Физиците поставиха рекорд за нарушаване на реалността. Физиците погледнаха в „пълната празнота“ и доказаха, че има нещо в нея Ново състояние на материята

Годината започна с откриването на Светия Граал - физиците успяха да превърнат водорода в метал. Експериментът потвърди теоретичните разработки от първата половина на миналия век. Изследователи от Харвардския университет охладиха елемента до −267 градуса по Целзий и го подложиха на налягане от 495 гигапаскала, което е повече, отколкото в центъра на Земята.

„На Запад ще спрат да пият алкохол и ще преминат към безвредни алкохолни напитки“

Самите експериментатори сравниха производството на първия метален водород на планетата с придобиването на свещена чаша - основната цел на легендарните рицари. Но остава въпросът дали водородът ще запази свойствата си, когато налягането отслабне. Физиците се надяват, че не.

Пътуването във времето е възможно

Преразглеждане на концепцията за времето от теоретици от Виенския университет и Австрийската академия на науките. Според законите на квантовата механика, колкото по-точен е един часовник, толкова по-бързо той излага потока на времето на ефекта на квантовата несигурност. А това ограничава възможностите на нашите измервателни уреди, колкото и добре да са направени.

Невъзможно е да се измери времето. Но можете да пътувате в него с помощта на кривини, учен от Университета на Британска Колумбия (Канада). Вярно, засега това е само теоретично признание. Няма необходими материали за създаване на истинска машина на времето.

Но квантовите частици са способни да се връщат в миналото или по-скоро да влияят на други частици във времето. Тази теория беше потвърдена през 2017 г. от учени от университета Чапман (САЩ) и Института за теоретична физика Периметър (Канада). Техните теоретични изследвания доведоха до интересно заключение: или физическите явления са способни да се разпространяват в миналото, или науката се е натъкнала на нематериален начин на взаимодействие на частиците.

Точно два слоя графен могат да спрат куршум

Тъмната енергия не съществува. Но не е точно така

Дебатът за тъмната енергия - хипотетична константа, която обяснява разширяването на Вселената - не спира от началото на хилядолетието. Тази година физиците стигнаха до извода, че тъмната енергия все пак не съществува.

Учени от университета в Будапеща и техни колеги от САЩ твърдят, че грешката е в разбирането за структурата на Вселената. Привържениците на концепцията за тъмната енергия приемат, че материята е еднаква по плътност, но това не е така. Компютърният модел показа, че Вселената се състои от мехурчета и това премахва противоречията. Вече не е необходима тъмна енергия за обяснение на необясними явления.

Въпреки това, изграден на базата на суперкомпютър в университета в Дърам (Великобритания), доведе астрофизиците до точно противоположните заключения. И данните от магнитния алфа спектрометър от Международната космическа станция показват, че тъмната енергия наистина съществува. Това заявиха независимо две групи изследователи: от Германия и от Китай.

И най-важното е, че XENON1T, най-чувствителният детектор на тъмна материя в света, направи първия. Все още обаче няма положителни резултати. Но учените са доволни, че системата изобщо работи и показва минимални грешки.

Учените вече не разбират как работи AI

Технологии

Гравитацията е ключът към другите измерения

Физиците отдавна мечтаят да изградят теория за всичко - система, която да описва изчерпателно реалността. Едно от четирите фундаментални взаимодействия не позволява – гравитацията. Не са открити частици, които биха понесли гравитационно взаимодействие. Това означава, че в съответствие със законите на квантовата механика няма вълни.

Гениално решение на проблема от учени от института Макс Планк. Според тях гравитационното поле възниква точно в момента, в който една квантова вълна се превръща в частица.

Друга пречка за изграждането на теория за всичко е липсата на действие, обратно на силата на привличане; този фактор също нарушава симетрията на идеалните формули. Въпреки това учени от Вашингтонския държавен университет през април 2017 г. откриха вещество, което се държи така, сякаш има отрицателна маса. Ефектът е постиган и преди, но резултатът никога не е бил толкова прецизен и категоричен.

