⚠️ Дебри Физики

Фарадей не имел математического образования. Он просто наблюдал, как железные опилки выстраиваются вокруг магнитов, и представлял себе невидимые «силовые линии», пронизывающие пространство. Он также предложил концепцию «электротонического состояния» - своего рода напряжения в эфире, которое накапливается и высвобождается, приводя в движение электрические токи. Но что это вообще такое? Максвелл постарался математически описать это, определив то, что мы сейчас называем электромагнитным векторным потенциалом. И это интересно. Чтобы визуализировать взаимодействие этих невидимых сил, Максвелл разработал механическую модель. Он представил, что все пространство, заполненное несжимаемой жидкостью. Магнитные поля были представлены микроскопическими вращающимися молекулярными вихрями внутри этой жидкости. Но это создавало механическое противоречие. Если два соседних вихря вращались в одном направлении, их края сталкивались бы, как скрежещущие шестерни. Для решения этой проблемы Максвелл сделал самое разумное. Добавил паразитки. Тупо механическое решение. Он представил, что есть электрические частицы, которые выполняют такую роль. Когда магнитные вихри вращались, они крутили эти колеса. Результирующее линейное движение этих условных шестеренок представляло собой... Внезапно... Электрический ток. В представлении Максвелла векторный потенциал был не просто математическим трюком с произвольной «калибровочной свободой». Это был реальный физический импульс, представляющий инерцию вращающихся шестеренок и жидкости. То, что современные физики называют «калибровочным преобразованием» - добавление градиента скалярной функции к векторному потенциалу без изменения наблюдаемого магнитного поля - для Максвелла было всего лишь математической неоднозначностью. Он просто зафиксировал калибровку, чтобы шестерни и жидкости должным образом подружились, рассматривая это как математическую причуду, а не как глубокую симметрию природы. В итоге физики поняли, что уравнения Максвелла идеально работают в пустом пространстве, и отказались от воображаемых шестеренок, вихрей и жидкости. Ещё один эфир был отвергнут, но... векторный потенциал сохранился. Десятилетия спустя его причудливая «калибровочная свобода» превратилась из механического инструмента в основополагающий принцип современной квантовой теории поля. Да, это векторный потенциал. В квантовой теории поля векторный потенциал становится фундаментальным полем, а его калибровочная свобода - основой калибровочной симметрии, лежащей в основе квантовой электродинамики и Стандартной модели. А теперь кратко и одной фразой для тех, кто запутался. Один придумал странный механизм работы, другой обернул его математически и задумался про недостатки (механические!), дополнив странным механизмом, который пытался уравновесить механику движения среды (на уровне как поедет колесо, да!) и имел математическое описание. Параллельно так сформировалось и описание электрического тока. Оба учёных думали, что есть какая-то волшебная среда. Потом все эти идеи про среду признали бредовыми. Но на базе того самого лайфхака с математическим описанием странного вращательного механизма-паразитки построена вся современная физика поля и логика лайфхака даже не изменилась. Занятно, не так ли? ⚠️  Дебри.Физика #электричество

Если вы присоединились к каналу недавно, то полезно знать, что есть чат с обсуждениями: Вот тут https://t.me/+7djiDmw8sNQzNDJi Когда-то он был привязан к каналу, а потом был оторван от него по множеству причин. Тем не менее, там и сейчас можно обсуждать темы канала или что-то близкое к этому. Если, конечно, соблюдать правила в закрепе той группы 🤖

