Машина апокалипсиса

Вроде бы, типичный физический мем, что может пойти не так? Из-за движения машины с большой скоростью происходит эффект Допплера, когда длина волны света (т.е. цвет машины) зависит от того, приближается машина или удаляется.

Длина волны света на картинке изменяется на ~250нм. Из-за большой скорости движения наблюдаемая длина машины сократится аж на 16 см! Вот только вряд ли останется кто-то, кто сможет это пронаблюдать.

Чтобы достичь такого смещения в длине волны, машина должна двигаться где-то на 20% от скорости света! То есть, вокруг Земли она обходит меньше, чем за секунду. Что же будет происходить при этом? Я сажусь в машину и давлю на педаль газа…

1. Машина начинает ускоряться, по мере прохождения звукового барьера волна давления звука (воздуха) распрострается от машины, выбивая окна и пугая всех вокруг.
2. При увеличении скорости, такая волна давления от машины становится непрерывной с высокой амплитудой, по сути дела как взрывная волна. Она сравнивает с землей всё по сторонам дороги на несколько километров (на пике скорости). Но это только начало движения машины апокалипсиса. Жму педаль!
3. Если сама машина не расплавится (предположим, что она из магического материала), то весь воздух перед ней перейдет в состояние плазмы, достигая огромных температур и сжигая все, что осталось от взрывной волны.
4. Машина расталкивает молекулы воздуха и за ней будет оставаться практически вакуум, куда будет затягиваться все, что еще оставалось на пути. И сжигаться плазмой, которая попадает туда с автомобиля.
5. Мощная турбуленция будет создавать вихри и поднимать пыль и пепел на большую высоту
6. Плотность атомов в плазме будет вызывает ядерные реакции и мощный поток гамма-излучения, выжигающий все вокруг со скоростью света.

В общем, машина будет объята пламенем, будет уничтожать все на своем пути в радиусе многих (десятков?) километров, а после себя оставлять плотную завесу пепла. А если вспомнить, что при этом машина огибает земной шар меньше, чем за секунду….Получается знатный апокалипсис!

#just4fun

Слова, которые я ждал 5 лет с этой статьей! Первый драфт был написан в 2018 году. Она старше моего сына) А идея и первые экспериментальные данные так еще старше.

Прилетел на конференцию в Японию! Буду вещать вам про то, как гравитационные волны бороздят просторы галактики. Даже настоящий подземный детектор гравитационных волн обещают показать!

Вот за что люблю академию, так это за возможность поколесить по миру.

8 лет назад были впервые зарегистрированы гравитационные волны. Я сидел в соседнем офисе от человека, которому первому пришло оповещение о сигнале. Расскажу, что происходило дальше.

На самом деле, сигнал пришёл 15 сентября 2015 года. Advanced LIGO был только что полностью перестроен и включился буквально пару дней назад. Это был даже ещё не полноценный запуск, а то, что называют "инженерным циклом", во время которого проводят последние настройки инструмента перед полноценным запуском. И вот прикиньте: детектор перестроили, 5 лет на это потратили. Включили - и почти сразу увидели сигнал, да ещё такой силы, что его буквально видно в потоке данных невооруженным взглядом (обычно нужно данные анализировать и фильтровать, чтобы найти там сигналы). Так что первая реакция была: "хех, это чья-то шутка, баг или специальный "пробный" сигнал, который учёные иногда запускают в детектор, чтобы проверить, что все работает. Первые пару дней по институту зодиили слухи, но всем строго запретили об этом разговаривать под угрозой страшных кар.

Но прошли первые дни, мы проверяли разные варианты ошибки - и исключали их один за одним. Вообще в детекторе сотни разных дополнительных сенсоров, которые измеряют всевозможные сигналы от окружения детектора: магнитные поля, колебания земли, состояние лазеров и зеркал и т.п.

