Вроде задачка простая, всего-то надо составить дифф. уравнение и найти максимум.

Сначала я так и думал, и уже предполагал, что ответ будет где-то на уровне (h1+h2)*(sin(30°) или cos(30°))....

Ага, как бы не так. Я забыл, что сила притяжения одинаково и пропорционально влияет как на давление воды на требуемой высоте, так и на разгон струи вниз за счёт силы притяжения... Я честно уже начал вспоминать формулы и пытаться составить диффур, но любопытство сыграло и...

Вот так вот... Некоторые задачки решаются на уровне школьника, а я с вышкой уже диффуры собрался решать.... Эх... Закостенели мои извилины.

Помните фильм Чужой? Главная опасность для героев заключалась во встрече с ксеноморфами и противостоянии им. При этом инопланетные существа показаны невероятно опасными и способны "выедать" целый космические колонии. Отбиваться от них очень сложно. Но есть одна методика, которая сразу приходит на ум.

По сюжету ксеноморфы и прочая инопланетная живность в фильме обладают одним отличием - их кровь состоит из кислоты и если такая капля падает на металлический пол корабля, то мгновенно его проедает. Вероятнее всего, это какая-то неорганическая кислота, но тут сложно делать однозначные выводы.

Герои фильма борются с агрессивными инопланетянами самыми разными способами - начиная от попыток отбиться арматурой и кончая использованием всех видов современных систем на станции. При этом не скажешь, что это успешно получается. Существа довольно стойкие к внешним воздействиям и выдерживают серьезные испытания.

И тут на ум приходит школьная лаборатория химии. Помните, что там было? Где-то на видном месте всегда стояло несколько ёмкостей с надписями "при ожогах кислотой" и при "ожогах щёлочью". Поговаривали, что в них находились соответственно щёлочь и кислота. Впрочем, их концентрация, скорее всего, была минимальной.

Позже мне расскажут, что эта школьная логика не то, чтобы правильная - ведь если кислоту высокой концентрации смывать такой же концентрированной щёлочью, то весьма вероятно интенсивное выделение тепла, что приведет к ожогам поврежденной зоны. Ну и наоборот. Происходит реакция нейтрализации.

Реакция нейтрализации - это взаимодействие кислоты и основания с образованием соли и воды. Суть нейтрализации состоит в том, что кислота и основание, обмениваясь активными частями, нейтрализуют друг друга. В результате образуется новое вещество (соль) и нейтральная среда (вода).

Этот простой пример возвращает нас к логике взаимодействия кислот и щелочей. Тут неизбежна бурная реакция, которую вполне можно использовать и с ксеноморфами.

На борту обязательно должна быть пищевая сода. Она есть буквально везде и на космической станции, скорее всего, тоже. Стоит где-то под мойкой на кухне.

Если ксеноморфы - это форма жизни, которая состоит из кислоты, то эту кислоту можно нейтрализовать. Для этого нужно придумать способ перемешать их с пищевой содой. Это гарантированно будет довольно эффективно работать. Ведь также, как они способны растворять всё вокруг слюной, их самих поглотит химическая реакция.

⚡ Друзья мои, прошу вас помочь набрать 1500 подписчиков и поддержать мой проект в Телеграм, где я коллекционирую схемы и гифки, поясняющие физические процессы. Будет полезно и интересно!

Мне встречались самые разные источники научно-популярного характера, которые утверждали, что подтверждение возможности квантовой телепортации открывает перед нами дорогу и к полноценной возможности перемещения материи в пространстве. Но тут примерно как с квантовыми компьютерами. Не понял о чём, зато есть слово "квантовый"!

Увы, то, что на самом деле называется квантовой телепортацией не имеет никакого отношения к телепортации объекта, как это было, например, в фильме "Муха".

В обычном случае речь идёт о том, что тем или иным (пока ещё не ясно каким) способом мы переносим объект из точки А с определенными координатами в пространстве в точку Б с другими координатами. При этом в одной точки этот материальный объект пропадает, а в другой появляется.

Когда же мы говорим о квантовой телепортации, то всё значительно интереснее. Вспомните как ведёт себя квантовая запутанность. Это странная связь между частицами, которая заставляет одну частиц мгновенно копировать состояние другой частицы. Как это происходит не совсем ясно, зато известно, что насколько не растащи эти частицы друг от друга, они останутся в связанном состоянии.

Теперь представьте, что мы взяли одну такую частицу и умышленно разносим её с основной. Один из способов, который позволяет это сделать - это двигать частичку по волноводу. Получается, что мы искусственно увеличиваем расстояние между частицами, которые остаются запутанными.

Для того, чтобы толкать частичку внутри "провода" используется концентрированный поток энергии или лазер. Если удастся не разрушить связь и сохранить состояние запутанности, то на выходе мы будем иметь две частицы, искусственно разнесенные друг относительно друга.