Время - величина относительная. И то, насколько она относительна следует из физического эквивалента времени. Которого, в общем-то, и нет. Сегодня мы сопоставляем минуту или секунду с движением стрелки или циферкой. И это настолько широко вошло в наше восприятие, что вопрос относительности как-то и пропал из реальности. И в этом ключе интересно узнать... А как было дело, пока часов не существовало? Это может навести вас на интересные мысли. В общем-то, до появления механических часов «минуты» и «секунды» были абстрактной математикой, используемой только астрономами. Чтобы засечь время приготовления вареного яйца, средневековый повар использовал другой таймер: молитву. Когда для выполнения задачи требовалось точное, повторяемое время средневековые европейцы полагались на заученные наизусть тексты молитв. Так молитва «Отче наш» читалась примерно 15–20 секунд в обычном темпе. В рецепте повару могло быть предписано варить бульон в течение трех молитв «Отче наш» или «Мизерере» (Псалом 50). Это обеспечивало очень надежный таймер на 45–60 секунд, который каждый человек уже знал наизусть, и не требовало специального оборудования, такого как песочные часы или водяные часы. За пределами кухни люди полагались на самый универсальный метроном: человеческое тело. Мимолетный промежуток обычно объяснялся как «мерцание глаза» (оно же - моргание), один вдох или сердцебиение. Даже слово «момент» технически означало 1/40 солнечного часа (около 90 секунд), но в повседневной беседе оно просто обозначало короткий промежуток внимания. Физическое пространство часто служило заменой времени. Недолгое ожидание часто описывалось как время, необходимое для того, чтобы бросить камень или пройти один фурлонг. В сельскохозяйственных общинах возникли идиомы вроде «два встряхивания хвоста ягненка», поскольку они отсылали к поведению животных, которое все прекрасно понимали. Когда механические часы наконец-то ввели в обиход стандартные деления, они заимствовали элементы из древних астрономических дробей. Минута стала «первой малой частью» (minuta prima) часа, а секунда — «второй малой частью» (minuta secunda) — стандартизированные понятия, которые в конечном итоге заменили молитвы, моргание и шаги. Но суть всегда была прежней. Время можно сопоставить с чем угодно и это не будет ошибкой. От того и суть времени не ясна. П.с.: Кстати, на картинке... Что бы вы думали? Средневековая кухня 😆 ⚠️  Дебри.Физика #время

Да, это тот самый ролик про концепцию мозга Больцмана, который я вам обещал. Он уже доступен на Тубе и на Бусти. Если вы писали тогда, что эта тема вам интересна, то обязательно посмотрите. Да и если не писали, то тоже. У вас появится много полезных и интересных мыслей. По сути проблематика сводится к тому, что вероятность самопроизвольного формирования сложной материи, которая сможет думать и воспринимать себя, а ещё - появления мыслей у этой материи, очень даже есть. С вас лайки и просмотры, потому что... Пока что-то как-то маловато. Хотя многие писали - да, да, давай про Больцмана. 📱 YouTube 📱 Boosty

В средневековых сагах викинги использовали так называемый «солнечный камень», чтобы точно определить местоположение солнца во время сплошных снегопадов. Историки считали это чистым мифом. Но только до тех пор, пока не проверили уникальный светорасщепляющий кристалл. Секрет солнечного камня кроется в природном кристалле, известном как исландский шпат или в чистой форме кальцита, широко распространенной в Скандинавии. Исландский шпат обладает свойством, называемым двупреломлением, или двойным преломлением. И это обычная и более , чем реальная, физика. Когда солнечный свет проходит через атмосферу Земли, он поляризуется в концентрические кольца, центрированные на Солнце. Когда поляризованный свет попадает в кристалл кальцита, кристалл расщепляет его на два отдельных луча, которые распространяются с разной скоростью и преломляются под разными углами. Поднеся кристалл к облачному небу и вращая его, навигатор видит два отдельных изображения или пятна света. По мере вращения кристалла относительная яркость этих двух изображений изменяется. В точном положении, когда яркость обоих изображений совпадает, кристалл выравнивается с вектором поляризации неба, указывая прямо на скрытое положение солнца. Эксперименты показывают, что этот метод работает даже тогда, когда солнце находится значительно ниже горизонта или скрыто плотными облаками, обеспечивая точность определения направления в пределах нескольких градусов. Физическое доказательство этой техники было получено из неожиданного источника в 2013 году. Археологи, проводившие раскопки затонувшего в 1592 году елизаветинского военного корабля недалеко от Олдерни в Ла-Манше, обнаружили продолговатый кусок исландского шпата, лежащий рядом с парой латунных навигационных циркулей. Даже спустя столетия после эпохи викингов европейские мореплаватели хранили на борту кристаллы кальцита, поскольку ранние магнитные компасы легко сбивались аномалиями разного типа.