Интересът към изучаването на гравитацията се увеличава от теорията, че гравитацията се влияе от други измерения. Физиците от института Макс Планк (Германия), използвайки най-модерните детектори за гравитационни вълни, потвърждават или опровергават съществуването на други измервания в рамките на една година. В края на 2018 г. или най-късно - в началото на 2019 г.

„Биткойн се провали като валута“

Технологии

Квантовата механика е обречена

Лесно е да се види, че повечето от откритията на съвременната физика са свързани с изучаването на квантовата механика. Учените обаче смятат, че квантовата теория в сегашния си вид няма да просъществува дълго. А ключът към разбирането на света ще бъде новата математика.

В светлината на подобни твърдения не е ясно как да възприемем новината, че експериментатори от института Нилс Бор за първи път в историята на науката са накарали кубитите да се въртят в обратна посока. Или че вторият закон на термодинамиката при определени обстоятелства в квантовия свят, както твърдят физиците от MIPT. Може би всичко това трябва да се приеме като потвърждение на настоящата теория. Може би - като стъпка към нова физика, която ще описва реалността още по-точно.

Междувременно учените продължават да търсят феномени, които ще помирят световете на Айнщайн и Нютон. Може би нова форма на материя ще помогне за това. Между другото, той се оказа кондензат, въпреки че досега теоретиците спориха много за неговата природа.

Декември е време за равносметка. Редакторите на проекта Vesti.Nauka (nauka.site) подбраха за вас десетте най-интересни новини, с които физиците ни зарадваха през изминалата година.

Ново състояние на материята

Технологията принуждава молекулите да се сглобяват независимо в желаните структури.

Състоянието на вещество, наречено екситоний, беше теоретично предсказано преди почти половин век, но едва сега беше възможно да се получи експериментално.

Това състояние е свързано с образуването на Бозе кондензат от екситонни квазичастици, които са двойка електрон и дупка. Имаме предвид какво означават всички тези трудни думи.

Компютър Поларитон

Новият компютър използва квазичастици, наречени поляритони.

Тази новина дойде от Сколково. Учените от Сколтех внедриха принципно нова схема за работа на компютъра. Може да се сравни със следния метод за намиране на долната точка на повърхност: не се занимавайте с тромави изчисления, а наклонете чаша вода върху нея. Само вместо повърхност имаше поле с необходимата конфигурация, а вместо вода имаше квазичастици от поляритони. Нашият материал е в тази квантова мъдрост.

Квантова телепортация "Земя-сателит"

Квантовото състояние на фотон беше „предадено“ от Земята към сателит за първи път.

И тук отново Големият адронен колайдер дойде на помощ на физиците. "Вести.Наука", какво са успели да постигнат изследователите и какво общо имат оловните атоми с това.

Фотонно взаимодействие при стайна температура

Феноменът е наблюдаван за първи път при стайна температура.

Фотоните имат много различни начини да взаимодействат един с друг и се изучават в наука, наречена нелинейна оптика. И ако разсейването на светлина от светлина беше наблюдавано съвсем наскоро, ефектът на Кер отдавна е познат на експериментаторите.

Въпреки това през 2017 г. той беше възпроизведен за първи път за отделни фотони при стайна температура. Говорим за това интересно явление, което в известен смисъл може да се нарече и „сблъсък на частици светлина“, и за технологичните перспективи, които се откриват във връзка с него.

Времеви кристал

Творението на експериментаторите демонстрира „кристален” ред не в пространството, а във времето.

В празното пространство никоя точка не е различна от друга. В кристала всичко е различно: има повтаряща се структура, наречена кристална решетка. Възможни ли са подобни структури, които без разход на енергия да се повтарят не в пространството, а във времето?

"Звездни" термоядрени реакции на Земята

Физиците пресъздадоха условията в дълбините на звездите в термоядрен реактор.

