Звучит подобный рассказ о продавце дико и похож на выдумку, но я встречал подобную туристку.
Один из походов, привал, в группе зашла речь о зимних маршрутах. Разговорились, затронули тему радиалок, делимся мнениями по этому поводу и тут одна из участниц говорит, что лучше бы натопить воды заранее, чтоб вернуться, а она уже была. Я возразил, мол смысла в этом особого нет, если группа уходит из лагеря на весь день при сильно минусовой температуре , т.к. вода замёрзнет без термосов. Можно, конечно, попробовать отсрочить замерзание, завернув воду в спальники, но фиг знает на сколько это эффективно и сколько даст времени на сильном морозе. Девушка смотрит на меня взглядом "Эврика!" и изрекает: "Блин, а спальники же греют! Точно, ВОДА НЕ ЗАМЁРЗНЕТ, может даже нагреется!" ... после чего я приуныл.
Спрайт - удивительное явление из мира разрядов и довольно вкусный лимонад. Но разряд в первую очередь!
Итак, спрайт - разновидность молний. В отличие от обычных молний, которые развиваются на высоте до 20 км, эти товарищи развиваются на высоте около 100 км и могут тянуться на десятки километров как в длину, так и в диаметре. На такой высоте довольно разреженная атмосфера, поэтому требуемое напряжение для пробоя меньше, чем для обычных молний.
Спрайты похожи на корни деревьев
Обратите внимание, что спрайт имеет красный оттенок в отличие от обычной молнии - дело в том, что на такой высоте преобладает азот, который и дает красное свечение (в отличие от кислорода, который больше в синие оттенки).
Полноценного физического объяснения я не нашел, скорее всего, его пока и нет. Очевидно, что это форма разряда, но не ясны точные условия, при которых спрайты развиваются. Считается, что спрайты развиваются во время сильных гроз и являются разновидностью разряда в холодной плазме (механизм такой же как свечение в газоразрядных трубках, которые используют в различных лампах).
Спрайт проходит очень быстро - не дольше 0.1 секунды, обычно значительно быстрее.
Спрайты
А вот так спрайты выглядят вкупе с остальной грозой. Увидеть вполне даже можно.
Что же мы видим в этой демонстрации? Маленький кораблик качается на крохотных волнах в бассейне, после чего появляется волна, амплитуда которой в пять раз больше остальных волн, и переворачивает кораблик. Зачем все это и при чем здесь наука?
Одиночная волна топит кораблик
Ответ довольно интересный - все дело в волнах-убийцах. Так называются внезапные одиночные волны, высота которых превышает высоту фоновых волн в несколько раз. Волны появляются из ниоткуда, сметают все на своем пути и пропадают. Интересен тот факт, что первая волна-убийца была официально только в 1995 году, а к настоящему времени их было зарегистрировано около 16 штук. Вещь редкая и убийственная. Механизм возникновения волн пока не ясен полностью. Ученым удалось экспериментально смоделировать возникновение волн и получить на основании экспериментов эмпирические функции. Кроме того, в решении уравнении Шредингера уже были получены подобные одиночные волны для оптики, спустя некоторое время получены и для жидкости. Собственно, первое видео получено при экспериментальной проверке результатов расчета из уравнения Шредингера.
Красивая картинка
Посмотрим видео, на котором видна первая зарегистрированная волна-убийца - волна Дропнера (название нефтяной платформы). Что символично - волна пришла 1 января 1995 года, из-за чего ее прозвали еще 'новогодней волной'.
Волна-убийцы на нефтяной платформе Дропнера
Фоновые волны составляли около 12 метров, волна Дропнера составила 25.6 метра. Платформе нанесен незначительный урон.
Существует в физике такое интересное нечто, как капля Руперта, представляющая собой просто кусок стекла в виде большой капли.
Что же в ней такого интересного? А то, что она способна выдержать вес, эквивалентный 40 тоннам! Прочность данной стекляшки запредельная.
Каплю Руперта испытывают на гидравлическом прессе
Более того - если выстрелить из пистолета в каплю Руперта, то пуля разобьется о стекляшку и превратится в мелкие кусочки металла!
Пуля разбивается о стекло
Объяснить, почему так капля ведет себя, нетрудно. Дело в том, что капли Руперта изготавливают путем резкого охлаждения капель стекла. Технология довольно трудна, чаще всего такие капли тут же разваливаются.
Капля Руперта не задалась
При резком охлаждении в стекле образуется существенное механическое напряжение, сосредоточенное в самой капле. Именно оно противостоит всем внешним факторам, которые пытаются каплю разрушить.
Я думаю, вы заметили, что у каждой капли Руперта есть хвостик. Если его надломить, то механическое напряжение высвободится, и капля разлетится в крошку
Разрушение капли Руперта
P.S. По всем вопросам - Alexjuriev3142@gmail.com P.P.S. Модераторам за отложенную публикацию - респект!!!
Суть эффекта относительно проста. Если разогреть металлическую поверхность и капнуть на нее водой, то произойдет пшик, и капля испарится. Однако если сильно разогреть поверхность, то вместо испарения капля начнет непрерывно бегать по поверхности металла.
