Главные открытия в физике. Самые выдающиеся открытия человечества в области физики
Правообладатель иллюстрации Science Photo Library Image caption Парадокс Шрёдингера известен давно, но продемонстировать его на физическом уровне до сих пор не удавалось
Обнаружение гравитационных волн в пространстве-времени, а также первая практическая демонстрация знаменитого парадокса Шрёдингера включены в список крупнейших достижений физики за 2016 год, по версии журнала Physics World .
Открытия в дисциплинах физики, биологии и технологии определили новое поколение ученых. Кроме того, достижения в таких технологиях, как лазеры, интегральная схема и суперкомпьютер, предоставили ученым новые инструменты, с помощью которых можно было бы решать вопросы, которые раньше никогда не были доступны.
Программа «Вояджер» состояла из двух беспилотных космических запусков, «Вояджер-1» и «Вояджер-2». Летом эти космические корабли выполняли близкие летательные аппараты Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна и продолжались в межзвездное пространство в рамках Межзвездной миссии «Вояджер». Они продолжают действовать сегодня.
В нем также присутствует и открытие первой экзопланеты в ближайшей к нам звездной системе.
Обнаружение гравитационных волн , признанное крупнейшим открытием года, было достигнуто научным сообществом LIGO, в котором участвует более 80 научных институтов всего мира.
Сообщество использует несколько лабораторий, пытающихся обнаружить отклонения в структуре пространства-времени, возникающие при прохождении мощного лазерного импульса в вакуумном тоннеле.
Стивен Джей Гулд выступил с инициативой теории, которая предложила, чтобы вид оставался на статическом пути через поколения, пока значительное изменение окружающей среды не потребовало разделения на два отдельных вида. Эта идея зазора, акцентированная быстрым ветвлением, прямо противопоставляла Дарлинскую теорию постепенности, где изменения происходят в пределах одного вида в течение длительных периодов времени, но были подтверждены историей окаменелостей с доминирующим статусом.
Первый сигнал, зафиксированный ими, был порождением столкновения двух черных дыр на расстоянии более миллиарда световых лет от Земли.
По словам Хамиша Джонстона, редактора журнала Physics World, где опубликован список достижений, эти наблюдения стали первым прямым свидетельством существования черных дыр.
Правообладатель иллюстрации LIGO/T. Pyle/SCIENCE PHOTO LIBRARY Image caption Альберт Эйнштейн первым предположил возможность существования гравитационных волнСреди других крупнейших физических открытий года:
Эта машина длиной почти семь километров позволяла проводить эксперименты, которые проверяли природу вещества и антиматерии. 
Многие открытия в физике стали возможными благодаря разработке интегральной схемы и лазера. Эйнштейн положил столетие назад в рамках своей общей теории относительности, что такое событие послало бы гравитационные волны или рябь в ткань пространства-времени во вселенную. Стены галереи Леви были покрыты зелеными изображениями разрушенного пространства-времени, встречные черные дыры заменены черными теннисными мячами.
Кот Шрёдингера: ученые в течение многих лет ломают голову над загадкой кота Шрёдингера. Это мысленный эксперимент австрийского ученого Эрвина Шредингера. Кот находится в ящике. В ящике имеется механизм, содержащий радиоактивное атомное ядро и ёмкость с ядовитым газом. Парадокс заключается в том, что животное может быть живым или мертвым в одно и то же время. Узнать это точно можно, только открыв ящик. Это означает, что открытие ящика выделяет одно из множества состояний кота. Но до того, как ящик будет открыт, животное нельзя считать живым или мертвым - кот может находиться в двух состояниях одновременно.
И в углу вырисовывается портрет Стивена Хокинга. В течение почти десятилетия 32-летний итальянский художник проник в некоторые из самых престижных научных сообществ мира, вызванные ненасытным любопытством к теоретической физике, и желание поделиться новыми открытиями с внешним миром.
Также известная как «Божья частица», Хиггс был последней неподтвержденной частицей в Стандартной модели физики. Если вам интересно узнать что-либо о данной части материи, он говорит: Прежде всего, поговорите с Хиггсом. Поцци не всегда погряз в самых сложных уголках научного исследования. Он был, из всех вещей, художником в первые дни его творческой карьеры. Тома Брайана Грин Элегантная Вселенная вызвала у художника страсть к квантовой гравитации. Многие страницы и конфликтующие теории позже Поцци решили, что он должен был перейти непосредственно к источнику. Мне нужно больше, - говорит он.
Однако американские и французские физики впервые смогли отследить состояние кота на примере внутреннего устройства молекулы, проявляющегося в одновременном нахождении системы в двух квантовых состояниях.
