Физика

Прошло уже более 25 лет с тех пор, как астрономы открыли и удивились тому, что собой представляет большая часть Вселенной. Доминирующим видом энергии в нашей Вселенной является не свет, не обычная материя, не нейтрино и даже не тёмная материя. Вместо этого, около 2/3 от общего энергетического баланса Вселенной составляет таинственная форма энергии — тёмная энергия. Как показывают сверхновые, барионные акустические колебания, реликтовое излучение (РИ) и другие ключевые исследования Вселенной, тёмная энергия доминирует во Вселенной уже около 6 миллиардов лет, вызывая не только расширение нашей Вселенной, но и ускорение этого расширения, в результате чего отдалённые галактики с течением времени удаляются от нас со всё большей и большей скоростью.

Но может ли всё это быть основано на ошибочном предположении? Может, тёмной энергии вообще не существует, а виновником происходящего является неровная, крайне неоднородная Вселенная, как утверждает одно из недавних исследований?

В первой части рассказа о радарах мы поговорили о том как радары появились, с какими проблемами столкнулись их создатели и какие решения для них поначалу были придуманы. Мы так же обсудили как работают простейшие радары непрерывного излучения которые часто используются сегодня для измерения (сравнительно) небольших расстояний. Во второй статье мы поговорим про импульсные и импульсно-доплеровские радары, некоторые схемы самонаведения и то как с ними боролись.

Привет, Хабр.

Прошлым летом я опубликовал в этом блоге весьма удачную статью «Экстремальная физика шаровых молний», которая получила оценку +53, вызвала оживлённую дискуссию (55 комментариев) и даже, кажется, привела ко мне новых подписчиков. С тех пор я планировал вернуться к рассмотрению темы экзотической материи и сегодня хочу рассказать о ридберговских состояниях атомов. Согласно одной экзотической гипотезе, именно из атомов в таком состоянии может состоять шаровая молния. Однако, тогда как существование шаровой молнии остаётся не доказанным, ридберговские атомы получены ещё в середине прошлого века, хорошо исследованы и даже могут послужить важным компонентом квантовых компьютеров. Обсудим эти странные атомы подробнее.

До сих пор помню, какое впечатление в детстве произвели на меня магниты. Они вели себя почти как живые — выпрыгивали из пальцев, сцеплялись друг с другом, резко прилипали к оказавшемуся поблизости металлическому предмету. Честно говоря, у меня до сих пор рядом с рабочим местом есть стопочка магнитов, висящая на металлической части оконной рамы. Они пригождаются во всяких поделках, но, возможно, их магия для меня просто ещё потеряна не до конца.

Ну а уж если вы в детстве видели, как делят магнит, или сами пытались распилить магнит в виде брусочка пополам, надеясь, что на этот раз всё получится — что один фрагмент будет взаимодействовать только с северным полюсом, а другой — только с южным... Вряд ли вы это забудете. Как и то, что каждый раз природа нам отказывает в таком удовольствии. Каждый новый фрагмент просто становится уменьшенной копией изначального магнита, с собственными северным и южным полюсами. Сколько бы раз вы ни повторяли эксперимент, магнетизм брусочка отказывается упрощаться.

У меня нет классического образования в области радиотехники, но связь представлений сигнала во временной и частотной областях меня сильно интересует. При попытке сформировать в голове ясное представление возникают примерно такие вопросы.

Рассмотрим базовую ситуацию для любого радиоканала.

Передатчик излучает немодулированную несущую (Рис. 1)

Давайте для начала я задам два странных вопроса:

1. Можно ли постоянный магнит «выключить»?

2. Можно ли электромагнит сделать «постоянным»?

Смотря на эти вопросы, не правда ли, возникает ощущение, что здесь всё перепутано? :-)

Как ни странно, нет, и эти вопросы вполне себе корректны! ;-)

В статье ниже, с одной стороны, мы попробуем найти ответы на эти вопросы, а с другой — посмотрим, можно ли это как-то применить в практических целях и извлечь пользу.

Современную авиацию и армию сложно себе представить без радаров. В этой статье мы поговорим про то как устроены разные виды радаров, какие у них есть проблемы, как военные и гражданские эти проблемы решают, и как военные прячутся от радаров противника. Если Вы в прошлом флеймили на тему стэлсов - то Вам сюда :-)

Что общего у ядерной физики, теории дрейфа континентов и филателии? Ответ кроется в устройстве самой науки. Эта статья — попытка построить карту научного знания, где у каждой дисциплины своё место. Почему геология с её историческими реконструкциями и уникальными объектами так сбивает с толку человека, привыкшего к языку физики? И как знаменитая фраза Резерфорда помогает этот диссонанс объяснить? Взгляд из мира формул на науку о конкретной планете.