Вот возьмем, например, гравитацию - казалось бы, что это вполне объясненное явления. Коротко - она есть, потому что пространство-время меняет характеристики. А что, если мы просто не знаем о каких-то скрытых механизмах Вселенной, которые приводят к такой работе гравитации? Тогда гравитация становится результатом работы каких-то не-фундаментальных сил и это очень важно, потому что переворачивает с ног на голову всю физику явления. Если с гравитацией всё спорно и сложно, то есть ещё, например, температура. Она интересна тем, что вполне общепризнанно не существует 😆 Само же явление тут становится результатом статистического распределения энергий у частиц. Это явление в физике называется эмерджентностью. И в этот раз мы как раз его и разберем. Это важная штука, потому что вместе с гравитацией, подобные вопросы можно задать абсолютно про любую силу или явление. И тогда его физика меняется. А это путь, например, к антигравитации. Всем приятного просмотра! Не забываем лайкать. 📱 YouTube 📱 Boosty

Что делает одежду тёплой? Нет, ну серьезно? Это по сути результат формирования тёплой воздушной прослойки. Слой теплого воздуха удерживается или самой тканью, или под ней. Формируется зона низкой теплопроводности и в одежде тепло. Это во многом отвечает на вопрос почему мокрая одежда именно отнимает тепло. Но натуральная шерсть так не работает и этому есть объяснение. Внешний слой шерстяного волокна покрыт микроскопическими, перекрывающимися чешуйками, напоминающими черепицу на крыше. Электронная микрофотография чистого волокна мериносовой шерсти демонстрирует перекрывающиеся чешуйки, которые помогают отталкивать жидкую воду. А ещё они формируют воздушные карманы для сохранения тепла. Эти чешуйки от природы покрыты ланолином, воскообразным веществом, выделяемым сальными железами овец. Вещество сохраняется долгое время и на волокнах готовых изделий из шерсти. Гидрофобная поверхность заставляет жидкую воду собираться в капли и скатываться с поверхности, а не сразу впитываться в ткань. При этом воздушные карманы остаются такими же, как были. Наружная оболочка защищает от дождя, а внутреннее ядро обладает высокой гидрофильностью. Шерсть способна поглощать до 30 процентов собственного веса в виде водяного пара, не ощущаясь при этом влажной на ощупь. Самое интересное, что когда водяной пар проникает в волокно, водородные связи разрываются и образуются заново. Это запускает экзотермическую химическую реакцию. При намокании ткань ещё и активно выделяет тепловую энергию, создавая согревающий эффект, благодаря которому шерсть так устойчива к холоду.

Мы никогда не видим этот мир таким, какой он есть на самом деле. И это не просто красивая формулировка. Из этой проблемы следует важный тезис - наука в прямом смысле оказывается в интересном положении. Базы для уверенности в правильности фундамента всех знаний нет, а исследовать мир как-то нужно. И наша с вами физика по сути повисает в воздухе. Насколько это действительно важно и значимо? Как можно говорить про физику, если даже в оптический микроскоп мы видим непонятно что? Об этом поговорим в новой лекции! 📱 YouTube 📱 Boosty

Пока новое видео подготовить не успел, предлагаю прочитать вот этот материал - https://dzen.ru/a/anWG4eRs42qgBgz_ Это же надо такую технологию придумать 🙃 И ведь придумали-то такое в лаборатории Ферми.

Готовлю тут публикацию кое-куда про дым паровоза. И вот в поиске подробностей попалась сажа под микроскопом. Я не мог пропустить эти снимки и не поделиться с вами 🙃 К слову, вполне серьезные и солидные издания обозначают сажу не менее опасной экологической проблемой на уровне парникового эффекта. А сажа она везде - особенно в выхлопе паровоза или дизеля. И частицы при таких характерных размерах начинают проявлять очень специфические свойства.