Процесс перемещения одной из запутанных частиц в системе (при условии сохранения состояния запутанности) и называется квантовой телепортацией. Это не та телепортация, что мы хотим увидеть. Мы работаем с совсем другим физическим процессом. По сути если описать это просто, то квантовая телепортация - это способ увеличения расстояния между запутанными объектами.

Сегодня такая методика может рассматриваться лишь как способ обмена информацией и вариант шифрования. В дальнейшем где-то очень глубоко в теории можно предположить, что подобным образом мы сможем передавать частички некоторого материального объекта. Запутав две частицы друг с другом мы, по сути дела, сделаем нечто типа её эквивалента. Гипотетически, если мы перенесем такую частицу в другую точку, то организовав передачу всех составляющих материи мы сможем создать там новое тело, соответствующее исходному.

Впрочем, это никак не решает базовый вопрос. Мы перенесем частицы и соберем из них как будто бы такое же тело. Но где гарантии, что это будет именно такое же тело? Это будет копия или клон, а ещё сохранится и исходный образец. В этой связи мы можем полагать, что получим что-то из фильм Престиж.

Если помните, главный герой с помощью Николы Теслы смог реализовать фокус с телепортацией. Вот только никакой телепортации не было. Система, собранная Теслой, плодила копии и клоны. Каждый клон после фокус сбрасывался в аквариум с водой и там топился. В некоторой степени таковым будет результат работы квантовой телепортации. Кристофер Нолан как обычно показал великолепную проработку, правда открытым остался вопрос относительно личности клона. Мы как раз-таки его и затронули. Кто из двух человек - клон или оригинал - будет обладать обладать сознанием героя? Оба? Один? А что чувствует второй.

Так или иначе, это лучший пример того, как может повести себя квантовая телепортация применительно к перемещению объектов.

Если ролик на Тубе вам сломали, то он есть тут.

🧲 Есть два интересных и довольно распространенных вопроса:

- Что будет, если сломать магнит на две части? Сохранятся ли его полюса такими же?

- И что это за такая волшебная зона между двумя частями магнита, где синяя часть отделяется от красной? Может быть там какая-то хитрая точка с интересной структурой?

Ответить на эти вопросы совсем не сложно, если знать классическую теорию формирования магнитных свойств. Про неё и поговорим в новом ролике. И в процессе беседы внезапно придём к... магнитному монополю.

🧲Смотрим ролик на ДЗЕНе, если вам сломали Тубчик (https://dzen.ru/video/watch/6730abb25c020758f9832ec4)

В нескольких статьях про квантовые компьютеры я писал, что основная проблема таких систем - сохранить состояние квантовой суперпозиции. Кубит должен находиться сразу во всех возможных состояниях, а измерение его реального состояния и будет этакой отсечкой для подтверждения правильности вычисления. Но помимо этого система работает со связанными частицами. Несколько кубитов можно объединить специальным образом и тогда они работают как единый механизм.

Стандартная иллюстрация к таким статьям

Запутанные квантовые частицы когда-то уже удивили Эйнштейна. Проблема в том, что информация о состоянии по сути передаётся быстрее скорости света, что нарушает положение о скорости света, которая максимальна во Вселенной. Но у квантовой запутанности есть ещё один интересный аспект.

Наверняка вы слышали, как цитирую "ученые запутали частицы некоторым образом"? Технически процесс сложный и если читать его научно-популярные описания, то заключается он в выравнивании состояний посредством воздействия на одну из запутанных частиц. Происходит взаимная поляризация и выравнивание параметров.

Но парадокс в том, что частицы не запутываются. Они просто уже запутаны. На самом деле, все запутано со всем остальным все время. Так о чем же мы тогда говорим, когда рассуждаем, скажем, о запутанной паре электронов и её получении?

На самом деле это сложная экспериментальная установка, включающая два электрона и аппарат, который предназначен для минимизации их запутанности с окружающей средой. По крайней мере на мгновение, эти электроны ведут себя так, как будто они запутаны только друг с другом, а не со всем остальным во Вселенной. Затем мы можем наблюдать любопытные корреляции в их поведении. Корреляции, которые не могут быть объяснены классической физикой или какими-либо секретными сигналами, передаваемыми между двумя электронами.

Если вам сломали Туб, то https://dzen.ru/video/watch/6727aad03d41d468acbc499e

Но в конечном итоге окружающая среда побеждает. Электроны теперь снова более запутаны со всем остальным, и прекрасные корреляции исчезают в шуме окружающей среды. В этом случае мы говорим, что макроявления оказали разрушительное воздействие и запутанность развалилась. Однако всё по-видимому очень просто. Мы не запутываем частицы, а распутываем их общую запутанность.