Помню, что по началу я был очень скептически настроен, хотя и воодушевлен. И чем больше свидетельств приходило, тем больше я приходило осознание, что это может быть на самом деле. Внутренняя рассылка разрывалась от почты, по сотне писем в день. Самое важное было - предотвратить утечку за пределы коллаборации. Если б сигнал оказался ошибкой, а публика уже думала, что оно настоящее, ущерб репутации был бы очень серьёзный (вспомните историю со сверх световыми нейтрино или реликтовым грав. волновым фоном, которые разрушили карьеры учёных из-за слишком ранних объявлений об открытии). И на удивление секрет удалось сохранить. Даже моя жена не знала😎

Наконец спустя полгода все проверки были пройдены, статьи написаны, и в феврале 2016 мы объявили об открытии. И началась новая эра в астрономии. У нас была огромная вечеринка... Но это другая история!

#жизнь_в_науке #LIGO #гравитационные_волны

25k€ на этой фотке. Оборудование иногда стоит каких-то абсурдных денег.

Вообще довольно странно искажает восприятие цен, когда я на работе. Типа 500-600€ — реально копейки. До 5k€ — можно особо не задумываться и покупать. Дальше уже приходится повыбирать, но я регулярно думаю в терминах десятков тыщ евро. А дома выбираешь колбаску подешевле на пару десятков центов😅

Особенно это странно проявляется при написании грантов. Типа планируешь траты на сотни тысяч евро. Пишешь текст на 20 страниц. И тебе тупо их дают! (хотя чаще всего нет) И даже особо потом не спросят на что потратил. Удивительно устроено это все.

#жизнь_в_науке

Поговорил с Владимиром Бодровым про то, как он запустил свой спутник. Он вообще один из тех крутых увлеченных чуваков, которые двигают нас в будущее вопреки всему. Вот и тут: сделал компанию, задизайнил спутник, запустил его в космос. Владимир рассказывает про малые космические аппараты в целом, сколько стоит их запуск и зачем они вообще нужны.

А еще Владимир ведет очень интересный канал @Kesslersyndrome, где рассказывает про новости и инсайды космической индустрии (а от человека, который в этом варится изнутри, это особенно интересно).

https://youtu.be/reu3eYTdB0M

Я вот жалуюсь, что тыщ долларов не хватает на оборудование. А тут чуваки взяли кастрюлю, прицепили к приемнику и намеряля фундаментальной физики (спектр излучения водорода на 21 см). Конечно, ничего нового не открыли, но цель другая: сделать установку, которую можно собрать любому за небольшие деньги (150$). Например, чтобы проводить эксперименты в школах. По-моему, отлично получилось.

https://arxiv.org/abs/2309.15163

В твиттере разгорелась драма по поводу гравитации: кто-то написал, что гравитация — никакаяне сила, и понеслась...Небольшой разбор.

В Ньютоновской физике мы всегда говорим про силу гравитации. Все тела притягиваются друг к другу, и вот это все из школьной программы. Но в общей теории относительности понятие гравитации меняется.

Эйнштейн заметил, что эффект гравитации (вы стоите в лифте на земле) неотличим от эффекта ускоренного движения (вы в космосе в ускоряющемся лифте). То есть, никакие локальные измерения не позволят вам сказать, в каком сценарии вы находитесь. Это так называемый принцип эквивалентности. Заметьте: в одном случае мы говорим о "силе" гравитации, а в другом — просто об ускорении ("псевдо-силе"). Но если они неотличимы, является ли гравитация силой?

Следующий шаг: в ОТО искривление пространства-времени задает закон движения тел. При этом сам закон движения является свободным: если на тело не действуют никакие внешние силы, оно будет двигаться по траектории, которая минимизирует путь в искривленном пространстве (по геодезическим). Заметьте, в этом случае снова мы не говорим ни о какой силе! Просто траектория движения оказывается отличной от того, что было бы в плоском пространстве. Когда вы стоите на Земле, единственная сила, которая на вас действует — электромагнитные взаимодействия с атомами почвы (и воздуха). Они не дают вам двигаться по "прямой" в искривленном пространстве (которая привела бы вас к центру Земли).

Получается, что гравитация не является силой в привычном нам понимании слова. Но ее вполне можно рассматривать как псевдо-силу, так же как мы говорим о силе Кориолиса или центробежной силе.