Промишлен термоядрен реактор е съкровената мечта на човечеството. Но експериментите продължават повече от половин век и жадуваната практически безплатна енергия вече я няма.

И все пак през 2017 г. беше направена важна стъпка в тази посока. За първи път изследователите са пресъздали почти точно условията, преобладаващи в дълбините на звездите. как са го направили.

Да се ​​надяваме, че 2018 ще бъде също толкова богата на интересни експерименти и неочаквани открития. Следете новините. Между другото, направихме и преглед на изминалата година за вас.

МОСКВА, 20 май- РИА новини.Професорът по физика в института Нилс Бор в Копенхаген, един от пионерите на квантовата телепортация, Юджийн Ползик обясни на РИА Новости къде е границата между „реалния“ и „квантовия“ свят, защо е невъзможно да се телепортира човек и как успява да създаде материя с „отрицателна маса“.

Преди пет години неговият екип за първи път реализира експеримент за телепортиране не на отделен атом или частица светлина, а на макроскопичен обект.

Наскоро той оглави международния консултативен съвет на Руския квантов център (RCC), заменяйки Михаил Лукин, създателят на един от най-големите квантови компютри в света и световен лидер в областта на квантовите изчисления. Според професор Ползик той ще се съсредоточи върху развитието и реализацията на интелектуалния потенциал на младите руски учени и засилването на международното участие в работата на RCC.

— Юджийн, ще успее ли човечеството някога да телепортира нещо повече от единични частици или някакъв набор от атоми или други макроскопични обекти?

„Нямате представа колко често ми задават този въпрос, благодаря ви, че не ме попитахте дали е възможно да телепортирам човек.“ Най-общо казано, ситуацията е следната.

Вселената е гигантски обект, „заплетен“ на квантово ниво. Проблемът е, че не можем да „видим“ всички степени на свобода на този обект. Ако вземем голям обект в такава система и се опитаме да го разгледаме, тогава взаимодействията на този обект с други части на света ще доведат до това, което се нарича „смесено състояние“, в което няма заплитане.

В квантовия свят действа така нареченият принцип на моногамията. Изразява се в това, че ако имаме два идеално заплетени обекта, то и двата не могат да имат толкова силни „невидими връзки“ с други обекти от околния свят, колкото един с друг.

Връщайки се към въпроса за квантовата телепортация, това означава, че по принцип нищо не ни пречи да заплитаме и телепортираме обект дори с размерите на цялата Вселена, но на практика ще попречи фактът, че не виждаме всички тези връзки едновременно . Следователно трябва да изолираме макро обектите от останалия свят, когато провеждаме такива експерименти, и да им позволим да взаимодействат само с „правилните“ обекти.

Например, в нашите експерименти успяхме да направим това за облак, съдържащ трилион атома, поради факта, че те бяха във вакуум и бяха държани в специален капан, който ги изолира от външния свят. Тези камери, между другото, са разработени в Русия - в лабораторията на Михаил Балабас в Санкт Петербургския държавен университет.

По-късно преминахме към експерименти с по-големи обекти, които могат да се видят с просто око. И сега провеждаме експеримент за телепортиране на вибрации, възникващи в тънки мембрани, направени от диелектрични материали с размери милиметър по милиметър.

Сега, от друга страна, аз лично се интересувам повече от други области на квантовата физика, в които, струва ми се, в близко бъдеще ще се появят истински пробиви. Определено ще изненадат всички.

- Къде точно?

„Всички знаем много добре, че квантовата механика не ни позволява да знаем всичко, което се случва в света около нас. Благодарение на принципа на неопределеността на Хайзенберг не можем едновременно да измерваме всички свойства на обектите с възможно най-висока точност. И в този случай телепортацията се превръща в инструмент, който ни позволява да заобиколим това ограничение, като предаваме не частична информация за състоянието на даден обект, а целия обект.