Это, кстати, также является ключевой проблемой, когда дело доходит до построения масштабируемых архитектур квантовых вычислений. Не иметь эти кубиты, запутанные с окружающей средой - это самая сложная часть проблемы. В итоге мы бьемся, чтобы сохранить связь двух частиц, а нужно было бы думать об их изоляции от Вселенной.

Вот такой прозрачный стеклянный шар способен продемонстрировать удивительные законы оптики.

Шар диаметром 3 см. - 421 руб.

Шар диаметром 4 см. - 627 руб.

Шар диаметром 5 см. - 633 руб.

Шар диаметром 6 см. - 755 руб.

Шар диаметром 7 см. - 943 руб.

Шар диаметром 8 см. - 1 364 руб.

Представьте себе простую ситуацию. Луч света попадает на стекло и проходит через него насквозь. При этом мы помним, что скорость света в вакууме является табличным значением. Скорость света в воздухе чуть ниже. Ну а в стекле она совсем низкая (по меркам вакуума). Что можно сказать про скорость луча света, который прошёл через стекло?

Скорее всего ответ очевиден. Скорость света должна уменьшиться. Мы подкрепляем такую идею тем, что поток некоторых частиц, которые мы именуем фотонами, сталкиваются со структурой стекла, взаимодействуют с ней и теряют при этом энергию. На выходе скорость света ниже, чем была изначально. А вот и нет, а вот и не так!

Свет, покинув среду, вернется к своей изначальной скорости.

Тут весьма забавно, что многие ученики просто откроют табличку значений скорости света и тыкнут пальцем в значение для воздуха. И будут случайно правы. Хотя как раз-таки мысли про замедление куда более логичны. Но почему скорость света восстанавливается? Ведь это напоминает что-то типа нарушения закона сохранения энергии.

Луч, потерявший энергию в структуре материала, откуда-то берет её вновь и снова увеличивает скорость.

Что же, мы в очередной раз не совсем корректно смоделировали в воображении поведение частиц. В первую очередь нужно понимать, чем являются фотоны. Исходя из этого нужно анализировать поведение системы и специфику взаимодействия фотона со средой.

Свет - это не простой поток твердых частиц, и это не чистая волна. Он состоит из "волновых пакетов", которые и принято называть фотонами.

Если говорить в "сложном виде", то есть три способа описать скорость света в волновом пакете. Выделяют фазовую, групповую и фронтальную скорости света. В вакууме (или даже в воздухе) об этом можно не беспокоиться, потому что все три скорости одинаковы. Но в таких материалах, как стекло или вода, они не одинаковы, поэтому фазовая скорость замедляется примерно до 60–70% от табличного значения и снова ускоряется на выходе из материала.

Все это сбивает с толку. И в корне проблемы - неправильная воображаемая модель. Это работает не так и тут стоило бы вспомнить мой материал про истинную природу отражения.

Соль проблемы в том, что частички не проскакивают структуру, как это хотелось бы представлять. Но как тогда правильно?

На самом деле частицы переизлучаются этой структурой. Энергетические пакеты в виде фотонов попадают в некоторую среду. В нашем случае в стекло. Эта энергия будоражит внутреннюю конструкцию. Атомы получают порции энергии и в последствии переизлучают эту энергию. Так паровозиком всё это доходит до противоположной стенки стекла. Там фотон излучается уже в воздух. Скорость этого "нового переизлученного фотона" будет определяться по специфике среды, в которую он излучился.

Поскольку энергия выброшена в воздух, то и скорость её движения в виде пакета, именуемого фотонам, будет определяться по скорости распространения в воздухе. Вот вам и ответ на поставленный вопрос.

На этой проблеме ученики очень часто сыплются. В общем-то, сами они не виноваты. Дело в том, что объяснили не то, чтобы правильно. Поэтому утверждение, что свет, покинув среду и вернувшись в вакуум, снова начинает двигаться со скоростью света, вызывает лёгкий шок. Тут вам и недопонимания, и поиск противоречия закону сохранения.

Авторский уголок:

Если вам понравилась моя статья, то буду рад видеть в Telegram проекта. А ещё я веду ДЗЕН.

Источник Учитель из Мексики объясняет физику по аниме One Piece

Например, культовая сила Луффи «Gomu Gomu no Mi» используется для объяснения упругости, напряжения и сохранения энергии.

Вомбат напомнил о себе, и вот я здесь; успеваю поздравить за минуту до полуночи. Здравствуй, Вомбат, расти большой!

Надеюсь, вам понравится этот материал.
Сейчас вначале немного нудной теории (проматывайте, если скучно), затем очень красивые видосеки. 

Для интересующихся разберемся кратко - в чем суть люминесценции вообще?
Как известно, в атомах находятся электроны. Изначально электроны находятся в основном состоянии, то есть, в состоянии с 'нулевой' энергией. Однако путем различных механизмов можно заставить электрон приобрести энергию и перейти в возбужденное состояние. Например, атомы можно осветить, и при выполнении определенных условий электрон поглотит энергию света и возбудится.