Нассим Талеб говорил: «Люди думали, что Мандельброт писал о хаосе. На самом деле он один пытался навести в нём порядок». «Он был единственным, кто по-настоящему понял природу риска». «Если хочешь понять неопределённость — начни с Мандельброта.»

Книга Мандельброта: «(Не)послушные рынки. Фрактальная революция в финансах».

Один из самых странных фактов о нашей Вселенной в то же время и один из самых известных: гравитация, как взаимодействие, невероятно слаба. Слаба не в том смысле, что она не формирует галактики и не удерживает планеты на орбите — она это очевидно делает — но слаба по сравнению с другими фундаментальными силами природы. Это огромное несоответствие лежит в основе того, что физики называют «проблемой иерархии», одной из самых глубоких и стойких загадок современной теоретической физики.

На первый взгляд проблема иерархии звучит абстрактно и технически. Но за жаргоном скрывается простой, почти философский вопрос: «почему природа оперирует в таких разных масштабах энергии?» Почему гравитация так слаба по сравнению с силами, которые управляют атомами и частицами? И что это говорит нам о структуре реальности на самом фундаментальном уровне?

Если вы попробуете обсуждать с большими языковыми моделями (LLM) прорывные новые идеи в области теоретической физики, то знайте — это занятие совершенно бесполезное. Объясню, почему.

Одним из самых примечательных технологических достижений последнего времени являются «обучающиеся машины», то есть, искусственный интеллект. Притом, что возможности таких систем обширны и очень впечатляют, работа этих машин опирается на математику уровня младших курсов и большие наборы высококачественных данных. Возможности таких машин не безграничны, поэтому при попытке побеседовать с ИИ на темы из области передовой теоретической физики ответы машины будут сильно замусорены ИИ-шлаком.      

И теперь выстрел из ПВО стоит пару долларов, вместо сотен тысяч на одну ракету. О том, как работает система Железный Луч, почему ученым ранее не удавалось построить компактные лазеры, и как остальной мир строит свои военные технологии будущего, вплоть до насекомых-киборгов.

Привет Хабр!

В основе многих законов физики лежит простой принцип: ничто не возникает из ниоткуда и не исчезает в никуда. Этот принцип сохранения находит своё выражение в уравнениях неразрывности, описывающих, как текут реки, перемещаются заряды или распределяются вероятности в квантовом мире. Представленный здесь вывод обобщённого уравнения неразрывности начинается с элементарной геометрии — бесконечно малого треугольника — и через язык комплексных чисел приходит к удивительно универсальному результату. Это уравнение сохраняет свою форму в пространствах любой размерности и оказывается полностью совместимым с продвинутыми алгебраическими системами, такими как алгебры Клиффорда, предлагая тем самым единый и элегантный формализм для описания законов сохранения в классической физике, квантовой теории и за их пределами. Эта работа демонстрирует, как глубокие физические истины могут проистекать из простых геометрических рассуждений.

^kenyon.edu

Помнится, как в своё время (давным-давно), был в школе у нас интересный урок по физике, где объясняли принципы работы электродвигателей, где нас с благоговейным трепетом запугивали: «если вы не знаете «правило буравчика» — то не видать вам постройки своего двигателя!» :-) 

Прошли годы, и мне стало интересно, а можно ли создать электродвигатель, к которому это правило имеет весьма отдалённое отношение?

Как оказалось — вполне себе можно и такие двигатели есть, вернее, были! Итак…

Разработан единый взгляд на математические способы формулировки физических законов и найдена возможность взглянуть на них с единой точки зрения, что может быть полезно в некоторых вопросах, например, специальной теории относительности и аналитической механике.

Аннотация

Год Красной Лошади начинается с кода.

Первый день 2026-го. За окном — хрустальная тишина, налитая зимним светом. В комнате — только монитор и пустая командная строка. Пока город медленно просыпается после боя курантов, у нас с вами, инженеров и кодёров, есть идеальный момент: между прошлым годом и рабочими буднями зияет цифровая пустота. Давайте заполним её огнём.

Что, если вместо тысячного «Hello, World!» или очередного скучного графика, наши скрипты устроят настоящее огненное шоу? В духе наступившего года Красной Лошади — яростное, стремительное, неуправляемо-красивое. Если за окном нет праздника — мы создадим свой. Свою вселенную, где искры не гаснут, а фейерверки взрываются по нашему желанию. Прямо здесь. Прямо сейчас. Первого января, когда всё ещё можно.