На всякий случай напомню, что мы вообще понимаем под силой в физике: это некоторая физическая величина, которая характеризует взаимодействие между объектами (или полями). Она обязательно связана с некоторыми переносчиками взаимодействия (фотоны, W/Z бозоны, глюоны). Для меня вообще сила — понятие чисто для удобства. Да, часто удобно говорить о силах, особенно когда мы говорим о сложных системах. Но на фундаментальном уровне это исключительно закон сохранения импульса/энергии при взаимодействии квантовых полей.

#объясняю #гравитация #ОТО

Ого, тут вроде как нашли самое древнее строение - и ему 467.000 лет🙀

При этом самые старые останки людей - примерно 300.000 лет, а самым старым инструментам - около 400.000. По сути дела, сейчас нашли свидетельства того, что ещё предки homo sapience жили оседлой жизнью и строили дома.

https://www.architecturaldigest.com/story/worlds-oldest-wooden-structure-just-been-discovered-467000-years-old

Нобелевскую премию в этом году выдали за аттосекундные лазерные импульсы.

Вообще сверхкороткие импульсы в последнее время — горячая тема. Они очень полезны для исследования материалов, т.к. позволяют проводить очень быстрые эксперименты (например, наблюдать за динамикой электронов в веществе). "Аттосекундый" — значит 1/1000000000000000000 секунды. И это как раз характерное время, на котором происходят взаимодействия в между атомами и молекулами.

Я не буду особо вдаваться в детали — во всех новостях напишут. Но поделюсь парой мыслей на этот счет.

⏬

⏫

Во-первых, один из ключевых моментов в создании ультра-коротких импульсов — не сама длительность импульса, а ее мощность. Для фиксированной энергии чем меньше длительность, тем больше мощность. А чем выше мощность, тем выше интенсивность (мощность на площадь) потока. И вот тут оказывается очень полезным, когда можно сфокусировать огромную мощность на маленьком участке материала. Например, можно создавать ускорители частиц: вместо гигантских колец ЦЕРНа они будут помещаться в маленькой лаборатории (и быть при этом не хуже). Или можно изучать структуру квантового вакуума и всяких атомных взаимодействий. Так что то, что мы видим сейчас — это только начало. Уже сейчас создаются прототипы зептосекундных (1/1000 от аттосекунды) лазеров, и это не предел (хотя там дальше становится все сложно).

Применение этому не только фундаментальное: в медицине, например, уже вовсю используются фемтосекундные лазеры (например, в операциях на глазах), и более короткие импульсы позволят еще больше сократить ущерб от этих операций.

Во-вторых, интересный момент, о котором не всегда говорят: лазеры в целом ограничены соотношением неопределенности — чем более точным является его частота, тем более лазерный импульс "размазан" во времени (я про это писал, когда обуждал природу фотона). Так вот, оно работает и в обратную сторону: чем короче импульс, тем шире его спектр. Но есть и другой любопытный момент: длительность импульса еще зависит от центральной частоты лазера. Импульс не может быть сильно короче одного периода волны. Поэтому чем короче импульс, тем более короктие волны мы используем. Скажем, для зептасекунды длина волны будет порядка нескольких фемтометров (1/100 радиуса атома водорода). Это позволит исследовать не только очень короткие процессы, но и очень маленькие расстояния.

А вообще, конечно, Нобелевская премия давно пережиток прошлого. Во-первых, сейчас многие работы делаются большими коллективами (а ее дают только конкретным людям). А во-вторых, вместо поощрения новых крутых молодых ученых, ее дают уже заслуженным ученым, у которых и так десятки разных премий. В этом смысле breakthrough prize гораздо интереснее.

Наша статья про использование квантового света наконец-то вышла в свет! Кажется, ни одна статья до этого не требовала столько сил и времени. Ощущается пока не "ура", а "наконец-то"😅

Один из рецензентов написал, что очень мало читал столь хорошо написанных статей и что это "идеальный" пример😀
Приятно.

Вообще PRL — мой любимый журнал и я пытаюсь публиковаться там, если могу. Он меньше всяких nature подвержен хайпу и завлечению красивыми картинками.

Я обязательно расскажу подробнее, что все это значит и зачем мы занимаемся всякими такими штуками, но попозже, хочу сделать большой пост из этого.

