Этот пост написан любителем стартапов и технологий будущего

Not Boring Tech — уникальный канал про технологии, AR/VR, искусственный интеллект, бизнес и продуктивность. Все свежие новости собраны в одном удобном месте.

• Стартап из Тель-Авива превращает петухов в куриц, чтобы они откладывали яйца;
• Японские учёные стёрли воспоминания из мозга мыши;
• Оживление вымерших 4 тысячи лет назад мамонтов с помощью технологий.

Главное, что нужно сделать это 1000011111110000111110100001101001000011111110000111000100010000011000011000010001000010100010011001000100000110001001111 на Not Boring Tech.

​О том, что такое тёмная материя, мы с вами уже неоднократно говорили (начало тут, продолжение тут, окончание тут. Но есть не менее загадочная штука - т.н. тёмная энергия.

Появилось понятие тёмной энергии в 90-е годы XX века, когда астрономы внезапно обнаружили, что расстояние до удалённых галактик больше, чем считалось ранее.

Обычно астрономы вычисляют расстояние до таких галактик используя т.н. закон Хаббла, который связывает скорость удаления от нас той или иной галактики и расстояние до неё. Скорость удаления галактики можно измерить, используя эффект красного смещения, когда свет от удаляющегося от нас объекта доходит до нас несколько смещённым в красную (длинноволновую) часть спектра. Определив, насколько дошедший до нас свет "покраснел", мы можем оценить скорость удаления от нас излучившего свет объекта. И дальше по закону Хаббла можно подсчитать и расстояние, просто поделив эту скорость на коэффициент пропорциональности, известный как постоянная Хаббла.

На протяжении почти полувека закон Хаббла являлся главным методом определения расстояний до удалённых галактик. Но в 90-е годы XX века у астрономов появились достаточно зоркие телескопы, позволяющие различать в далёких галактиках отдельные объекты – конечно, лишь самые яркие, вроде сверхновых (точнее, сверхновых типа Ia). И оказалось, что эти объекты тусклее, т.е. дальше, чем им полагалось быть, если бы расстояние до них соответствовало закону Хаббла.

Так значит, закон Хаббла неверен? Да вроде бы верен: расстояния до более близких галактик он предсказывает точно. Может быть, он действует лишь в ближайших окрестностях нашей галактики? Такого быть не должно: физические законы должны действовать во всей Вселенной одинаково.

Остаётся лишь одно объяснение: постоянная Хаббла, будучи одинаковой для всей Вселенной, не является постоянной в прямом смысле этого слова, т.е. меняется со временем. И более того, это, похоже, и вправду так: мы почти уверены в том, что в первые мгновения Большого Взрыва Вселенная расширялась сильно быстрее, чем сейчас.

Ну и вот был сделан вывод о том, что сегодня скорость расширения Вселенной тоже растёт, т.е. постоянная Хаббла медленно меняется, что и объясняет расхождения между различными методиками подсчёта расстояний до удалённых галактик, ведь их свет мы видим таким, каким он был испущен миллиарды лет тому назад. И так как тогда Вселенная расширялась медленнее, этот свет был «менее красным», и нам кажется, что эти галактики ближе.

Но что заставляет Вселенную расширяться с ускорением? Ответа на этот вопрос у физиков не было.

По идее должно быть наоборот: между всеми, даже самыми удалёнными объектами Вселенной должны действовать силы гравитационного притяжения, которые должны замедлять расширение Вселенной. И для того, чтобы оно ускорялось, нужна некая противодействующая этому процессу энергия. Но ни один известный нам вид энергии на таких расстояниях в таком виде себя не проявляет.

Вот учёные и решили назвать этот новый неизвестный вид энергии тёмной энергией. Но что она такое – мы до сих пор не имеем ни малейшего понятия. Известно, что она крайне равномерно распределена во Вселенной и не связана, похоже, ни с какими материальными объектами. Возможным объяснением может быть то, что это некая «нулевая энергия вакуума» - проще говоря, энергия, которой обладает само пространство просто ввиду своего существования. Соответственно, по мере расширения Вселенной количество такой энергии растёт, что и приводит к ускорению расширения Вселенной.