Новогодняя симуляция — это не просто игрушка. Это идеальный полигон, где красота сталкивается с математикой лоб в лоб. Вы видите волшебство: ракета взмывает, замирает на миг — и взрывается снопом огненных брызг. Но под этой магией — чистая, честная физика. Дифференциальные уравнения диктуют полёт. Стохастика правит хаосом разлёта. Фракталы плетут снежинки. Это шанс доказать, что MATLAB — не сухой инструмент для расчётов, а кисть. Холст. Дирижёрская палочка для симфонии из нулей и единиц.

В этой статье мы не будем ходить вокруг да около. Мы возьмём законы Ньютона, щепотку случайных чисел и горсть пикселей — и соберём из них фейерверк. С нуля. Прямо на ваших глазах. Напишем движок, который дышит. Заставим частицы танцевать. Добавим ветру — словно от взмаха гривы той самой Красной Лошади. И в конце — самое главное — вы получите не просто скрипт. Вы получите власть над праздником. Меняйте гравитацию. Рисуйте новые узоры. Создавайте свои миры.

Год только начался. Давайте встретим его не как потребители, а как творцы. Первый взрыв — уже в следующей строке кода.

К 120-летию статьи Эйнштейна "Об одной эвристической точке зрения, касающейся возникновения и превращения света" публикуем её перевод с подробными комментариями исследователя теории и истории энергетики @avshkol. Настало время разобраться самостоятельно в работе, которая дала начало квантовой физике, солнечной энергетике и принесла Эйнштейну Нобелевскую премию (да, именно эта работа, а не теория относительности!). Это будет фантастическое путешествие, присоединяйтесь!..

Генератор электрической мощности на основе двигателей EmDrive

В. И. Зубков

vzbv@yandex.ru

Приведено малоизвестное непротиворечивое описание принципа работы двигателя EmDrive, рассматривающее создание силы тяги указанным двигателем как ответную реакцию на ускоряющуюся стоячую электромагнитную волну (или ее компоненты) и строго показывающее, что двигатель EmDrive является открытой механической системой. Отмечается, что движущиеся равномерно и прямолинейно (поступательно) двигатели EmDrive не выполняют механическую работу в связанных с ними системах отсчёта. Представлена концепция генератора, преобразующего силу тяги движущихся EmDrive в электрическую мощность. Генератор работает как мнимый вечный двигатель. Вырабатываемая генератором мощность может быть значительно выше электрической мощности, подводимой к двигателям EmDrive для создания силы тяги. Эффективность генерирования энергии может превышать теоретический предел, установленный эквивалентностью массы и энергии. Генерация энергии и ее эквивалента – массы при помощи двигателей EmDrive аналогична релятивистскому увеличению импульса и энергии по отношению к их величинам в классической механике. Предложенная концепция генерации электрической мощности (или электроэнергии), возможно, дополняет специальную теорию относительности и открывает новый вид энергетики, которая может быть названа EmDrive-энергетикой.

^{Daniel Mekis}

Любой, мало-мальски знакомый с электроникой человек, знает, что современная электроника была бы невозможна, если бы не были открыты полупроводники: по сути, вся современная микроэлектронная промышленность построена на полупроводниках. 

Но зададимся странным вопросом — а бывают ли «оптические» полупроводники?! Которые позволяли бы оперировать* светом, примерно так же (по логике), как это происходит у полупроводников, которые мы все хорошо знаем? ;-) 

Занятно, что, как и в первом случае, с кремнием, природным химическим элементом, в создании такого удивительного материала — так же приложила свою «руку» природа…

Представьте, что вам сказали: «Этого не существует, просто запомни».

Многие из вас слышали это в школе или в вузе, когда речь зашла о корне из минус единицы. О комплексных числах вам говорили как о воображаемых и предлагали с ними работать абстрактно, как с математической фикцией, которой нет в природе.

У многих это вызвало определенную травму, ошибочное отношение к комплексным числам как к какой-то изобретенной людьми вещи, которой нет в природе. Но они были обмануты.

Сама история комплексных чисел — это не скучная глава учебника, а детектив с несколькими столетиями поиска истины, заблуждений и гениальных озарений.

С помощью комплексных чисел работает  Wi-Fi, обрабатывается аудио и видео, описываются законы квантовой механики и даже обычные механические колебания.

В этом цикле из 7 статей мы пройдем полное путешествие от парадоксов Кардано до квантовой физики и современной инженерии — с философией, историей и практикой.

Мы узнаем, почему комплексные числа являются языком вращений и колебаний, который повсеместно используется в современной инженерии, а также зачем математикам нужна структура минимальной сложности, в которой любое квадратное уравнение имеет корень.