Электроны не любят находиться в возбужденном состоянии, поэтому они стремятся сбросить энергию, и делают это посредством излучения света. Именно это излучение, которое мы с вами можем наблюдать, и называется люминесценцией.

Итак, для наблюдения люминесценции необходимо возбудить электрон каким-либо образом и подождать, пока он не скинет энергию в виде света.

По большей части все виды люминесценции отличаются способом возбуждения электронов - свет, разряд, звук, химические процессы и другие.

Важным моментом данной физики является тот факт, что принимать и испускать электрон может не любую энергию, а строго ограниченный набор значений. Можно это сравнить с лестницей. Я могу шагнуть на 1-2-3 ступеньки, но шагнуть на 2.3 ступеньки у меня не получится. Электронные уровни устроены аналогичным образом с единственным отличием - все ступеньки имеют разную высоту.

А теперь красивое. 

Флуоресценция - электроны возбуждаются под действием УФ или синего излучения и мгновенно испускают фотоны в ответ.

Фосфоресценция - электроны возбуждаются под действием УФ или синего излучения, однако вещество устроено так, что электроны не могут быстро скинуть энергию, поэтому они излучают фотоны с большой задержкой.

Электроны может возбудить не всякое излучение, а только то, что больше по энергии испускаемых электронами фотонов. По энергии синий>зеленый>красный

Хемилюминесценция - электроны возбуждаются за счет энергии, выделяющейся при химических реакциях.

Такой вид свечения используют в специальных палочках. Если разломать колбу с перекисью водорода внутри, то палочка начнет светиться.

Биолюминесценция - та же хемилюминесценция, только в живых организмах. Светлячках, например.

Триболюминесценция - свечение, возникающее при деформации тел. Электроны возбуждаются за счет микроразрядов, которые эта деформация вызывает.

А вот при разматывании скотча (это тоже своего рода деформация) выделяется рентген! При разматывании в воздухе он не опасен. В видео используют специальный экран, чтобы рентген вызывал синее свечение. Опыт проводят в вакууме.

К триболюминесценции относят еще и эффект Коппа-Этчеллса. Если вертолет взлетает в запыленных условиях, то песок бьется о лопасти и светится, создавая красивые кольца. Что интересно - Копп и Этчеллс были солдатами, а не учеными.

Сонолюминесценция - свечение под действием звуковых волн. Очень сложная реализация. В специальной колбе создается стоячая звуковая волна, которая отбирает один пузырек воздуха и удерживает его на месте.

Если посмотреть крупно, то пузырек под действием звуковой волны резко сжимается, и выделяющаяся энергия вызывает вспышку.

Термолюминесценция - свечение, возникающее при нагревании различных твердых веществ. Не путайте с обычным тепловым свечением (как красный раскаленный металл, например) - здесь абсолютно другой механизм.

Термолюминесцировать способны кристаллы, которые были подвергнуты воздействию какого-либо излучения (рентгена, например), приведшего к возникновению внутри кристалла различных дефектов. В эти дефекты захватываются электроны и удерживаются там, а при сильном нагревании высвобождаются, воссоединяются со своими ионами и испускают при этом свет. По сути, кристалл играет роль своеобразной батарейки, энергия из которой добывается путем нагревания.

Радиолюминесценция - свечение под действием частиц, появляющихся при распаде радиоактивных веществ. Эти частицы вызывают возбуждение электронов.

В видео показано сравнение часов с люминесцентной подсветкой (слева) и тритиевой подсветкой (справа). Люминофор ярче, но для свечения его постоянно нужно 'подзаряжать' светом. Тритиевые трубочки светят тускло, но они способны светить десять лет даже в кромешной темноте.

Катодолюминесценция - возникновение свечения при облучении вещества быстрыми электронами. Электроны получают при нагревании катода. Используется в известной всем пожилым людям ЭЛТ трубке.

И для самых-самых интересующихся бонус - свечение Вавилова-Черенкова. 

Ни одна частица не способна двигаться быстрее скорости света. Однако здесь речь по скорость света в вакууме - 300 000 км/с. В любой среде скорость света уменьшается из-за ослабления средой. Например, в воде скорость света меньше в 4/3 раза по сравнению с вакуумом.

Получается так, что любая частица может двигаться медленнее, чем свет в вакууме, но быстрее, чем свет в воде. Такие частицы будут сбрасывать с себя энергию за счет испускания фотонов. Проще говоря, светиться.

Именно это происходит во время запуска ядерного реактора, которое мы видим на видео. Запуск заключается в том, что из реактора частично выводятся защитные стержни, которые до этого предотвращали развитие цепной реакции с ураном. Начинается развитие цепной реакции. В этот момент вылетает множество элементарных частиц, движущихся быстрее скорости света в воде и испускающих из-за этого голубоватое свечение.

