Физика

В комментариях к моей предыдущей статье и в комментариях к ролику было много вопросов и некорректных замечаний по поводу парадокса близнецов. Как оказалось, мое объяснение оказалось не настолько понятным, как я надеялся, поэтому в этой статье я решил максимально наглядно, подробно и последовательно объяснить парадокс близнецов и ответить на некоторые другие вопросы.

Кратко напомню суть парадокса

Берем двух близнецов, сажаем их на маленькую легкую планету (легкую, чтобы не учитывать влияние гравитации), одного оставляем неподвижным, а второго запускаем на ракете полетать и вернуться обратно. При их встрече оказывается, что летавший близнец постарел меньше, чем неподвижный.
Парадокс заключается в том, что неочевидно почему именно у летавшего время текло медленнее. Ведь, вроде бы, ситуация симметричная: в системе отсчета летавшего он был неподвижен, а планета с неподвижным близнецом полетала и вернулась, и это у них должно было натикать меньше времени.

Парадокс близнецов очень важен, т.к. это самый наглядный способ увидеть, что релятивистский эффект замедления времени не просто математический артефакт специальной теории относительности или иллюзия, а вполне реальное физическое явление.

Попросим бегущего кота четыре секунды (по его часам) бежать вправо со скоростью 75% скорости света, потом развернуться и прибежать с той же скоростью назад.
Вот визуализация на диаграмме.

Современная наука, и физика в частности, имеют в своей основе одну, как я полагаю, ложную аксиому. И если её поправить, то всё научное мировоззрение значительно изменится и многое станет гораздо более ясным. Это аксиома о том, что человеческие способности познания Мира безграничны и рано или поздно, при более совершенных приборах и способах исследования, мы познаем всё и до конца.

Когда-то люди считали Землю центром, вокруг которого вращаются и Солнце и звёзды. Коперник разрушил такое представление людей об устройстве Мира. Пришло время разрушить ещё одно неверное представление, о том, что человек это существо, способное генерировать абсолютно объективное знание о Мире с помощью своего сознания.

Рассмотрение вопроса скорости истечения воздуха под высоким давлением из малого отверстия в вакуум по материалам учебников для ВУЗовской специальности «Криогенная техника».

В комментариях к  одной моей предыдущей  статье «Дросселирование воздуха. Истечение воздушной струи из ресивера в атмосферу со сверхзвуковой скоростью» разгорелась бурная дискуссия с читателем @IGOR_KULIKOV.

Прочитать её можно по ссылке:

https://habr.com/ru/articles/768916/

Спасибо, Игорь, за ценные замечания!

В результате по рекомендации Игоря Куликова я нашёл учебник :

В.И. Иванов «ВАКУУМНАЯ ТЕХНИКА» 2016г, ГУ ИТМО

Привожу скрины страниц из этого  учебника (см.рис.1-4)

Один парень изучал физику и пытался опровергнуть выводы Теории Относительности. Он даже пытался опубликовать свои изыскания в престижном журнале Physical Review Letters. Его заслуженно отбрили рецензенты и развернул редактор журнала - статья была ошибочной. И хорошо, потому что было бы, мягко говоря, неловко. Этим парнем был Альберт Эйнштейн, а ошибался он в своих выводах о гравитационных волнах.

Через 10 лет будет запущен новый детектор гравитационных волн — в космосе! Самое время о нем поговорить подробнее.

Гипотеза вселенной часть 3-я, продолжение первых двух материалов, но с более глубоким погружением в данную тему. Волна пространства - это тоже самое что и искривление или колебание, а возможно и квантовое поле, как ключ к пониманию макро (космоса) и микро (квантового) миров с попыткой их объединения.

Данный материал не является научной работой, а является полетом мысли или фантазии, с попыткой проникнуть и объяснить суть мироздания от микро до макро мира, основываясь на тех знаниях, что у меня есть. Это не просто художественное сочинение, постараемся разобрать реальные опыты с квантовыми эффектами и объяснить саму философию поведения квантового мира, предсказать результаты и сделать новые предположения которые могут подтвердить данную гипотезу или опровергнуть ее.

Относитесь к материалу именно так, тогда Вам будет легче понять его, а мне объяснить и передать Вам свои мысли.

Волна пространства это интерпретация вселенной такая же как квантовое поле, струны или эфир. Материал будет разбит по темам, которые представлены в оглавление.

Как поддерживается  постоянство  температуры в помещении при радиаторном отоплении?

Для поддержания постоянной температуры в наших домах зимой требуется регулировать  мощность отопления в домах и квартирах при изменении температуры на улице.

Достигается это применением так называемого «погодозависимого графика теплоснабжения».

Так известно, что потери тепла через наружные стены и окна линейно зависят от перепада температуры между улицей и помещением.

То есть чем больше перепад температуры с улицей, тем больше тепла нужно подавать в помещение для компенсации этих теплопотерь.

Для водяных радиаторных систем отопления этот «погодозависимый график теплоснабжения» выражается в линейном графике температуры подаваемой в радиаторы воды от температуры на улице (см.рис.1.)