Это всё, конечно, здорово. Но для того, чтобы говорить о том, что тёмная энергия и вправду существует, нам надо бы каким-то образом подтвердить её существование экспериментально. А вот этого мы пока сделать не можем, и, исходя из наших представлений о том, что она есть, сможем ещё нескоро.

И до тех пор тёмная энергия, на которую, между прочим, по оценкам приходится до 70 % всей энергии Вселенной, останется сущностью гипотетической. Что весьма печалит мировое физическое сообщество.

Помочь проекту "Физика в картинках" можно тут, а также подписавшись на Patreon автора.

​Может ли вакуум иметь давление?

Может, и доказательством этого является эффект Казимира

Выражение «природа не терпит пустоты» приписывают ещё Аристотелю, и поразительно, что мысли античного философа полностью подтверждаются современной квантовой физикой!

Действительно, если мы попытаемся самым тщательным образом «пропылесосить» некий объём пространства от любых частиц и даже каким-то образом (что будет невероятно сложно!) удалим их все, то окажется, что сделать пространство полностью пустым у нас не получилось: в полной пустоте из ниоткуда спонтанно материализуются и тут же исчезают самые разные частицы – например, фотоны.

Откуда они берутся и куда деваются? А из ниоткуда и вникуда. Звучит достаточно дико: как нечто может возникать из ниотуда и потом без следа исчезать? Тем не менее, именно так это и происходит, и физики сумели это доказать.

Для этого в вакуум помещают две проводящие незаряженные пластины, помещая их на небольшом расстоянии друг от друга. Так как фотоны являются частичками электромагнитного поля, то каждому из них соответствует некая электромагнитная волна. А в пространстве между двумя проводящими пластинами могут (по законам электродинамики) существовать лишь электромагнитные волны определённых длин – а точнее, длин, которые могут «умещаться» в пространстве между пластинами целое или полуцелое число раз.

Соответственно, если во внешнем пространстве могут рождаться какие угодно фотоны, то между пластинами – лишь определённые. Т.е. рождение фотонов некоторых энергий оказывается запрещено. Иными словами, между пластинами фотоны рождаются реже, чем снаружи, и их, соответственно, меньше. То есть, вакуум между пластинами оказывается «ещё более пустым», чем вакуум снаружи.

Соответственно, давление электромагнитного излучения, связанного с этими фотонами, снаружи пластин должно быть больше, чем между ними. Разница давлений должна стремиться прижать пластины друг к другу. Именно такое необъяснимое притяжение между помещёнными в вакуум пластинами называют эффектом Казимира.

Впрочем, эта сила, безусловно, должна быть весьма незначительной, зафиксировать её непросто. Тем не менее, в 1957 году наличие такой силы впервые доказали экспериментально, позже его существование было подтверждено в боле точных экспериментах в 1972, 1978, 1997, 2001 и 2011 годах

Здесь стоит упомянуть, что с физической точки зрения давление является плотностью энергии. И уменьшение давления в вакууме (!) между пластинами в эффекте Казимира означает уменьшение значения энергии плотности энергии вакуума (!) которая считается нулевой. Так вот, получается, что плотность энергии в пространстве между пластинами оказывается меньше нулевой, то есть отрицательной? Ну да, получается так!

В настоящее время эксперименты с эффектом Казимира продолжаются: в частности, доказано, что в системах более сложной формы он может вызывать не только притяжение между частицами, но и вращающий момент.

В интернете мне даже встречались статьи о том, что в теории эффект Казимира может позволить построить вечный двигатель, использующий энергию вакуума. Это, конечно, глупости. Все установки, в которых наблюдают эффект Казимира, крайне сложны и требуют для своего функционирования значительной энергии, затраты которой существенно превосходят энергию вакуума, которая такая установка в теории может «утилизировать». Природу не обманешь.