Такие истории обычно не всегда можно сопоставить с человеком, упоминаемым в сюжете и проверить их реальность невозможно. Но польза в них, порой, бывает. И вот вам история про Эйнштейна. Один из студентов спросил у Эйнштейна: «Что такое логика?» Эйнштейн ответил: «Я отвечу вам вопросом. Предположим, двое рабочих спускаются в дымоход, чтобы почистить его. Один выходит с грязным лицом, а другой — с чистым. Кто из них пойдет умываться?» Студент ответил: «Конечно же, тот, что с грязным лицом». Эйнштейн сказал: «Ваш ответ неверный. Тот, кто умывается, имеет чистое лицо, потому что он посмотрел на лицо своего коллеги и предположил, что его лицо тоже грязное. Тот, у кого грязное лицо, не умывается, думая, что оно чистое, как у коллеги». Студент ответил: «Это правда и логично». Но Эйнштейн парировал: «Нет, это неправда, потому что сам вопрос нелогичен. Нелогично, чтобы два человека одновременно вошли в одну и ту же дымоходную трубу, и один вышел чистым, а другой грязным». Применительно к физике это и правда похоже на Эйнштейна. Иногда проблема заключается не в ответе, а в самом несовершенном вопросе. И поставить правильно вопрос часто - это залог успеха. А для этого нужно найти несовершенство в вопросе.

Считается, что чёрные дыры заканчиваются сингулярностями. А что такое сингулярность? Математически это бесконечность. Физически это лаваш и киш–миш (то есть непонятно что) — точка с бесконечной плотностью. Нулевой объём с безграничным количеством материи. А ещё там же обычно есть бесконечное искажение пространства–времени, что добавляет странностей. Проблему это пытались решить самым разным образом. Во многом этот факт обострят необходимость теории всего. Но пока с теорией всего как–то не ладится, а разные идеи на ум приходят. Вот, например, есть мнение, что внутри чёрной дыры и сингулярности находится звезда Планка — особая форма материи и пространства, где бесконечное сжатие не произошло, зато у пространства и материи появился минимальный объём. Этакий строительный блок, который при дальнейшем сжатии вызовет отскок и породит новую Вселенную. Новое видео как раз по этой проблеме. Не пропустите) 📱 YouTube 📱 Boosty

Тем временем у нас появился ещё и третий вид магнетизма. На прошлой неделе это активно обсуждалось и авторам открытия вручили премию. Речь про альтермагнетизм. А что это за штука такая дивная? До недавнего времени физики считали, что существует лишь два фундаментальных типа магнитного порядка. Вы их точно знаете, а если не знаете - у меня про это есть видео. Первый — ферромагнетизм. В таких материалах спины почти всех электронов направлены в одну сторону, поэтому возникает сильное магнитное поле. Именно поэтому железо может стать магнитом. Второй — антиферромагнетизм. Здесь соседние спины направлены в противоположные стороны и полностью компенсируют друг друга. Такой материал внешне выглядит немагнитным. Альтермагнетизм оказался чем-то средним между этими двумя случаями. Его спины тоже компенсируют друг друга, поэтому внешнего магнитного поля почти нет. Но компенсация происходит не идеально. А почему? Тут самое интересное и сложное для понимания. В таком материале для электронов с разными спинами кристалл создает немного разные условия движения. Кристаллическая решетка альтермагнетика устроена так, что электроны с противоположными спинами ощущают материал по-разному. Для одних направлений движения оно оказывается «легче», для других — «тяжелее». Благодаря этому материал внешне остается немагнитным, но внутри проявляет свойства, характерные для обычных магнитов. Материал не является обычным магнитом, но всё же сохраняет многие магнитные свойства, которые можно использовать для управления электрическим током. И главное - нет этого вездесущего сильного магнитного поля. То есть все полезности магнита остались, а вот неполезности магнита пропали. Инженеры получают материал, который позволяет работать со спином электронов, но не создает паразитных магнитных полей, мешающих соседним элементам памяти. В этом и состоит главное преимущество алтермагнетизма перед ферро- и антиферромагнетиками.