Если у вас вдруг есть доступ, можете почитать в журнале, а если нет — вот версия на архиве.

#жизнь_в_науке #статьи

Пока я собираюсь в отпуск и стою на ушах в попытке все успеть, принес вам недавний выпуск подкаста Банановый спарринг, где мы обсуждали гравитацию. Не ожидайте особенных откровений, там самые-самые базовые вещи (типа что такое гравитация, насколько она быстрая и существуют ли гравитоны), но получилось весело.

https://banana.buzzsprout.com/2171384/12778403-

И вообще, у них клевые эпизоды, с вопросами типа "как работает термос" и "почему небо голубое", послушайте https://banana.buzzsprout.com/. Мне это напомнило радиопередачи из детства, когда ведущие с задором обсуждают разные темы.

#объясняю #гравитация

Классная анимация работы LIGO, которая показывает реальную сложность детектора:

https://vimeo.com/238065715

(как вы, возможно, догадались, я в отпуске, поэтому особо не успеваю писать)

#LIGO

Ого! Одна из главных теорий формирования Луны — столкновение Земли с другой планетой Тея 4.5 миллиарда лет назад.

Геофизики нашли гигантские осколки этой планеты....внутри Земли!

Вообще говоря, довольно давно известно, что внутри мантии Земли есть две гигантских области (размером с Европу) с большей плотностью, чем остальная мантия. Раньше считалось, что это просто артефакт формирования Земли. В новой работе ученые промоделировали столкновение Земли и Теи и получили ровно такое аномалии (по плотности, размерам и расположению), как наблюдаются в Земле. При этом плотность соответствует содержанию железа в Луне (что указывает на общую природу аномалий и Луны). До сих пор прямых доказательств существования Теи не было. Эта работа — первое указание на то, что она могла все же существовать.

Конечно, это все еще только гипотеза. Не думаю, что она окончательно разрешит все споры вокруг гипотезы столкновения (а их много), но это точно весомый аргумент в пользу.

#новости

Все, конечно, знают, что приливы вызваны притяжением Луны. А вот как так получается, что прилив случается сразу в двух противоположных частях земного шара? Ведь Луна-то тянет только в одну сторону?

Кажется, такой банальный вопрос, но точный ответ на него не так прост.

Главную роль тут играет зависимость силы притяжения от расстояния: сила слабеет с расстоянием. Поэтому разные части Земли притягиваются к Луне по-разному. Получается, что ближняя часть океана притягивается сильнее всего, Земля почти не деформируется от притяжения Луны, поэтому просто немного смещается, а дальняя часть — то, что отстает от всего остального. Заметьте, что тут не имеет значения то, что Луна вращается вокруг Земли, а Земля вращается вокруг оси. Даже если бы они были просто в свободном падении, эффект был ровно таким же.

А вот если бы сила гравитации не зависла бы от расстояния, то океан притягивается весь целиком, как шарик.

⏬⏬⏬

#гравитация #ОТО #объясняю

⏫⏫⏫

Чуть более сложный ответ тут такой: на Землю действуют так называемые приливные силы, которые возникают как разность между движением разных частей Земли (и движением ее центра масс). Эта сила направлена по направлению к Луне в ближней точке и от Луны — в дальней точке. Поэтому вода "растягивается" вдоль этой оси. Земля твердая, быстро вращается и не успевает реагировать на изменяющуюся силу от Луны (т.е. за день влияние Луны на Землю усредняется).

Кстати, такие приливные силы действуют не только на Земле: например, когда нейтронная звезда вращается вокруг черной дыры, приливные силы оказываются настолько сильными, что сначала растягивают вещество нейтронной звезды, а потом могут и вовсе разорвать ее на части (в комменты залинкую видео).

Наконец, по-настоящему правильный ответ такой: приливы и отливы выглядят гораздо сложнее, чем просто два максимума и минимума. Во-первых, Солнце тоже вызывает приливный эффект, который складывается с лунным. Во-вторых, играет роль динамика движения океана, так что в реальности прилив будет возникать с задержкой. Наконец, сама форма земной поверхности (глубина океанов, проливы, горы и т.п.) играют очень большую роль. Так что может быть так, что в двух местах, разделенных всего парой сотен км одновременно прилив и отлив. Я в комменты добавлю иллюстрацию приливов и отливов в разных частях Земли.