Тем не менее, практическое использование эффекта Казимира возможно. Пока речь идёт о приборах для точного измерения сверхмалых расстояний, но в будущем мы, возможно, сможем с его помощью добиться чего-то более впечатляющего. Как насчёт, скажем, межзвёздных или даже межгалактических путешествий? Об этом мы поговорим в следующих материалах.

Помочь проекту "Физика в картинках" можно тут, а также подписавшись на Patreon автора.

Закон Хаббла - один из самых известных фундаментальных законов космологии, связывающий скорость удаления от нас других галактик и расстояние до этих галактик через константу, известную как постоянная Хаббла.

С помощью закона Хаббла определяют расстояние до удалённых космических объектов, с его же помощью, например, оценили возраст Вселенной.

Закон назван в честь открывшего его американского астронома Эдвина Хаббла. Но открыл его на самом деле не Хаббл. За два года до Хаббла, к тем же выводам пришёл бельгийский астрофизик Жорж Леметр. Он же первым верно оценил и значение константы, связывающей расстояние до объекта и скорость его удаления.

Тем не менее, открытый бельгийцем Леметром закон назвали в честь американца Хаббла, имя которого известно даже далёким от науки людям, а вот о Леметре слышали лишь немногие специалисты.

Жизнь несправедлива.

На фото - Жорж Леметр (да, он был священником и имел сан аббата) с Альбертом Эйнштейном.

Помочь проекту "Физика в картинках" можно тут

Все химические элементы тяжелее лития (3 номер в таблице Менделеева) в современной Вселенной были созданы в недрах звёзд.

При этом все элементы, тяжелее железа и никеля (включая уран, свинец, ртуть, медь, золото и даже, к примеру, йод), возникли в результате взрывов сверхновых.

Кроме того, химические элементы, начиная с резерфордия (104-й элемент таблицы Менделеева) мы синтезировали искусственно, и вне лабораторий их пока не встречали.

Помочь проекту "Физика в картинках" можно тут, а также подписавшись на Patreon автора.

Недавно наш канал отпраздновал вторую годовщину, и в честь этого события мы хотим напомнить видео, с которой всё начиналось — красивый и неожиданный эффект, получивший название цепного фонтана.

Такое возможно лишь в случае, если некая сила заставляет летящие вверх (ещё внутри банки) фрагменты цепочки двигаться быстрее чем те, что уже летят вниз за пределами банки. Но что это за сила?

В Британском королевском научном сообществе полагают, что это сила реакции опоры: когда очередное звено цепочки, лежащее горизонтально, начинает подниматься вверх, сначала оно проворачивается вокруг своей оси. При этом своим задним концом звено давит на опору, а значит, и опора давит на него, придавая звену дополнительное ускорение.

Объяснение звучит изящно, но далеко не все учёные согласны с ним. Автор этих строк прочёл несколько статей в серьёзных научных изданиях, оспаривающих данную трактовку. Так что в настоящий момент однозначной и принятой во всём научном мире разгадки феномена нет.

​Почему волны опрокидываются?

Задумывались ли вы о том, почему морские и в особенности океанские волны ведут себя так странно? Например, почему верхушка волны на определённом этапе начинает заваливаться вперёд?

Причина - в нелинейном характере морских волн, а точнее в наличии зависимости между их высотой и скоростью: чем больше амплитуда волны, тем быстрее она движется.

Если говорить более строго, каждая морская волна является суммой большого количества "элементарных" волн (их ещё называют гармониками), у каждой из которых есть своя длина и амплитуда. Так вот: гармоники с большей амплитудой движутся быстрее гармоник с амплитудой меньшей. В итоге верхушка волны как бы начинает обгонять остальную волну. При этом гребень треряет опору и проваливается вниз.