Для этого специалисты привели молекулы в возбужденное состояние с помощью рентгеновского лазера (разера). Из полученных дифракционных картин высокого пространственного и временного разрешений физики смонтировали видео.
Великие теории физики и инструменты, используемые для их доказательства, теперь являются средством для Поцци, поскольку масло было в свое время как художник. «Наука для меня - холст, грамматика математики и квантовой гравитации для меня - носилки», - говорит он. Например, возьмите детекторы. Синий полигон на стене усеивается парами шаров пинг-понга, подвешенными из переплетенных длинной синей порошковой стали, притягиваемых магнитами, как бы застывшими во времени в момент перед столкновением.
В пьесе Поцци, если вы касаетесь одного пинг-понга, другие дрожат. При квантовом запутывании действие на одну запутанную частицу мгновенно влияет на ее пару, даже когда эта частица находится на противоположной стороне Вселенной. «Мне казалось, что квантовая запутанность может влиять не только на взаимосвязанный спин частиц, но и на поведение взаимосвязанных дисциплин», - объясняет Поцци. «Я думал о науке и искусстве как о этой паре макроструктур, где информация может перемещаться мгновенно, даже быстрее скорости света».
Компактный "гравиметр": ученые из университета Глазго построили гравиметр, которые способен очень точно измерять силу тяжести на Земле. Это компактное, точное и недорогое устройство. Прибор может быть использован при поиске полезных ископаемых, в строительстве и исследовании вулканов.
Ближайшая к нам экзопланета: астрономы обнаружили признаки присутствия в системе Проксима Центавра планеты, находящейся в обитаемой зоне. Эта планета, получившая название Proxima b, по массе всего в 1,3 больше Земли и может иметь жидкую воду на своей поверхности.
Частицы не единственные странно связанные элементы в шоу. Слушайте достаточно долго, однако, становится ясно, что саундтрек на самом деле не тот, что у черных дыр, но жутко похожие звучащие звонки гибонов-бабуинов. Гравитационно-волнообразные гиббоны на всю жизнь. И именно этот факт открывает основную точку выставки Поцци. «На самом деле шоу связано с любовью, местами обитания и мостами, обмен опытом и материалами, а также помогает сообществам создавать глобальные исследования», - говорит художник.
Для Поцци нет необходимости, чтобы зритель понимал чрезвычайно сложные теоремы квантовой физики, но вместо этого был вдохновлен возможностью как искусства, так и науки удерживать расширение сознания. «Не важно, что они понимают науку; важно, чтобы в моей работе наука стала красивой, а не скучной».
Квантовое запутывание: группе физиков из США удалось впервые продемонстрировать эффект квантовомеханического запутывания на примере макроскопической механической системы.
Развитие экспериментальных методов изучения квантовых систем и отработка методик по запутыванию разного рода объектов должна, по прогнозам физиков, привести к появлению принципиально новых компьютеров.
По словам нас, 10 крупнейших прорывов в физике за последние 25 лет
Переход на передний край любого поля - непростая задача. Но особенно когда край поля расширяется; и еще труднее, когда скорость расширения ускоряется. Джон недавно помог физическому миру создать специальный 25-й юбилейный выпуск, где они определили пять крупнейших достижений физики за последние 25 лет, а также пять самых больших открытых вопросов. В чистом стиле Джона на своем групповом собрании в среду вечером он заставил нас работать, прежде чем раскрывать ответы. На приведенной ниже фотографии показаны наши догадки, в которых звездочки обозначают выбор физики мира.
Чудо-материал: ученым удалось впервые измерить свойство материала графена - так называемую негативную рефракцию. Это явление может быть использовано при создании новых типов оптических устройств, например, крайне чувствительных линз и объективов.
Атомные часы: немецкие физики обнаружили трансмутацию изотопа тория-229, которая может стать основой конструкции нового типа атомных часов. Такие часы будут гораздо более устойчивыми, чем существующие приборы этого типа.
Самые большие прорывы последних 25 лет. В прошлом году открытие Хиггса Босона - это перо в кепке. Тем не менее, это скучно, когда все работает слишком отлично, потому что тогда мы не знаем, на каком пути продолжать. Именно там происходит масса нейтрино. Нейтрино - фундаментальная частица, обладающая особым свойством, что они едва взаимодействуют с другими частицами. В природе есть четыре фундаментальные силы: электромагнетизм, гравитация, сильная и слабая. Мы можем проектировать эксперименты, которые позволяют наблюдать нейтрино.