Я использовал слово 'люминесценция' 29 раз и написал эту строчку, чтобы разов стало 30. 

Что бы им стать надо жрать больше пищевых красителей (шутка).

Физики и биологи из США сделали кожу живых мышей прозрачной при помощи раствора красителя тартразина (жёлтый пищевой краситель E102) в воде.

Его сильно поглощающие свет молекулы изменяли показатель преломления раствора, что приводило к уменьшению контраста в показателях преломления между водой и липидами, обратимо делая биологические живые ткани прозрачными. Среди прочего, ученым удалось сделать прозрачным живот живой мыши, что позволило напрямую наблюдать за внутренними органами, говорится в статье опубликованной в журнале Science.

Группа ученых под руководством Хуна Госуна (Guosong Hong) из Стэнфордского университета смогла сделать биологические ткани живых мышей прозрачными. Исследователи обнаружили, что с этой задачей справляются растворы молекул с высоким коэффициентом поглощения света, например, водный раствор пищевого красителя тартразина.

Чтобы проверить способ на практике, ученые нанесли раствор тартразина на выбритую кожу головы живой мыши и использовали лазерную спекл-контрастную визуализацию (ЛСКВ) ( хм. долго искал что это такое - простыми словами в кровь или лимфу добавляют безвредный контрастный краситель, что-то вроде рентгеноскопии, но только в видимом диапазоне), чтобы рассмотреть кровеносные сосуды в головном мозге. Такая процедура обычно требует удаления кожи головы из-за ее непрозрачности, а обычная визуализация выбритой головы мыши не выявила никаких интересных особенностей, зато после нанесения раствора сосуды стали видны. Аналогично ученые показали возможность применения раствора для визуализации органов в брюшной полости мыши. Прозрачный живот мыши позволил им напрямую наблюдать за внутренними органами, включая печень, тонкую кишку, слепую кишку и мочевой пузырь, при этом не потребовалось никакое дополнительное оборудование. Кроме того, авторы отмечают, что эффект полностью обратим — достаточно смыть водой нанесенный раствор.

Вот, что получается, когда сотрудничают абсолютно разные научные дисциплины.

Основной источник текста и картинок

З.Ы. Абзацы с техническими деталями я преднамеренно опускал, что бы не перегружать мозг читателя.

Ответ на пост в котором говорится, что в абсолютном вакууме фотон будет лететь вечно ни с чем не взаимодействуя, а его параметры (изменение длинны соответствующей волны, к примеру) определяются характеристиками пространства-времени. Но, и тут есть нюансы.

Согласно квантовой теории поля абсолютного вакуума не существует. Существует физический вакуум. В этой области пространства в вакуумном состоянии нет материальных носителей физических свойств, то, казалось бы, для такого состояния значения всех физических величин должны равняться нулю. И тут появляется фундаментальный принцип неопределённостиГейзенбе́рга,  согласно которому только часть относящихся к системе физических величин может иметь одновременно точные значения; остальные величины оказываются неопределёнными. Поэтому во всякой квантовой системе не могут одновременно точно равняться нулю все физические величины.

К величинам, которые не могут быть одновременно точно заданы, относятся, например, число фотонов и напряжённость электрического (или магнитного) поля: строгая фиксация числа фотонов приводит к разбросу (флуктуациям) в величине напряжённости электрического поля относительно некоторого среднего значения (и наоборот). Если число фотонов в системе в точности равно нулю (вакуумное состояние электромагнитного поля), то напряжённость электрического поля не имеет определённого значения: поле всё время будет испытывать флуктуации, хотя среднее (наблюдаемое) значение напряжённости будет равно нулю. Таким флуктуациям подвержены и все другие физические поля — электронно-позитронное, мезонное и т.д. Эти чёртовы флуктуации просто сами собой следуют из квантовой теории поля и интерпретируются как самопроизвольное рождение и аннигиляция пар частица-античастица.

Звучит как полнейший бред, если бы не одно но. Эти флуктуации обнаружены и подтверждены статическим эффектом Казимира-Полдера и Лэмбовским сдвигом. Получается, что и законы сохранения не нарушены, и вакуум - совсем не вакуум, и принцип неопределённости в квантовом мире не нарушен.

И вот бедному фотончику приходится лететь через такой суп, а не просто через пространство-время. Другое дело, что энергия регистрируемых нами фотонов настолько велика, что этот суп из виртуальных частиц фотон не замечает.

Более того экспериментаторы сумели реализовать динамический эффект Казимира, и родили фотоны из вакуума.