Очевидно, что интенсивность процесса зависит от высоты волны над поверхностью воды, а та, в свою очередь, зависит от глубины в данном месте. Поэтому при относительно слабом волнении "обрушение" волн наблюдается лишь вблизи берега, тогда как более мощные волны начинают загибаться даже на достаточно большой глубине.

С другой стороны, при очень слабых волнах (например, в озере или реке, а то и просто в луже) в волнах попросту нет компонент с достаточно большой амплитудой, и обрушения волн не происходит вообще.

Помочь проекту "Физика в картинках" можно тут, а также подписавшись на Patreon автора.

Стандартная форма кусочков чипсов на языке математики называется "гиперболический параболоид".

Теперь вы тоже это знаете.

​Многие из вас слышали, что Специальная теория относительности предполагает замедление времени для быстро движущихся тел - вплоть до его полной остановки для тел, движущихся со скоростью света.

Проще говоря, если вы решите отправиться в путешествие на 100 световых лет в звездолёте, летящим со скоростью света, то для вас путешествие продлится нисколько: пока вы будете лететь, время для вас будет стоять. На Земле же, конечно, за время вашего путешествия пройдут всё те же 100 лет.

Это кажется парадоксальным, ведь в жизни мы не сталкиваемся с путешествиями с околосветовыми или даже сравнимыми с ними скоростями. Тем не менее, это следствие теории относительности многократно проверено экспериментально и блестяще подтвердилось.

Но как объяснить такое сокращение времени? Это не так сложно, как кажется. Достаточно вспомнить, что теория относительности рассматривает время лишь как четвёртое измерение (в дополнение к трём привычным: ширине, длине и высоте). И наше движение по времени с этой точки зрения является вполне полным аналогов движения вдоль любой другой пространственной координаты - с той только разницей, что скоростью этого движения мы не можем управлять.

А ещё теория относительности гласит, что во Вселенной существует верхняя граница скорости движения материальных тел - это скорость, с которой летают самые быстрые объекты во Вселенной - фотоны в вакууме.

И более того: можно сказать, что существует некая "сумма движения" по всем четырём координатным осям сразу, величина которого, т.е. скорость, постоянна. И поэтому неподвижные (в некоей системе отсчёта) тела в той же системе отсчёте движутся вдоль временной оси с обычной скоростью. У движущихся тел скорость движения вдоль пространственных осей выше, а значит, чтобы "сумма движения" по всем четырём оставалась постоянной, скорость движения вдоль оси времени должна уменьшиться, т.е. время для них с точки зрения неподвижного наблюдателя должно начать течь медленнее.

А при достижении скорости света всё возможное движение тратится на перемещение в трёхмерном пространстве. Для перемещения вдоль оси времени движения "не остаётся", и время для данного тела останавливается.

Это, конечно, очень грубое и условное объяснение, и на языке математики всё это выглядит куда изящнее: как поворот четврёхмерного вектора движения в пространстве-времени. Но суть в целом остаётся одной и той же.

А вообще Специальная теория относительности заслуживает отдельного большого текста, который скоро надеюсь представить вашему вниманию.

Помочь проекту "Физика в картинках" можно тут, а также подписавшись на Patreon автора.

Крупнейшие известные транснептуновые (т.е. расположенные от Солнца дальше, чем Нептун) объекты в сравнении с Луной.

Помочь проекту "Физика в картинках" можно тут, а также подписавшись на Patreon автора.

Пирокластические потоки - один из самых опасных "поражающих факторов" при вулканических извержениях: бурлящая смесь из вулканических газов, пепла и порой достаточно крупных кусков породы, раскалённая до нескольких сотен градусов, распространяется со скоростью, которая может достигать 700 километров в час!

К счастью, пирокластические потоки возникают далеко не при всех извержениях вулканов. Чаще всего они наблюдаются в ситуации, когда ход лавы и вулканических газов перед началом извержения перекрыт "пробкой" застывших пород: это приводит к постепенному нарастанию давления, которое заканчивается "пробиванием" пробки с впечатляющим взрывом, одним из результатов которого и является образование пирокластических потоков.