#гравитация #ОТО #объясняю

Почему-то многие думают, что ученые — какие-то особо умные люди. Иногда это так, но в среднем они — обычные люди.

Многим кажется, что ну вот умение понимать квантовую физику (или там какую-нибудь хитрую химию) — это какой-то врожденный дар, а люди с айкью ниже 150 не стоит и соваться туда. Поэтому если они ученые, то непременно исключительно умные, и их мнению по разным поводам стоит доверять. Но на самом деле большая часть того, что делают ученые — результат долгой практики, а не ума. Умение работать с квантовой теорией приходит как результат 6 лет университета и 5+ лет аспирантуры после этого. Каждый шаг на этом пути не требует никакого особенного ума, а исключительно желания (и терпения). Я совершенно уверен, что если любой человек посвятит 10 лет какому-то одному занятию, он научится это делать, каким бы умным (или не очень) он ни был.

Собственно, получение PhD — признак не особенного ума, а умения работать под сильным стрессом, усидчивости и терпения.
Да, в процессе студенты получают некоторые полезные навыки, которые часто кажутся признаком ума: логическое и аналитическое мышление, умение работать с источниками, память. Но это навыки, которые может выработать любой, если захочет. Просто в науке они появляются естественным образом.

Поэтому я никогда не отношусь ко мнению ученых как-то особенно трепетно. Если это не их прямая специальность, они точно так же будут ошибаться, как и люди других профессий. И вам советую!

#жизнь_в_науке #академия

В целом, я бы разделил ученых на несколько типов (очень условно, в каждой категории есть промежуточные типы):
- гении: у них голова работает вообще иначе, они не совсем нормальные (и часто обладают целым спектром нейроособенностей). У них часто нет семьи и чего-то кроме работы. Но они же совершают прорывы в науке. Таких единицы.

- прирожденные ученые: действительно умные люди, в которых аналитический склад ума сочетается с этой самой стрессоустойчивостью, усидчивостью и т.д. Такие люди работают в науке всю жизнь, становятся профессорами и делают прорывную работу. У них обычно все более или менее с восприятием мира и отношениями с другими людьми (но карьера в науке часто это портит). Таких мало, это условно топ 10% всех ученых.

- люди с особенностями, которых занесло в науку: люди на аутическом спектре или с другими особенностями, которые позволяют им концентрироваться на конкретных задачах, легко жертвовать личной жизнью и т.п. Если они не попадают в категорию "гении", эти люди чаще всего остаются на перифирии науки, работая с очень нишевыми областями. Они редко совершают какие-то прорывы и редко делают хорошую карьеру. Таких довольно много, но мне сложно оценить точное количество.

- обычные люди, которые не придумали, что еще делать с карьерой: они пошли на научный факультет, потому что было интересно (или родители заставили). Остались на PhD, потому что хотят получить корочку для получения места в индустрии, или потому что это комфортное место, где можно получать деньги и не думать о будущем лет 5 после окончания универа. После PhD могут остаться на несколько лет, прыгая по постдокам. В конечном итоге чаще всего уходят из науки. Таких абсолютное большинство.

Проблема в том, что общественное мнение влияет и на самих ученых, и иногда просто факт наличия PhD будут представлять как аргумент в спорах. Но помните в таких случаях, что это чаще всего просто такие же люди, не сильно умнее вас. А если вы сами с PhD — не используйте это как аргумент 😉

#жизнь_в_науке #академия

Гравитационные волны — с чем их едят? Откуда они вообще берутся и как их регистрировать? Я занимаюсь грав волнами уже больше 10 лет и периодически пишу про это, но обычно довольно сложные материалы. А всегда хотелось чего-то базового, обзорного. Я так и не добрался, зато вместо меня это сделали на astrobites.

А я взял и перевел, всем на радость!

https://habr.com/ru/articles/772910/

#гравитационные_волны #LIGO #лонгрид