Просто для справки и интереса ради. Оказывается было и, наверное, есть целое направление в физике, известное как энергетизм. По мнению его сторонников, физика должна описывать только то, что можно непосредственно измерить. Да, вот это вот всё, о чём вы часто тут спорите и то, что делает некоторые теории откровенным бредом в глазах смотрящих, имеет название. Известные представители, например, Эрнст Мах и лауреат Нобелевской премии Вильгельм Оствальд. Честно признаться, не знал, что есть такое понятие 🙃 ⚠️  Дебри.Физика #теории

Что мы знаем про время? Да, в общем-то, ничего конкретного. Некоторая странная величина. Примерно так и подумал Гёдель, когда попытался выяснить глобальную роль времени. Но получилось нечто интересное. Он решил уравнения Эйнштейна с другими граничными условиями, а это привело к тому, что пространство-время скрутило в вихри. И вроде бы всё хорошо... Вот только при таком раскладе оказалось, что можно улететь из точки А, а вернуться в точку Б, которая на временной шкале ближе к 0, чем точка. По сути это работающий рецепт машины времени. Об этом мы сегодня и побеседуем. Тема и вправду очень интересная! Очень много интересных моментов обнажаются, если рассматривать теорию с этого ракурса. С вас лайки! 📱 YouTube 📱 Boosty 💵Спасибо вам, если можете поддержать мою работу! Тут же можно задать вопрос, который я точно не пропущу - тык сюда.

В современных видеоиграх мир за персонажем фактически не существует. Для экономии вычислительной мощности игровые движки используют метод экономии. Программное обеспечение отображает только те полигоны, текстуры и освещение, которые попадают непосредственно в поле зрения камеры. Остальная часть цифрового мира остается упрощенной математической абстракцией до того самого момента, когда игрок повернется, чтобы посмотреть на него. Ничего не напоминает? Этот вычислительный приём имитирует одно из самых известных и противоречащих интуиции явлений в физике. Эффект наблюдателя в квантовой механике. Самое интересное, что и природа этого явления может оказаться примерно такой. Философы и физики указывают на то, что если бы Вселенная представляла собой высокоразвитую симуляцию, работающую на ограниченном вычислительном ресурсе, ей потребовалось бы оптимизировать свои ресурсы. Подобно тому, как видеоигра отказывается отображать отдельные травинки за виртуальной горой, смоделированная Вселенная могла бы оставлять ненаблюдаемые субатомные частицы в виде нечетких вероятностей для экономии вычислительной мощности. Она бы «отображала» точное положение электрона только тогда, когда научный прибор запросил бы эти данные. Хотя в традиционной физике Вселенная не рассматривается как буквальная видеоигра, эта аналогия остается одним из самых простых способов осмысления квантовой механики. Она предоставляет весьма интуитивную основу для понимания того, как реальность на самых малых масштабах упорно отказывается существовать в определенном состоянии, пока что-то не заставит ее это сделать. Ну а правильно ли это или нет... Наука точного ответа не имеет.

«Самым захватывающим предметом в то время, когда я был студентом, была теория Максвелла. Революционность этой теории заключалась в переходе от сил на расстоянии к полям как фундаментальным переменным. Включение оптики в теорию электромагнетизма, с её связью скорости света с абсолютной электрической и магнитной системами единиц, а также связью коэффициента преломления с диэлектрической постоянной, качественной связью между коэффициентом отражения и металлической проводимостью тела — это было подобно откровению. Помимо перехода к теории поля, то есть выражения элементарных законов через дифференциальные уравнения, Максвеллу потребовался всего один гипотетический шаг — введение электрического тока смещения в вакууме и в диэлектрике и его магнитного эффекта, нововведение, которое почти предопределялось формальными свойствами дифференциальных уравнений. В этой связи я не могу не отметить, что пара Фарадея-Максвелла имеет поразительное внутреннее сходство с парой Галилео-Ньютона — первый в каждой паре интуитивно понимает соотношения, а второй формулирует эти соотношения» точно и применяя их количественно». — Альберт Эйнштейн («Автобиографические заметки») ⚠️  Дебри.Физика #теории