Мы узнали, что они электрически нейтральны, поэтому на них не влияет электромагнетизм. Сильные силы едва ли затронуты, если вообще. Они имеют чрезвычайно малую массу, поэтому гравитация действует на них только тонко. Основной способ взаимодействия с окружающей средой - слабая сила. Вот удивительная вещь: только действительно неуклюжие версии стандартной модели могут позволить ненулевую массу нейтрино! Механизм массы нейтрино еще не понят. Более того, нейтрино имеют кучу других причудливых свойств, которые мы понимаем эмпирически, но не их теоретическое происхождение.
Оптика для микроскопов: шотландские ученые из Университета Стратклайда создали новый тип линзы для микроскопов, получившей название Mesolens. Новые линзы имеют большое поле зрения и высокое разрешение.
Правообладатель иллюстрации Mesolens Image caption Эти структуры в мозгу крыс были зафиксированы новым микроскопом на основе линз MesolensСверхбыстрый компьютер: австрийские ученые достигли крупного успеха в разработке квантовых компьютеров. Они создали модель фундаментальных взаимодействий элементарных частиц, которая может применяться прототипами квантовых компьютеров.
Самое странное из которых происходит под названием нейтринных колебаний. В одном предложении есть три разных типа нейтрино, и они могут спонтанно трансмутировать себя из одного типа в другой. Это происходит потому, что физика формулируется на языке математики, и в математике утверждается, что собственные состояния, соответствующие «ароматам», не совпадают с собственными состояниями, соответствующими «массе». Слова, слова, слова.
Задача здесь состоит в факторизации больших чисел в их первичные факторы; сложность которой была основой для многих криптографических протоколов. В одном предложении алгоритм Шора достигает этого экспоненциального ускорения, потому что есть шаг в алгоритме факторинга, который может выполняться параллельно через квантовое преобразование Фурье.
Атомный двигатель: ученые из университета Майнца в Германии разработали прототип теплового двигателя, который состоит из одного атома. Он конвертирует разницу в температуре в механическую работу, помещая единственный ион кальция в ловушку в форме воронки.
В рамках классической физики постоянно проходят исследования для дальнейшего уточнения и развития современной физической модели мира. Физика – будь то макрофизика, микроскопическая физика или физика на стыке наук постоянно эволюционирует, развивается, дополняется все новыми и новыми моделями, знаниями и открытиями.
Во-первых, как мы знаем, что это происходит? Вскоре после этого было обнаружено, что эти галактики действительно отходят от нас и уходят друг от друга. Астрономы обнаружили, что Вселенная расширяется. Теперь помните, что фотоны движутся с фиксированной скоростью, скоростью света. Исходя из этого, они узнали, что галактики сейчас намного быстрее уходят друг от друга, чем миллиарды лет назад, и темпы ускорения ускоряются.
Вопрос становится, как это происходит? Короткий ответ заключается в том, что мы не знаем, но мы считаем, что ответ следует называть «темной энергией», и мы поговорим об этом ниже. Эйнштейн и другие физики в то время были лишены этого термина. Другое дело, что существует целая сеть взаимосвязанных идей, которые имеют хитрые имена, и это взаимодействие часто вызывает людей.
К сожалению на сегодня не существует единой системы или физической теории. Все они верны и подтверждены с учетом определенных условий. Так, например, классическая механика может считаться правильной только если мы ее применяем к объектам, значительно большим чем элементарные частицы, и движущимся медленнее скорости света. Стоит изменить эти условия и в дело вступает квантовая механика, не применимая к обычным условиям.
Это похоже на коробку, в которой все, что живет внутри коробки, имеет верхнюю границу того, как быстро она может перемещаться, но сам ящик может изменять размеры, и, в частности, он может расширяться быстрее, чем верхняя граница локальных скоростей перемещения для частиц внутри. Это имеет все сумасшедшие последствия для нашей наблюдаемой вселенной и космологического горизонта. Инфляция по-прежнему спекулятивна, но она сделала много экспериментально подтвержденных предсказаний, в первую очередь о структуре космического микроволнового фона, и объясняет, почему Вселенная настолько однородна, изотропна и плоская. Еще один интересный вопрос: какова глобальная геометрия нашей вселенной? Ускорение вселенной. После начального инфляционного периода вселенная продолжала расширяться, и этот темп расширения возрастал. Это очень хорошо протестировано экспериментально. Механизм этого имеет много разных имен: темную энергию, космологическую постоянную, энергию вакуума и т.д.
- Большой взрыв.
- Вселенная началась как-то.
- У меня были кошмары, когда ребенок пытался примирить эти идеи.
- Вы можете спросить мою маму, она проверит!