Същите тези закони на квантовия свят ни пречат да измерим точно траекторията на атомите, електроните и другите частици, тъй като можем да разберем или точната скорост на тяхното движение, или тяхната позиция. На практика това означава, че точността на всички видове сензори за налягане, движение и ускорение е строго ограничена от квантовата механика.

Физиците са се научили да телепортират информация на къси разстоянияГермански физици разработиха техника, която позволява практически мигновено телепортиране на информация за определени свойства на материята на къси разстояния, не на квантово, а на обикновено ниво.

Наскоро разбрахме, че това не винаги е така: всичко зависи от това какво разбираме под понятията „скорост“ и „позиция“. Например, ако по време на такива измервания използваме не класическите координатни системи, а техните квантови аналози, тогава тези проблеми ще изчезнат.

С други думи, в класическата система ние се опитваме да определим позицията на определена частица спрямо, грубо казано, маса, стол или друга референтна точка. В една квантова координатна система нулата ще бъде друг квантов обект, с който взаимодейства системата, която ни интересува.

Оказа се, че квантовата механика позволява да се измерват и двата параметъра - скоростта на движение и траекторията - с неограничено висока точност за определена комбинация от свойства на отправната точка. Каква е тази комбинация? Облакът от атоми, който служи като нула на квантовата координатна система, трябва да има ефективна отрицателна маса.

В действителност, разбира се, тези атоми нямат „проблем с теглото“, но се държат така, сякаш имат отрицателна маса поради факта, че са разположени по специален начин един спрямо друг и са разположени в специално магнитно поле . В нашия случай това води до факта, че ускорението на частицата намалява, а не увеличава нейната енергия, което е абсурдно от гледна точка на класическата ядрена физика.

Физици от Китай и Канада извършиха „градско“ телепортиранеДве групи учени от Китай и Канада незабавно обявиха успешното завършване на експериментите за телепортиране на частици над 6 и 7 километра, използвайки обикновени „градски“ оптични комуникационни канали.

Това ни помага да се отървем от произволните промени в позицията или скоростта на частиците, които възникват, когато измерваме техните свойства с помощта на лазери или други източници на фотони. Ако поставим облак от атоми с „отрицателна маса“ по пътя на този лъч, тогава той първо ще взаимодейства с тях, след това ще прелети през обекта, който се изследва, тези случайни смущения се отменят взаимно и ние ще можем да измерим всички параметри с неограничена точност.

Всичко това далеч не е теория - преди няколко месеца вече тествахме тези идеи експериментално и публикувахме резултата в списание Nature.

— Има ли практически приложения за това?

— Преди година вече казах, говорейки в Москва, че подобен принцип на „премахване“ на квантовата несигурност може да се използва за подобряване на точността на LIGO и други гравитационни обсерватории.

Тогава беше само идея, но сега започна да придобива конкретни очертания. Работим по внедряването му заедно с един от пионерите на квантовите измервания и участник в проекта LIGO, професор Фарид Халили от Руския космически център и Московския държавен университет.

Разбира се, все още не се говори за инсталиране на такава система на самия детектор - това е много сложен и продължителен процес, а самият LIGO има планове, в които ние просто не можем да влезем. От друга страна, те вече се интересуват от нашите идеи и са готови да ни изслушат допълнително.

Физик: Изстисканата светлина ще помогне на LIGO да премине квантовата границаИзползването на така наречената „изстискана светлина“ ще помогне да се увеличи чувствителността на гравитационната обсерватория LIGO и ще й позволи да заобиколи фундаменталните ограничения върху точността на измерванията, наложени от законите на квантовата механика.

Във всеки случай, първо трябва да създадем работещ прототип на такава инсталация, който ще покаже, че наистина можем да преминем границата на точността на измерване, наложена от принципа на неопределеността на Хайзенберг и други закони на квантовия свят.