В других случаях пирокластические облака образуются в случаях, когда магма перед выходом на поверхность содержит повышенное количество растворённых в ней газов: при выходе наружу такая магма как бы вскипает, вспенивается с обильным выделением газа, который и формирует пирокластический поток.

​Со школы мы знаем про число Пи, представляющее собой коэффициент пропорциональности между радиусом окружности и её длиной: если нам известен радиус, то для получения длины окружности этот радиус надо умножит на два Пи.

Число Пи и его значение в примерно 3,14 часто используется как синоним чего-то постоянного, неизменного и универсального, того, что всегда было, есть будет таким, каким мы привыкли.

Однако на самом деле это не так, и более того, отношение длины окружности к её радиусу в реальном мире почти никогда в точности не равно двум Пи.

Дело в том, что вышеприведённая формула длины окружности работает лишь в евклидовой геометрии, т.е. геометрии на плоскости. В других, неплоских геометриях, это соотношение иное.

Например, возьмём экватор - окружность Земли, географическим центром которой является Северный (ну, или Южный) Полюс. Так вот: длина экватора составляет 40 тысяч километра. А "радиус" такой окружности, т.е. расстояние от экватора до Северного или Южного Полюса, составляет 10 тысяч километров. Иными словами, "число Пи" для этой окружности составляет не 3,14, а 2.

Хуже того: для других окружностей, проведённых на сфере, отношение радиуса к длине окружности будет другим. Т.е. число Пи в сферической геометрии вообще теряет смысл!

И это уже не говоря о других геометриях, построенных на поверхностях иной формы!

А теперь самое интересное: дело в том, что идеально плоских поверхностей и пространств в реальной Вселенной по сути не бывает. Согласно современным физическим представлениям, любое материальное тело самим фактом своего присутствия искривляет окружающее пространство, делая его существенно отличным от евклидового и делая понятие числа Пи лишённым смысла.

Точки Лагранжа - особые точки в гравитационной системе двух массивных тел: если мы поместим в них тело малой массы, то силы гравитации двух массивных тел и силы инерции малого тела уравновесят друг друга: малое тело будет покоиться относительно системы двух больших.

Существует, вообще говоря, пять таких точек. Есть они и в системе Земля-Солнце. Три из них расположены на линии, соединяющей Солнце и Землю: между Землёй и Солнцем, с противоположной от Солнца стороны орбиты Земли, а также с противоположной от Земли стороны орбиты Солнца. Есть ещё точки L4 и L5, расположенные на орбите Земли так, что углы между направлениями от Солнца к ним и от Солнца к Земле составляют по 60 градусов.

Практическое использование имеют лишь точки L1 и L2: в первой удобно располагать космические обсерватории для изучения Солнца, во второй - телескопы для изучения остальной Вселенной. Другим точкам Лагранжа системы Земля-Солнца применения пока не придумали.

Помочь проекту "Физика в картинках" можно тут.

​По многочисленным просьбам читателей в общих чертах расскажу о проблематике «водородной энергетики». Идея состоит в том, чтобы постепенно заменить водородном углеводородное топливо для двигателей и энергетических установок внутреннего сгорания.

Ключевой вопрос тут, конечно, ликвидация выбросов углекислого газа в атмосферу, ведь при сгорании водород превращается попросту в воду. Но этим дело не ограничивается: углеводородное топливо в массе своей является ископаемым, а потому его запасы ограничены; кроме того, человечество оказывается как бы привязанным к месторождениям такого топлива, которые зачастую расположены в не самых удобных местах.

С другой стороны, водород в чистом виде в природе вообще не встречается. И чтобы сжечь его, нам его каким-то образом сначала надо произвести. В принципе, есть ряд способов получения водорода, самым простым из которых является электролиз обычной воды. Правда, на это требуется достаточно большое количество энергии, в результате чего водородное топливо пока является существенно более дорогим, чем углеводородное.