Скорее всего имеется некая минимальная энергия фотона, когда он начнёт испытывать на себе действие этих флуктуаций, в частности вполне вероятен сценарий, при котором фотон может успеть провзаимодействовать с только что рождённой пары электрон-позитрон. повысив энергию этой пары, а когда она аннигилирует будет излучён, но при этом должно наблюдаться некое рассеяние фотонов на, казалось бы пустом вакууме.

Так что, @tqg87, движение фотона в пространстве это далеко нетривиальная вещь.

Инстинктивно мы сопоставляем всё, что происходит в физике окружающего мира, с нашими аналогиями. Все аналогии традиционно берутся из механики. Ну и если, например, мы думаем про летящий объект, то вспоминаем снежок, который бросали в детстве и сравниваем логику движения с ним. Но это не всегда правильно. Возьмем, например, движение света.

Поведение света при его распространении в пространстве удивительно и принципиально отличается от того, как мы обычно понимаем движущиеся в пространстве объекты. Свет сохраняет свою энергию во время путешествия через вакуум пространства из-за отсутствия взаимодействия с материей и соблюдения закона сохранения энергии. Любое воспринимаемое изменение энергии, например, красное смещение, обусловлено эффектами расширяющейся Вселенной, а не внутренней потерей энергии.

Фотон путешествует по пространству

Свет, вроде как, состоит из частиц, называемых фотонами. Но это не совсем ЧАСТИЦЫ. Фотоны уникальны, поскольку не имеют массы и всегда движутся со скоростью света в вакууме. Сравнивать фотон со снежком нельзя.

Энергия фотона напрямую связана с его длиной волны и частотой. Энергия фотона увеличивается с уменьшением его длины волны, и увеличивается с увеличением его частоты. Это ключевое понятие для понимания электромагнитного излучения в различных частях спектра, от радиоволн (длинная длина волны, низкая частота, низкая энергия) до гамма-лучей (короткая длина волны, высокая частота, высокая энергия). Свет распространяется как поперечная волна, что означает, что колебания электромагнитных полей перпендикулярны направлению распространения.

В необъятности космоса, особенно в космологическом масштабе, сама Вселенная расширяется. Это расширение растягивает пространство между объектами, включая пространство, через которое проходит свет. Когда само пространство растягивается, оно также растягивает длину волны света, проходящего через него. Это явление известно как красное смещение. По мере того, как длина волны света увеличивается (растягивается), его частота уменьшается, и, следовательно, его энергия уменьшается. Однако это уменьшение энергии не останавливает движение фотона. Оно просто меняет тип света (например, видимый свет может стать инфракрасным).

Вот такая вот довольно стандартная схема

В пустом пространстве, без какой-либо материи, с которой мог бы взаимодействовать свет, фотоны продолжают путь, не подвергаясь какой-либо потере энергии. Энергия фотона изменяется только тогда, когда его длина волны растягивается из-за расширения пространства или когда он взаимодействует с материей (например, поглощается или рассеивается).

Когда фотон смещается в красную область, это, по сути, означает, что он растягивается по мере своего перемещения в пространстве, особенно если это пространство расширяется (как в нашей Вселенной). Это растяжение увеличивает длину волны фотона, что поворачивает его цвет в сторону красной части спектра. Собственно, отсюда и название "красное смещение". По мере увеличения длины волны энергия фотона уменьшается, поскольку энергия в фотоне напрямую связана с его длиной волны.

Куда девается эта потерянная энергия? И опять тут не подходят аналогии с какими-то макропроцессами. Она не теряется так, как мы обычно думаем о потере энергии, когда двигатель внутреннего сгорания у автомобиля теряет энергию из-за генерации тепла. Вместо этого энергия фотона уменьшается в результате расширения пространства, через которое он проходит. Это не означает, что энергия передается другому объекту или преобразуется в форму тепла или другого типа энергии. Это связано с общей концепцией того, как энергия, пространство и время взаимосвязаны и зависят от расширения Вселенной. По сути, энергия не теряется - она просто разбавляется по мере того, как Вселенная расширяется.

Фотоны продолжают двигаться вперед, потому что они всегда находятся в движении, и в пустом пространстве нет ничего, что могло бы их остановить. Фотон вообще больше похож на кусок синусоиды, который постоянно движется.

Им не нужно тратить энергию, чтобы продолжать движение, потому что у них нет массы, а значит, и инерции или сопротивления, которые нужно преодолеть.

Фотоны будут продолжать двигаться бесконечно, если только что-то не взаимодействует с ними и не поглощает, не отклоняет или иным образом не изменяет их курс.

Фактически получается, что само слово фотон подразумевает постоянное движение. Есть энергия есть и движение. Энергия и есть фотон. Квант энергии определяет существование фотона, которым последний и является. В окружающем мире фотон проявляет себя известным образом. При этом сравнивать его с летящим кирпичом нельзя.