Ще проведем първите експерименти от този вид на десетметровия интерферометър в Хановер, по-малко копие на LIGO. Сега сглобяваме всички необходими компоненти за тази система, включително стойката, източниците на светлина и облак от атоми. Ако успеем, тогава съм сигурен, че нашите американски колеги ще ни послушат - няма други начини да заобиколим квантовата граница.

— Дали привържениците на детерминистичните квантови теории, които вярват, че в квантовия свят няма случайности, ще смятат подобни експерименти за доказателство за правилността на своите идеи?

"Честно казано, не знам какво ще си помислят за това." Следващата година организираме конференция в Копенхаген за границите между класическата и квантовата физика и подобни философски въпроси и те могат да присъстват, ако искат да представят своите виждания по този проблем.

Аз самият се придържам към класическата копенхагенска интерпретация на квантовата механика и признавам, че вълновите функции не са ограничени по размер. Засега не виждаме признаци разпоредбите му да се нарушават някъде или да се разминават с практиката.

През последните години физиците извършиха безброй тестове на неравенствата на Бел и парадокса на Айнщайн-Подолски-Розен, които напълно изключват възможността поведението на обектите на квантово ниво да се контролира от скрити променливи или други неща извън обхвата на класическото квантова теория.

Например, преди няколко месеца имаше друг експеримент, който затвори всички възможни „дупки“ в уравненията на Бел, използвани от поддръжниците на теориите за скритите променливи. Всичко, което можем да направим, е, за да перифразираме Нилс Бор и Ричард Файнман, „млъкнете и експериментирайте“: струва ми се, че трябва да си задаваме само онези въпроси, на които може да се отговори чрез експерименти.

— Ако се върнем към квантовата телепортация- предвид проблемите, които описахте: ще намери ли приложение в квантови компютри, комуникационни сателити и други системи?

— Сигурен съм, че квантовите технологии все повече ще навлизат в комуникационните системи и бързо ще навлязат в нашето ежедневие. Как точно все още не е ясно - информацията например може да се предава както чрез телепортация, така и чрез обикновени оптични линии чрез квантови системи за разпределение на ключове.

Вярвам, че квантовата памет на свой ред също ще стане реалност след известно време. Като минимум ще е необходимо да се създадат повторители на квантови сигнали и системи. От друга страна, как и кога ще се реализира всичко това, все още е трудно да се предвиди.

Рано или късно квантовата телепортация ще стане не екзотика, а обикновено нещо, което всеки човек може да използва. Разбира се, малко вероятно е да видим този процес, но резултатите от неговата работа, включително сигурни мрежи за данни и сателитни комуникационни системи, ще играят огромна роля в живота ни.

— Докъде ще навлязат квантовите технологии в други области на науката и живота, които не са свързани с ИТ или физиката?

— Това е добър въпрос, но още по-труден за отговор. Когато се появиха първите транзистори, много учени смятаха, че те ще намерят приложение само в слуховите апарати. Това се случи, въпреки че само много малка част от полупроводниковите устройства сега се използват по този начин.

Все пак ми се струва, че квантов пробив наистина ще се случи, но не навсякъде. Например, всякакви джаджи и устройства, които взаимодействат с околната среда и по някакъв начин измерват нейните свойства, неизбежно ще достигнат квантовата граница, за която вече говорихме. И нашите технологии ще им помогнат да заобиколят това ограничение или поне да намалят смущенията.

Учените успяха да "разрежат" котката на Шрьодингер на две половиниФизиците от Йейл създадоха нова "порода" котка на Шрьодингер, като я "разрязаха" наполовина - тя не само може да бъде жива и мъртва едновременно, но и да бъде в две различни точки едновременно.

Нещо повече, ние вече решихме един от тези проблеми, използвайки същия подход на „отрицателна маса“, като подобрихме сензорите за квантово магнитно поле. Такива устройства могат да намерят много специфични биомедицински приложения – те могат да се използват за наблюдение на функционирането на сърцето и мозъка, оценка на шансовете за получаване на инфаркт и други проблеми.