Мы неправильно понимали трение почти 300 лет. Да, ранняя механика делал упор именно на то, что вы представляете себе сейчас, когда думаете про силу трения. Это якобы зазубрины и неровности, и их взаимодействие. Но ответьте тогда вот на какой вопрос. А почему два одинаковых материала в паре трения демонстрирует интересную закономерность - при меньшей шероховатости сила трения оказывается даже большей, нежели при шероховатости больше. Нелогично, не так ли? И таких вопросов очень много. Так что разберем, почему сила трения на практике является куда более интересным явлением, нежели об этом написано в учебнике физики, и узнаем как с этим связана квантовая механика. 📱 YouTube 📱 Boosty 💵 Спасибо вам, если можете помочь моей работе. Это мотивирует и позволяет продолжать работу! Также можете задать вопрос.

Чистая логика часто рассматривается как главный ключ к пониманию физической реальности. Математическая физика кажется удобным и простым путём что-то изучить и мы даже тут часто обращаемся именно к математическому поиску. Но в 1931 году 25-летний учёный математически доказал парадокс - даже совершенные логические системы содержат недоказуемые истины. В начале XX века, математики считали, что если им удастся сформулировать правильные основополагающие аксиомы, то каждое истинное утверждение можно будет логически доказать, не прибегая к изучению физического мира. Этим 25-летним человеком, который подпортил математику, был Курт Гёдель, и его теоремы о неполноте навсегда положили конец этим усилиям. Его первая теорема доказала, что любая непротиворечивая формальная система, способная к выполнению основных арифметических операций, неизбежно будет содержать истинные утверждения, которые нельзя доказать внутри самой системы. Его вторая теорема нанесла ещё более сильный удар - непротиворечивая система не может даже доказать свою собственную непротиворечивость, используя свои собственные правила. Гёдель продемонстрировал, что логика не является самодостаточным механизмом для генерации абсолютной истины. Если оставаться исключительно в жестких рамках формальной математической системы, рано или поздно столкнешься с препятствием, где утверждение, несомненно, истинно, но его нельзя логически вывести, используя только аксиомы системы. Для его проверки необходимо выйти за пределы системы и принять более широкую, внешнюю структуру. Это ограничение разрушает идею о том, что мы можем вывести физическую реальность, опираясь лишь на априорную логику. Если чистая математика не может гарантировать даже свою внутреннюю непротиворечивость без внешней помощи, она, безусловно, не сможет отобразить сложности физической вселенной без внешнего ориентира. Физики могут создавать бесчисленное множество прекрасных, совершенно непротиворечивых логических моделей — таких как одиннадцатимерные теории струн или гипотетические мультивселенные, - но одной лишь логики недостаточно, чтобы определить, какая из этих моделей действительно соответствует Вселенной. Во многом это портит и все надежды на голый ИИ в научном поиске. А ещё перечёркивает поиски теорий на голой математике, которые очень активно любят предлагать любители науки. Такая теория - первый шаг. Если вы тут впервые - местный чат с обсуждениями теперь отделён от канала.

Энергия... Что же это такое? Наверное большинство ассоциаций приводят нас к какой-то неведомой жиже, которая хранится в аккумуляторе или течёт по проводам. Но истина в том, что энергия вообще не имеет никакого реального аналога, похожего хоть на какую-то материю. Физика довольно безжалостно тут поступает с нашими попытками представить энергию хоть в каком-то виде и говорит, что энергия - это... А вот что оно ЭТО? Об этом и поговорим. Оно опять где-то рядом с цифрами и не больше. Хотя это не значит, что энергии не существует. 📱 YouTube 📱 Boosty 💵 Спасибо Вам за помощь, если хотя бы раз поддерживали проект! Это можно сделать тут