Представьте, что по такой сетке перемещается колебание, которое и является фотоном

При этом известно, что фотон может поглотиться или провзаимодействовать с каким-то объектом. Он может или полностью "израсходоваться", или потерять лишь часть собственного "кванта". Но если нет ничего, что может заставить его рассеиваться, то свет будет путешествовать вечно. Впрочем, несмотря на странность его поведения, тут фотон напоминает камень. Если в пустоте Вселенной бросить камень, то он будет лететь вечно. Примерно также ведет себя фотон. Свет может путешествовать вечно только при отсутствии внешних воздействий на него. Свет не теряет энергию, путешествуя в пространстве до тех пор, пока с чем-то не взаимодействует.

Что же касается аналогий и специфики взаимодействия фотона с пустым пространством, то тут он не теряет энергию, поскольку сам таковой является. Пустое пространство для фотона - это гипотетический идеальный объем, внутри которого свет существует вечно, так как является его свойством.

⚡ Обязательно подпишитесь на мою коллекцию хороших физических анимаций и схем в Telegram

⚠️ Все мои статьи, а теперь ещё и видео выходят сначала на ДЗЕНе проекта

Вновь с опозданием, и вновь о разном. В этот день…

В 1173 году в итальянской Пизе началось строительство колокольни, которая позже приобретет всемирную известность как Пизанская башня.

В 1776 году в итальянском Турине родился Амедео Авогадро — будущий знаменитый физик.

В 1896 году в Москве родился Леонид Фёдорович Мясин — будущий танцовщик балета и хореограф-новатор, который станет одной из важнейших фигур в сфере танцев двадцатого века.

В 1944 году в США публике был представлен медведь Смоки (Smokey Bear) — символ кампании социальной рекламы, направленной на предотвращение лесных пожаров. Медведь в шляпе рейнджера обращался к читателю с плаката: «Только ты можешь не допустить лесного пожара».

В 1945 году США в ходе Второй Мировой войны осуществили вторую атомную бомбардировку Японии — под удар попал город Нагасаки.

В 1969 году члены возглавляемого Чарльзом Мэнсоном религиозного культа «Семья» убили актрису Шерон Тэйт и ещё четырёх человек.

В 1988 году канадский хоккеист Уэйн Грецки перешёл из своего клуба Edmonton Oilers в американский Los Angeles Kings. Эта сделка шокировала мир спорта и его родную Канаду, где он был национальным кумиром.

Эта рубрика выходит не только в виде рассылки на Substack, но и в собственном телеграм-канале в формате "одно сообщение — одна памятная дата" (и из опубликованных там постов часть сюда не входит). Подписывайтесь, читайте раньше остальных и поражайте знакомых и незнакомых ненужной им информацией в самое сердечко!

А поддержать выход новых выпусков и получать их раньше всех можно тут. До завтра.

Представьте себе, что вы хотите описать вселенную. Каким бы огромным ни был ваш словарь, каким бы подробным ни было ваше описание, вы столкнетесь с пределом. Этот предел, определяемый как предел Бекенштейна, говорит, что количество информации, которое может содержаться в заданном объеме пространства с ограниченной энергией, конечно. Это означает, что даже для идеального описания физической системы, занимающей конечный объем и обладающей конечной энергией, потребуется ограниченное количество информации.

Но что это значит для самой информации? Ведь многие относят эти сведения исключительно к термодинамике и энтропии. Я же смею предположить, что смотреть на такой предел нужно шире.

Если информация имеет предел, то она должна быть физической сущностью. Мы неоднократно приходили к этому выводу, исследуя масштабы материи, и каждый раз мы убеждались, что все сводится к информации и энергии. Те, кто следят за моим научпоп-творчеством это хорошо знают.

Предел Бекенштейна ставит перед нами загадку: является ли пространство просто “таблицей данных”, или это “хранилище для информации”? Как бы мы ни отвечали на этот вопрос, мы приходим к одному и тому же выводу: информация, ранее считавшаяся эфемерной сущностью, на самом деле является реальным физическим объектом со своими характерными параметрами. Или же никакого бы предела попросту не было. Пусть изначально рассуждения относились к сугубо термодинамическим параметрам. Но на мой взгляд всё куда интереснее. Если есть пустой шкаф и нечто, что может влезть в этот шкаф, а может и не влезть, то это не метрика, как многие пытаются утверждать.

Этот вывод отвергает традиционное представление о пространстве как пустом холсте, на котором разыгрываются физические явления. Вместо этого, пространство предстает перед нами как “хранилище” информации, с ограниченной емкостью, которое влияет на физические процессы и определяет пределы всего существующего. Ну а информация тогда - РЕАЛЬНЫЙ физический объект.

Полное видео с канала Ballistic High-Speed

Реддит

Для того, чтобы получить поднимающиеся шарики или пузыри, удобно использовать гелий. А что, если гелия нет?