Но эта проблема выглядит решаемой: ядерная и (в перспективе) термоядерная энергетика в теории способны обеспечить Человечество достаточными количествами дешёвой электроэнергии. Но зачем перегонять электричество в водород, чтобы потом снова сжечь его, получив энергию? Тут есть несколько причин.

Во-первых, электричество не всегда способно заменить сгораемое топливо: автомобили с электродвигателями ещё худо-бедно бегают, а вот с судами (исключая атомные, но это немного другая история) и тем более самолётами проблема пока выглядит неразрешимой.

Во-вторых, электричество, в отличие от водорода, не нальёшь в цистерну и не оставишь храниться до лучших времён. А ведь мировое потребление энергоносителей сильно колеблется от времени года, дня недели и даже времени суток. Тогда как те же АЭС, а в будущем термоядерные станции устроены так, что способны работать лишь в стабильном режиме, производя ровно определённое количество электричества в час изо дня в день и из месяца в месяц. В этом смысле водород может стать удобным средством консервации и транспортировки дешёвой ядерной энергии.

Правда, и проблем на пути перехода к водородной энергетике масса.

Во-первых, у водорода гораздо большая температура горения, так что для его сжигания нужны совершенно иные топки и камеры сгорания, сделанные из более жаропрочных материалов.

Во-вторых, у водорода меньшая плотность, чем у того же природного газа: это значит, что, скажем, водородному автомобилю, кораблю или (тем более) самолёту потребуются существенно более вместительные бензобаки. Насколько более вместительные, можно понять, взглянув на американский Space Shuttle. Самый внушительный по размеру элемент корабля на стартовом столе – это как раз-таки бак с водородом и кислородом в качестве окислителя: у углеводородных (керосин, природный газ) ракет ничего такого нет.

В-третьих, из-за крошечного размера молекулы водорода существенно возрастают требования к герметичности ёмкостей и газопроводов – тем более что утечки водорода чреваты взрывами даже в большей степени, чем утечки природного газа.

В-четвёртых, водород является достаточно химически активным веществом (в отличие от тех же углеводородов): явление т.н. водородного охрупчивания многих металлов хорошо известно, и с ним предстоит как-то бороться.

Так что «водородный переход» сопряжён с массой сложностей как научно-технического, так и инфраструктурно-экономического плана. Тем не менее, в стратегической перспективе водородная энергетика представляется достаточно интересной и привлекательной со многих точек зрения – особенно в сочетании с наработками по освоению новых источников энергии, таких как тот же управляемый термоядерный синтез и не только.

На картинке - концепт самолёта на водородном топливе от Airbus.

Помочь проекту "Физика в картинках" можно тут, а также подписавшись на Patreon автора.

Астероид Ида, летающий в Поясе Астероидов между Марсом и Юпитером, интересен тем, что имеет свой собственный спутник: вокруг него на расстоянии примерно в 90 километров вращается другой астероид, получивший название Дактиль.

Наибольший диаметр Иды - 60 километров, а Дактиля - 1,6 километра.

Помочь проекту "Физика в картинках" можно тут, а также подписавшись на Patreon автора.

Силу Кориолиса проходят в школе, но по моему опыту после школы её суть мало кто понимает. Так что вот вам небольшое видео, которое, надеюсь, поможет исправить проблему.


Помочь проекту "Физика в картинках" можно тут, а также подписавшись на Patreon автора.

Ура, ура, ура!

Любителей физики в картинках уже более 5 тысяч, с чем я нас всех и поздравляю! И хочу отдельно и особо поблагодарить тех, кто поддерживает наш канал не только словом, но и делом. Присоединиться к ним можно тут, а также подписавшись на Patreon автора.

А в качестве подарка - вот вам изображение атмосферы Юпитера с расстояния в 19 тысяч километров от вершины облачного слоя.