Постоянный поиск модели, объединяющий все основные разделы физики и сводящий воедино все теории – недостижимая мечта ученых. Однако в наших силах постоянно уточнять законы природы, сводить воедино разрозненные знания и объединив их создавать все более детализированные модели поведения мира вокруг нас.
В этом разделе нашего портала Вы можете познакомиться с самыми новыми исследованиями в области классической физики. Исследования, базирующиеся на многовековых знаниях науки возможно приведут к пониманию отдельных феноменов, а это, в свою очередь, позволит использовать их на благо человечества.
Методы, используемые для обнаружения экзопланет, чрезвычайно круты. Бонусные очки, если речь идет о поиске экзопланет. Двойное слово, если миссия будет полететь. Тройная оценка слова, если вы найдете экзопланету. Ты мой герой, если на этой экзопланете есть жизнь. Поле Хиггса пронизывает все пространство; возбуждения в этой области интерпретируются как частицы; эти частицы дают массу других частиц.
Коррекция квантовой ошибки: мы хотим защитить квантовую информацию от шума. Мы также сталкиваемся с этой проблемой с помощью классических компьютеров. Мы не можем делать это с помощью квантовой информации. Оказывается, наш враг грозный: мы сражаемся. Один из способов думать о декогеренции состоит в том, что каждая квантовая система взаимодействует со своей средой, создавая переплетение между ними - поскольку мы не можем контролировать окружающую среду, мы потеряли контроль над нашей квантовой системой.
Представленные у нас новейшие открытия и идеи охватывают теоретическую, экспериментальную и прикладную физику. Можно выделить несколько основных направлений классической физики:
- Классическая механика
- Термодинамика
- Оптика
- Электродинамика
- Атомная физика
- Физика конденсированных сред
- Ядерная физика
- Квантовая физика
- Физика элементарных частиц
Мы будем рады если Вы представите на суд читателя и свои идеи, открытия и разработки. Возможно они заинтересуют специалистов и широкого читателя. К тому же изобретения и открытия в области физики могут быть запатентованы и в дальнейшем стать источником дохода.
К тому же мы постараемся познакомить Вас с открытиями в пограничных областях физики, физики на стыке с другими науками, таких как:
- Биофизика
- Геофизика
- Химическая физика
- Физика плазмы
Этот список может расширяться по мере поступления в каталог идей и открытий в разных областях физики. Заходите, читайте и Вы всегда будете в курсе самых интересных, а может быть и судьбоносных для человечества, открытий.
Изобретение относится к энергетике. Система для улавливания тепловой энергии в системе производства электроэнергии содержит первый компрессор, выполненный с возможностью выпуска первого сжатого нагретого потока воздуха, теплообменник, соединенный с первым компрессором и выполненный с возможностью получения первого сжатого нагретого потока воздуха и с возможностью передачи тепловой энергии от первого сжатого нагретого потока воздуха маслу, по меньшей мере один насос, соединенный с теплообменником и выполненный с возможностью перекачки нагретого масла в замкнутой системе из теплообменника в изолированный резервуар, второй компрессор, соединенный с теплообменником и выполненный с возможностью выпуска второго сжатого нагретого потока воздуха, и устройство аккумулирования энергии, соединенное со вторым компрессором и выполненное с возможностью аккумулирования тепловой энергии от второго сжатого нагретого потока воздуха. Также представлен способ улавливания тепловой энергии в системе производства электроэнергии. Изобретение позволяет обеспечить улавливание тепловой энергии в системе производства электроэнергии. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 11 ил.
Устройство относится к области квантовой электроники. Полностью волоконный лазер со сверхкороткой длительностью импульса содержит лазер накачки, модуль ввода излучения лазера накачки в волокно, легированное редкоземельным элементом волокно, разветвитель, контроллеры поляризации, волоконные поляризаторы с взаимно перпендикулярными направлениями поляризации, акустооптический модулятор, установленный непосредственно на оптическое волокно между волоконными поляризаторами, частота акустооптического модулятора равна собственной частоте кольцевого волоконного резонатора. Технический результат заключается в обеспечении возможности повышения эффективности синхронизации мод. 3 з.п. ф-лы, 2 ил. 
В настоящее время фундаментальные взаимодействия описываются двумя общепринятыми теориями: общей теорией относительности и Стандартной Моделью. Их объединения пока достичь не удалось из-за трудностей создания квантовой теории гравитации. Для дальнейшего объединения фундаментальных взаимодействий используются различные подходы: теории струн, петлевая квантовая гравитация, а также М-теория. Однако, результаты, полученные при создании электромагнитной теории гравитации (ЭМТГ), ставят под сомнение такой путь.