Такой график поддерживается в системе водяного отопления с помощью специальных систем автоматического регулирования, которые располагаются в котельной частного дома в ИЖС,  в ИТП отдельного многоквартирного дома или в ЦТП городского микрорайона.

Стопка пластин – это не только оконный стеклопакет – это еще и слои глины и известняка в недрах земли, это «атмосфера» далекой звезды и атмосфера Земли, это живая ткань под микроскопом, тонкие плёнки. И «свет» – это не только видимый диапазон – это и радиоизлучение, и ультрафиолет. То есть, такие спектры интересны геологам, астрономам, биологам.

Математические методы вычисления этого спектра преподаются в ВУЗах. Предмет называется «Матричная оптика».

А я вставил эту математику в веб-страничку – она строит график спектра для стопки, составленной Вами из произвольного количества слоев вакуума, стекла, металла, холестерического жидкого кристалла, скрещенных поляризаторов, метаматериалов и всего такого прочего.

И назвал веб-страничку «Калькулятор Прашкевич» (это название – подарок на Первое апреля дорогому мне человеку).

Ссылка на Прашкевича

Есть один нюанс со смартфонами. В ссылке смартфоны автоматически приписывают букву "s" к слову "http". Получается "https". С этой припиской ссылка не работает – надо в адресной строке руками удалить эту букву.

Веб-страничку можно использовать как игрушку для детей в образовательных целях (возрастных ограничений нет).

Буду благодарен за отзывы и критические замечания.

Миром правит детерминизм или случайность? Будущее предопределено или многовариантно? Можно ли в точности предсказать будущее состояние системы по начальным условиям, или её динамика в принципе непредсказуема? Всё происходит согласно необходимости и провидению, или наша судьба создаётся на ходу? Может ли Бог быть генератором случайных чисел? Или он всё-таки не играет в кости? Только не говорите, что вы никогда не задумывались над этими вопросами и не хотели бы узнать, как оно есть на самом деле. Даже проблема свободы воли на их фоне вторична, поскольку целиком зависит от проблемы причинности и детерминизма.

Разумеется, ответы следует искать в квантовой механике, ведь в основе всех физических явлений лежат законы движения и взаимодействия элементарных частиц. На сегодняшний день это самая фундаментальная и самая экспериментально подтверждённая теория из всех, которые у нас есть. У неё сложный математический аппарат, но он работает безотказно и даёт предсказания, сбывающиеся с точностью до тысячных знаков после запятой. Тем не менее, именно квантовая механика даёт понять, что будущее принципиально непредсказуемо, и никакая сила не может заранее предопределить ход событий. Как же так? Нет ли здесь противоречия? Может, учёные сами не знают, детерминированы физические процессы или случайны? Нет, на этот счёт наука даёт чёткий и недвусмысленный ответ. Всё, что вы прочитаете в данной статье – только конкретика, никакой философской неоднозначности.

В 2020 году я опубликовал  здесь статью, в которой описал свой советский растровый микроскоп МРЭМ-200  1987 года выпуска. Мне было приятно, что статья вызвала большой интерес и помогла мне познакомиться с  людьми со схожими увлечениями.

Хочу рассказать о дальнейшей судьбе микроскопа и его усовершенствованиях. В статье хочу рассказать о внедрении системы прямого ввода изображения с микроскопа в компьютер и его последующей обработкой программными средствами.

За прошедшие годы микроскоп подвергся нескольким модернизациям, об одной из которых хочется рассказать. В 80-е годы  изображения с  мониторов микроскопа фиксировались для дальнейшего изучения и сохранения с помощью пленочного фотоаппарата. Для этого в комплекте с микроскопом шла специальная тубусная приставка, фиксирующаяся на мониторе. В третьем тысячелетии  мне хотелось, конечно, уже иметь компьютерный захват картинки, как в современных растровых микроскопах. В начале я пошел по самому простому пути: стал использовать цифровой фотоаппарат Canon вместо пленочного  фотоаппарата. Поскольку построение изображения в максимальном разрешении длится 41 секунду, мне пришлось перепрошить  фотоаппарат на такую длительную выдержку. Работа  с микроскопом  сразу стала комфортней, но  я понимал, что  есть еще  к чему стремиться.

В декабре 2022 года в Телеграмме я познакомился  с еще одним владельцем микроскопа МРЭМ-200. В  этой статье я буду, называть этого человека, по его просьбе, «Владелец МРЭМ-200 из Москвы, пожелавший остаться анонимным».  Он  решил проблему прямого компьютерного захвата, использовав  видео с youtube (https://www.youtube.com/watch?v=ruuxn2u3yao) известного  американского популяризатора науки Бена Краснова (Ben Krasnow). «Владелец МРЭМ-200 из Москвы, пожелавший остаться анонимным» творчески переработал информацию Бена Краснова, адаптировал софт под технические особенности  своего микроскопа  и  любезно поделился со мной этим софтом. У меня появилась программа, которая замечательно строила и сохраняла изображение на экране компьютера синхронно с изображением на родных мониторах микроскопа. Между компьютером и микроскопом добавился отдельный модуль согласования, в котором помещался АЦП с выходом USB и операционные усилители с регулировкой коэффициента усиления:

