арсенала средств, способствующих его ускорению.
    Революционные изменения в технике, на основе обновленных знаний, происходят в последние десятилетия столь стремительно, что часто приходится только удивляться новинкам. Творчество вечно, но, к сожалению, технические идеи часто остаются невостребованными.

    • Страницы
    • 1
    • 2