Электромагнитная теория гравитации сводится к решению задачи точечного электромагнитного соленоида. Получено, точечный соленоид является двухкомпонентным вихрем.
По классической теории: вихри обязательно должны или опираться на границу среды, или замыкаться сами на себя (тороидальный или кольцевой вихрь), или уходить в бесконечность.
В вихре, полученном в ЭМТГ, выполняются сразу два условия: он замыкается сам на себе (магнитная компонента) и одновременно уходит за пределы самого себя, но не на бесконечность (электрическая компонента).
Получена формула, описывающая квантование силовых линий. Как оказалось, эта формула работает и в астрономии для расчета радиусов планет, границ радиационных поясов, параметров их орбит и др., что подтверждает электромагнитную природу гравитации.
Понятие массы в современной физике является одним из ключевых фундаментальных понятий. В этой главе мы увидим, что фундамент этот построен на песке…
Как нам говорит физика, вес тела определяется силой гравитационного притяжения к Земле. И вес этот будет зависеть от высоты, на которой расположено тело, в полном согласии с законом "всемирного" тяготения дедушки Ньютона.
Это небольшой очерк о малоизвестных сюрпризах, которые встречаются при изучении геометрии ленты Мёбиуса.
В литературе встречается несколько названий: проективная плоскость, односторонняя поверхность, лента Мёбиуса, петля Мёбиуса, кольцо Мёбиуса. По укоренившейся у меня привычке в дальнейшем я буду называть предмет нашего изучения кольцом Мёбиуса.
На заре исследований делящихся ядер был обнаружен удивительный факт: невидимые лучи вызывают вполне заметные изменения во многих материалах. Первым это явление наблюдал французский физик Анри Беккерель, обнаруживший почернение фотографических пластинок под действием радиоактивного излучения солей урана.
Почему же сравнительно слабые (с точки зрения переносимой энергии), неощутимые человеком лучи приводят к удивительным превращениям, а иногда и к полному разрушению вещества?
Давно всем известно, что сотовые телефоны вредны для здоровья. Однако уже более десятка лет идет дискуссия о том, могут ли излучения сотового телефона вызвать онкологические заболевания. Наконец в конце мая 2011 года Всемирная Организация Здравоохранения (ВОЗ) сказала «ДА». Это не вызвало особых изменений на рынке услуг сотовой связи. Важно отметить, что ни в одной научной статье, рассматривающей характер вредных излучений аппаратуры мобильной связи, нет никаких указаний на причину отрицательного влияния этих излучений на функциональное состояние организма человека. Единственным объяснением, переписываемым из статьи в статью, является утверждение о том, что слабые электромагнитные колебания наносят вред организму человека. Так ли это?
Producing polymeric composites (PCMs) is extremely expensive and the technology is temperature and time dependent. This work presents an approach for transforming the polycondensation process of thermoreactive PCMs with a phenol formaldehyde matrix from a diffusive to a kinetic reaction mode, with a reduction in cost and a ten-fold increase in productivity. The particular interest represents: in work it is visually shown that the offered principle it can be used with success for production of high-temperature ceramics - in "soft" conditions, that is at temperatures within 200 o C.
С целью перевода процесса поликонденсации термореактивных полимерных композитов с фенолформальдегидной (и ей подобными) матрицей из диффузионного в кинетический режим реакции,
предложено удалять её побочные продукты (в частности, H 2
O) путём не термо-
или концентрационной, а реактивной диффузии. Экспериментально найден целый ряд модификаторов из числа обезвоженных кристаллогидратов и др., которые обладают структурным и геометрическим соответствием композиту. “Кристаллизационное” давление смещает равновесие гидратация - дегидратация на 500 - 600 o C и более -
в сторону увеличения его температуры. Метод позволяет снизить длительность процесса и производственные энергозатраты, повысить производительность - как минимум, на порядок. Особый интерес представляет: в работе наглядно показано, что предлагаемый принцип может быть с успехом использован для производства высокотемпературной керамики - в “мягких” условиях, то есть при температурах в проеделах 200 o
C.
Опираясь на новое видение процессов, происходящих при работе трансформатора, описанных в предыдущей статье «Принцип действия трансформатора», автор спрогнозировал и нашел ряд эффектов на трансформаторе, нигде и никем ранее не описанных. Предлагаемые к ознакомлению эффекты показывают, что трансформаторы (и дроссели) можно плавно регулировать, в отличие от существующей официально принятой теории трансформатора, допускающей только ступенчатую регулировку переключением чисел витков обмоток.