Колегите от СРС правят нещо подобно. Сега обсъждаме заедно това, което успяхме да постигнем, опитвайки се да комбинираме нашите подходи и да получим нещо по-интересно.

Според специалната теория на относителността на Айнщайн скоростта на светлината е постоянна – приблизително 300 000 000 метра в секунда, независимо от наблюдателя. Това само по себе си е невероятно, като се има предвид, че нищо не може да пътува по-бързо от светлината, но все още е силно теоретично. Има една интересна част от специалната теория на относителността, наречена забавяне на времето, която казва, че колкото по-бързо се движите, толкова по-бавно се движи времето за вас, за разлика от заобикалящата ви среда. Ако шофирате за един час, ще остареете малко по-малко, отколкото ако просто седите вкъщи пред компютъра си. Допълнителните наносекунди едва ли ще променят значително живота ви, но фактът остава.

Оказва се, че ако се движите със скоростта на светлината, времето напълно ще замръзне на място? Това е вярно. Но преди да се опитате да станете безсмъртни, имайте предвид, че движението със скоростта на светлината е невъзможно, освен ако нямате късмета да сте родени от светлина. От техническа гледна точка движението със скоростта на светлината би изисквало безкрайно количество енергия.

Току-що стигнахме до извода, че нищо не може да пътува по-бързо от скоростта на светлината. Ами... да и не. Въпреки че това остава технически вярно, има вратичка в теорията, която е открита в най-невероятния клон на физиката: квантовата механика.

Квантовата механика по същество е изучаване на физиката в микроскопични мащаби, като например поведението на субатомните частици. Тези видове частици са невероятно малки, но изключително важни, защото формират градивните елементи на всичко във Вселената. Можете да ги мислите като малки, въртящи се, електрически заредени топки. Без излишни усложнения.

Така че имаме два електрона (субатомни частици с отрицателен заряд). е специален процес, който свързва тези частици по такъв начин, че да станат идентични (имат еднакъв спин и заряд). Когато това се случи, електроните стават идентични от този момент нататък. Това означава, че ако промените един от тях - да речем, смените въртенето - вторият ще реагира незабавно. Независимо къде се намира. Дори и да не го докосваш. Въздействието на този процес е удивително – осъзнавате, че на теория тази информация (в случая посоката на въртене) може да бъде телепортирана навсякъде във Вселената.

Гравитацията влияе на светлината

Нека се върнем към светлината и да поговорим за общата теория на относителността (също автор на Айнщайн). Тази теория включва концепция, известна като огъване на светлината - пътят на светлината може да не винаги е прав.

Колкото и странно да звучи, това е доказано многократно. Въпреки че светлината няма маса, нейният път зависи от неща, които имат маса - като слънцето. Така че, ако светлината от далечна звезда премине достатъчно близо до друга звезда, тя ще я заобиколи. Как ни се отразява това? Просто е: може би звездите, които виждаме, са на напълно различни места. Помнете следващия път, когато погледнете звездите: всичко може да е просто трик на светлината.

Благодарение на някои от теориите, които вече обсъдихме, физиците разполагат с доста точни начини за измерване на общата маса, присъстваща във Вселената. Те също имат доста точни начини за измерване на общата маса, която можем да наблюдаваме - но лош късмет, двете числа не съвпадат.

Всъщност количеството обща маса във Вселената е много по-голямо от общата маса, която можем да преброим. Физиците трябваше да потърсят обяснение за това и резултатът беше теория, включваща тъмната материя - мистериозно вещество, което не излъчва светлина и представлява приблизително 95% от масата във Вселената. Въпреки че съществуването на тъмна материя не е официално доказано (защото не можем да я наблюдаваме), доказателствата за тъмната материя са огромни и тя трябва да съществува под някаква форма.