Представляю вниманию уважаемого сообщества вторую статью из серии «Территория Большого взрыва». От современного устройства Вселенной, описанного в первой части, перейдём к эволюции представлений человечества о её устройстве от древности до теории Большого взрыва. Взглянем на эту теорию в её классическом виде и обозначим её основные проблемы и противоречия

Питер Хиггс, предсказавший существование новой частицы, названной в его честь (а также в честь Бога), умер в понедельник у себя дома в Эдинбурге, Шотландия. Ему было 94 года. Он положил начало полувековому поиску этой частицы по всему миру, на которые были потрачены миллиарды долларов, завершившемуся шампанским в 2012 году и Нобелевской премией годом позже.

Причиной смерти стало заболевание крови, сообщил Алан Уокер, его близкий друг и коллега-физик из Эдинбургского университета, где доктор Хиггс был почётным профессором.

Доктор Хиггс был 35-летним доцентом университета в 1964 году, когда он предположил существование новой частицы, которая могла бы объяснить, как другие частицы приобретают массу. Бозон Хиггса, также известный как "частица Бога", стал краеугольным камнем набора теорий, известных как Стандартная модель, в которой собраны все знания человека об элементарных частицах и силах, с помощью которых они формируют природу и Вселенную.

Романтическая научная фантастика XX века, а тем более космооперы, по-видимому, почти не учитывали фактор существенного отличия гравитации у разных планет, на которые приходится эпизодически высаживаться или колонизировать их. Как я уже писал в некоторых публикациях, в особенности, «Суперземля как иллюзия» и «Гикеаны, потомки нептунов», мы в настоящее время настолько одержимы идеей, что среди экзопланет найдётся множество жизнепригодных или даже обитаемых, что на месте мининептуна всегда готовы увидеть суперземлю. Впрочем, такое заблуждение характерно не только для нашего времени. Ещё в начале XX века Венера считалась «юной сестрой» Земли (так как предполагалось, что, чем ближе планета к Солнцу, тем позже она сформировалась), что там может царить тропическая эра, подобная мезозою, шуметь экзотические леса, а обширные океаны из-за сильной минерализации могут быть наполнены «зельтерской водой». Климат Венеры и её парниковый эффект – тема для отдельной публикации, и пока ограничусь ссылкой на это исследование 2019 года, в котором выдвигается гипотеза, что бесконтрольный парниковый эффект на Венере существует лишь чуть более 700 миллионов лет, а до этого там могли существовать вполне комфортные для жизни условия. А в этой статье попробуем обсудить феномен гравитационных колодцев и их опасность при сближении с суперземлями. Отдельно поблагодарю уважаемого @ilmarinen за его интереснейшие публикации о гравитационных манёврах в ныне закрытом корпоративном блоге «Маклауд», под впечатлением от которых я взялся писать эту статью.     

Частотная область — волшебное математическое пространство, которое трансформирует комплексные сигналы в амплитуды и фазы синусоид. Она открывает нам возможность применять разнообразные методы обработки сигналов, казавшиеся почти недостижимыми при их анализе в наиболее очевидной форме, а именно — во временной области.

Однако насколько материально частотное пространство? Дискретное преобразование Фурье (DFT) имеет ключевое значение в сферах связи и анализа сигналов, но не раскрывает ли оно более глубокие, скрытые аспекты реальности? Рассмотрим, к примеру, квадратные волны. Действительно ли они существуют, если преобразование Фурье разлагает их на ряд нечетных гармоник синусоид, которые, в свою очередь, эффективно предсказывают поведение электронных схем в реальном мире?

Сегодня я хочу немного уменьшить роль преобразования Фурье, сняв его с постамента. Несомненно, синусоидальные волны являются повсеместными в природе и служат мощным аналитическим инструментом для множества задач. Однако возможно создание иных частотных областей с хорошими свойствами, которые подчиняются другим принципам. К таким областям можно отнести ту, где реальностью являются исключительно квадратные волны, а все остальное представляет собой лишь гармонические составляющие.

Что такое тёмная материя? Мы не знаем. На данном этапе игры учёные заняты тем, что пытаются обнаружить её и составить карту её присутствия и распределения во Вселенной. Обычно для этого используются высокотехнологичные и сложные телескопы. Но новый подход предполагает использование настолько маленького устройства, что его можно разместить на кухонном столе.

Сотрудничество Чикагского университета и Национальной ускорительной лаборатории имени Ферми привело к созданию настольного устройства под названием Broadband Reflector Experiment for Axion Detection или BREAD. BREAD создан для обнаружения тёмной материи, и его первые результаты уже представлены в новой статье.

Любопытная и в то же время незамысловатая пространственная загогулина, лента Мёбиуса, кажется, могла бы быть интересной формой для «террейна» в компьютерной игре. Так за чем же дело встало?