Тогда можно взять, например, метан. Тот самый, что сгорает в газовых плитах и кипятит чайничек. На видео показан пример таких пузырей. Из шланга идет струя метана, в стаканчике мыльный раствор. Метановые пузыри - наше все! Но есть один момент: метан - горючее вещество...

С метаном связано одно интересное природное явление - метановые пузыри в озере Байкал.

В Байкале существует множество подводных грязевых вулканов, которые являются источниками природного газа. Этот газ пузырями поднимается к поверхности и вмерзает в лед. Выглядит это как множество белых полостей.

Можно разбить лед и поджечь метан - будет огонь! Все логично.

Красивая картинка замерзших пузырей прилагается.

Рассмотрим великий и могучий стробоскопический эффект.

Эффект заключается в иллюзии неподвижности на самом деле быстро движущихся тел.

Суть эффекта понять довольно легко. Представим, что у нас есть фонарик. Не обычный фонарик, а мигающий, допустим, 100 раз в секунду. И пусть у нас есть вращающийся круг, на который нанесена белая полоска и который делает, допустим, тоже 100 оборотов в секунду. Тогда при освещении фонариком этого круга белая полоска будет казаться неподвижной.

Так происходит потому, что из-за совпадения частот полоска подсвечивается каждый раз в одном и том же положении, поэтому она как бы не движется.

И посмотрим демонстрацию эффекта вне лаборатории.  

Если частота вращения лопастей вертолета совпадает с частотой кадров камеры, то при съемке на каждом кадре лопасти будут находиться в одном и том же положении, то есть, будет казаться, что они не вращаются.

Так что если вы видите неподвижный объект, то задумайтесь - быть может, он и не так уж неподвижен?..

К теории относительности можно относиться по-разному. Кто-то её критикует. Другие полностью поддерживают. Лично моё мнение - эта теория буквально перевернула мир физики, причём в хорошем смысле этого слова. Откуда же у Эйнштейна вообще появились такие мысли? Что стало отправной точкой в формировании теории относительности?

Сам Эйнштейн говори, что эта мысль может быть самой счастливой мыслью всей его жизни. Он называл свою теорию "Принцип эквивалентности". Само собой, что вряд ли мы осознаем в полном объеме все предпосылки появления таких идей. Уж больно всё тут сложно. Сознание обычно штука запутанная и индивидуальная. Да и, скорее всего, это был сразу ряд факторов. Но попробуем сделать предположения, опираясь на рассказы самого маэстро и его современников.

Однажды Эйнштейн работал в офисе и смотрел на рабочих, которые находились на крыше. Он на долю секунды задумался: "А что бы почувствовал рабочий, если бы упал с крыши? Кроме страха..."

Затем он провел знаменитый мысленный эксперимент с лифтом. Не сложно ощутить на себе, что если бы ты падал в лифте, то не чувствовал никакой гравитации, а точнее... веса. Это невесомость, так как нет ощущения реакции опоры.

А что бы почувствовал человек, если бы ускорялся в лифте противоположном падению направлении? Он почувствует некоторое давление со стороны пола. И вот тут самое интересное.

Поскольку наблюдатель внутри лифта не может видеть что именно находится за стенками кабины, то он не может быть уверен, ускоряется ли лифт при движении вверх или это планета «тянет» его гравитационным полем. По мнению наблюдателя, эти два эффекта будут одинаковы.

Тут и появилась на свет знаменитая фраза: ускорение и гравитация - это одно и то же.

Принцип эквивалентности стал в итоге фундаментальным принципом общей теории относительности. Стало ясно, что масса и ускорение являются фундаментальными физическими понятиями, которые определяют по сути одинаковые эффекты в гравитационных полях.

В современной физике принцип эквивалентности позволяет связать гравитацию с геометрией пространства-времени, что и легло в основу общей теории относительности Эйнштейна. Этот принцип позволяет описывать гравитационные явления как искривление пространства-времени под действием массы и энергии, а не как просто силу, действующую на объекты извне. Мы уже много раз разбирали эту логика. А базовая идея была одна - во всём виновато пространство, так как различить ускорение и гравитацию невозможно. Основа тут движение. Значит, и то, и другое может быть связано именно с результатами такого движения.

Принцип эквивалентности играет ключевую роль в понимании законов гравитации, предсказывании движения планет, изучении черных дыр, формировании космологических моделей и многих других аспектах физики и космологии.

Сложно представить, что простая мысль с лифтом имеет сейчас хоть какое-то практическое применение в современных технологиях, но это так. Например, спутники связи и навигационные системы учитывают гравитационные эффекты для точного функционирования.

⚡ Обязательно подпишитесь на мой проект с крутыми схемами и видео по физике. Собираю коллекцию таких материалов без бредятины

👉 Новые статьи и видео регулярно выходят на моем ДЗЕНе