Нашата Вселена се разширява бързо

Концепциите стават все по-сложни и за да разберем защо, трябва да се върнем към теорията за Големия взрив. Преди да стане популярно телевизионно шоу, теорията за Големия взрив беше важно обяснение за произхода на нашата вселена. Казано по-просто: нашата вселена започна с гръм и трясък. Отломки (планети, звезди и т.н.) се разпространяват във всички посоки, движени от огромната енергия на експлозията. Тъй като отломките са доста тежки, очаквахме, че това разпространение на експлозив ще се забави с времето.

Но това не се случи. Всъщност разширяването на нашата Вселена се случва все по-бързо и по-бързо с течение на времето. И е странно. Това означава, че пространството непрекъснато расте. Единственият възможен начин да се обясни това е тъмната материя или по-скоро тъмната енергия, която причинява това постоянно ускорение. Какво е тъмна енергия? За теб .

Цялата материя е енергия

Материята и енергията са просто двете страни на една и съща монета. Всъщност винаги сте знаели това, ако някога сте виждали формулата E = mc 2. E е енергия и m е маса. Количеството енергия, съдържащо се в определено количество маса, се определя чрез умножаване на масата по квадрата на скоростта на светлината.

Обяснението на това явление е доста завладяващо и включва факта, че масата на обект се увеличава, когато се доближава до скоростта на светлината (дори ако времето се забавя). Доказателството е доста сложно, така че можете просто да повярвате на думата ми. Вижте атомните бомби, които превръщат сравнително малки количества материя в мощни изблици на енергия.

Двойственост вълна-частица

Някои неща не са толкова ясни, колкото изглеждат. На пръв поглед частиците (като електрон) и вълните (като светлина) изглеждат напълно различни. Първите са твърди парчета материя, вторите са лъчи от излъчена енергия или нещо подобно. Като ябълки и портокали. Оказва се, че неща като светлина и електрони не са ограничени само до едно състояние – те могат да бъдат както частици, така и вълни едновременно, в зависимост от това кой ги гледа.

Сериозно. Звучи смешно, но има конкретни доказателства, че светлината е вълна, а светлината е частица. Светлината е и двете. Едновременно. Не някакъв посредник между две държави, а точно двете. Върнахме се в царството на квантовата механика, а в квантовата механика Вселената обича този начин, а не иначе.

Всички обекти падат с еднаква скорост

Много хора може да си помислят, че тежките предмети падат по-бързо от леките - това звучи разумно. Със сигурност топка за боулинг пада по-бързо от перо. Това е вярно, но не поради гравитацията - единствената причина да се окаже така е, че земната атмосфера оказва съпротивление. Преди 400 години Галилей за първи път осъзнава, че гравитацията действа еднакво върху всички обекти, независимо от тяхната маса. Ако бяхте с топка за боулинг и перо на Луната (която няма атмосфера), те щяха да паднат едновременно.

Това е. В този момент можете да полудеете.

Мислите, че самото пространство е празно. Това предположение е съвсем разумно - за това е пространството, пространството. Но Вселената не търпи празнотата, следователно в космоса, в космоса, в празнотата постоянно се раждат и умират частици. Те се наричат ​​виртуални, но всъщност са реални и това е доказано. Те съществуват за част от секундата, но това е достатъчно дълго, за да наруши някои основни закони на физиката. Учените наричат ​​това явление "квантова пяна", защото много наподобява газовите мехурчета в газирана безалкохолна напитка.

Експеримент с двоен прорез

По-горе отбелязахме, че всичко може да бъде и частица, и вълна едновременно. Но тук е уловката: ако имате ябълка в ръката си, ние знаем точно каква е формата. Това е ябълка, а не някаква ябълкова вълна. Какво определя състоянието на една частица? Отговор: нас.

Експериментът с двоен прорез е просто невероятно прост и мистериозен експеримент. Ето какво е. Учените поставят екран с два процепа срещу стената и изстрелват лъч светлина през процепа, за да видим къде ще удари стената. Тъй като светлината е вълна, тя ще създаде определен дифракционен модел и ще видите ивици светлина, разпръснати по цялата стена. Въпреки че имаше две пропуски.

Но частиците трябва да реагират по различен начин - летейки през два процепа, те трябва да оставят две ивици на стената точно срещу прорезите. И ако светлината е частица, защо тя не проявява това поведение? Отговорът е, че светлината ще прояви това поведение - но само ако го искаме. Като вълна светлината ще премине през двата процепа едновременно, но като частица ще премине само през единия. Всичко, от което се нуждаем, за да превърнем светлината в частица, е да измерим всяка частица светлина (фотон), която преминава през процепа. Представете си камера, която снима всеки фотон, който преминава през процеп. Същият фотон не може да прелети през друг процеп, без да е вълна. Интерференционният модел на стената ще бъде прост: две ивици светлина. Ние физически променяме резултатите от дадено събитие просто като ги измерваме, като ги наблюдаваме.

Това се нарича "ефект на наблюдателя". И докато това е хубав начин да завършим тази статия, той дори не надраска повърхността на абсолютно невероятните неща, които физиците откриват. Има куп вариации на експеримента с двоен прорез, които са още по-щури и по-интересни. Можете да ги търсите само ако не се страхувате, че квантовата механика ще ви засмуче.

Швейцарски физици демонстрираха за първи път парадокса на Айнщайн-Подолски-Розен (парадокс EPR) върху квантова система, състояща се от 600 рубидиеви атома. Учените успяха да разбият местния реализъм, като създадоха заплитане между две части на облак от свръхохладен газ и доказаха възможността за управление, когато състоянието на една част от квантовата система може да бъде предсказано от състоянието на втората. Статията на учените е публикувана в списание Science, съобщава Science Alert.

Според парадокса на EPR, предложен през 1935 г., две частици могат да взаимодействат една с друга по такъв начин, че тяхната позиция и импулс да могат да бъдат измерени с точност, по-голяма от тази, позволена от принципа на неопределеността на Хайзенберг. Например, общият импулс на две частици (A и B), които са се образували в резултат на разпадането на третата, трябва да бъде равен на началния импулс на последния, следователно измерването на импулса на частица A ни позволява да разберете импулса на частица B, докато в движението на втората частица не се внасят смущения. Тогава е възможно да се определят точно координатите на частица B, като по този начин се нарушава принципът на неопределеността на Хайзенберг.

Тъй като принципът на неопределеността се запазва във всеки случай, измерването на импулса на частица A неизбежно внася смущения в координатите на частица B, което ги прави несигурни, независимо колко далеч е първата частица от последната. Айнщайн смята, че това нарушава реализма на света и физическите обекти в рамките на квантовата механика престават обективно да съществуват. Той смята, че подобно тълкуване е неправилно и че вероятностният характер на поведението на частиците всъщност се обяснява със съществуването на определени скрити параметри. Към днешна дата обаче теорията за скритите параметри не е получила експериментално потвърждение.

Учените създадоха кондензат на Бозе-Айнщайн от около 600 атома рубидий-87. Кондензатът е охладен до свръхниски температури газ, в който всички атоми заемат минимално възможните квантови състояния, тоест стават почти неразличими един от друг. С помощта на лазер атомите бяха приведени в компресирано състояние, при което флуктуациите на една променлива (в този случай един от компонентите на въртенето, т.е. „оста на въртене“) стават много малки, а другата големи. Така се създава квантова връзка между атомите.

Изследователите са успели да разделят облака на две различни области - A и B. С помощта на лазери са измерени колективното въртене на атомите в кондензата и компонентите на "оста на въртене". Освен това, въз основа на неравенства, които вземат предвид тези параметри, беше доказано заплитането между атомите за компресирано състояние и дадено колективно въртене. Корелацията се оказа толкова силна, че възникна EPR парадокс и беше възможно да се предскаже квантовото състояние на атомите в регион B чрез измерване на въртенето в регион A (предсказанието е възможно само в една посока).