Причина такого поведения относительно проста. Если поверхность металла действительно сильно разогрета, то между каплей и металлом мгновенно испаряется небольшой слой воды и создается паровая прослойка. Эта прослойка изолирует каплю от металла, позволяя ей, во-первых, долго не испаряться ввиду отсутствия прямого контакта, а также собираться в почти идеальный шарик, поскольку молекулы воды притягиваются только друг другом, и отсутствуют силы межмолекулярного притяжения со стороны металла.
Но в целом запомним главное. Некоторые предметы являются настолько горячими, что не могут охладиться, создавая вокруг себя изолирующую паровую прослойку. В этом и заключается суть эффекта.
Существует еще красивая демонстрация. Если шарик сильно нагреть и опустить в воду, то вокруг шарика образуется и удерживается паровой пузырь.
Эффект Лейденфроста: разогретый шар в воде
В определенный момент шар остывает, и паровая прослойка практически 'взрывается' кипением.
Также данный эффект позволяет совершать физикам буквально безумные опыты! Вот на видео молодой человек открытой рукой расплескивает жидкий металл.
Эффект Лейденфроста: рука + струя металла
Вот на видео молодой человек сует руку в расплавленный свинец.
Эффект Лейденфроста: рука + жидкий свинец
+ А вот на видео молодой человек сует руку в жидкий азот.
Эффект Лейденфроста: рука + жидкий азот
Во всех случаях здоровье этих людей защищает образующаяся вокруг кожи воздушная прослойка, возникающая из-за великого и могучего эффекта Лейденфроста.
Убедительная просьба! Не повторяйте эти опыты без соответствующей подготовки! А если уж решитесь повторять - включите заранее запись видео! :)
Представьте, что вы смотрите на песчинку через увеличительное стекло. Она кажется просто маленькой точкой. Но что если бы мы могли заглянуть внутрь этой песчинки, глубже, чем позволяет самый мощный микроскоп в мире? Именно здесь начинается удивительное путешествие в мир теории струн.
Согласно современной физике, наш мир состоит из крошечных частиц – электронов, кварков и других фундаментальных "кирпичиков". Это представление лежит в основе Стандартной модели – нашей самой успешной теории элементарных частиц. Однако теория струн предлагает альтернативный взгляд на устройство Вселенной. Согласно этой гипотезе (да, это именно гипотеза, несмотря на название), в основе всего лежат не частицы, а крошечные вибрирующие струны.
Эти струны настолько малы, что если бы мы увеличили атом до размеров Солнечной системы, одна струна была бы размером с небольшое дерево. Но несмотря на свои микроскопические размеры, именно эти струны создают все, что мы видим вокруг.
Каждая струна может колебаться по-разному, и характер этих колебаний определяет, какой именно частицей она проявит себя в нашем мире. Когда струна колеблется одним образом, мы наблюдаем электрон, другой тип колебаний создает фотон, третий – кварк. Получается, что вся Вселенная – это своеобразная космическая симфония, исполняемая на струнах невообразимо малого размера.
Как вообще появилась столь необычная концепция?
Дело в том, что современная физика столкнулась с серьезной проблемой. У нас есть две великие теории: общая теория относительности, которая описывает поведение больших объектов вроде планет и галактик, и квантовая механика, объясняющая мир мельчайших частиц. Но эти теории никак не хотят работать вместе. Это все равно что иметь два разных языка для описания одного мира, которые противоречат друг другу.
Теория струн пытается решить эту проблему, предлагая единый "язык" для описания всего во Вселенной. Она говорит, что все физические явления в нашей реальности – это просто разные проявления колебаний одних и тех же струн.
Правда, у этой красивой идеи есть один существенный недостаток – проверить ее экспериментально пока невозможно. Струны настолько малы, что современные технологии не позволяют их обнаружить. Поэтому многие физики относятся к теории струн скептически, считая ее скорее математическим трюком, чем реальным механизмом описания природы.
Но даже если теория струн окажется неверной, она уже подарила физикам множество полезных математических инструментов и заставила по-новому взглянуть на устройство Вселенной. Она напоминает нам, что реальность может быть гораздо удивительнее, чем мы можем себе представить.
Возможно, когда-нибудь мы создадим достаточно мощные и чувствительные приборы, чтобы проверить существование струн. А пока эта красивая гипотеза остается одной из самых элегантных попыток человечества разгадать глубочайшие тайны мироздания.
Протон — одна из самых стабильных частиц во Вселенной. Эти фундаментальные кирпичики мироздания настолько долговечны, что их теоретическое время жизни превышает возраст самой Вселенной.
Все видимое вещество, от кончика вашего носа до самых далеких галактик, построено из протонов, которые вместе с нейтронами образуют ядра атомов, окруженные электронами. За всю историю наблюдений ученые ни разу не зафиксировали самопроизвольный распад протона — настолько он стабилен.
Но действительно ли он вечен?
Сомнения в абсолютной стабильности протона породили одну из самых интригующих гипотез современной физики — идею о его возможном самопроизвольном распаде. Если этот краеугольный камень мироздания способен спонтанно распадаться, пусть даже через умопомрачительные 10^35 лет (единица и 35 нулей!), то это перевернет наши представления о фундаментальных законах природы. Ведь согласно Стандартной модели физики элементарных частиц — нашей лучшей на сегодня теории устройства микромира — протон считается абсолютно стабильной частицей, поскольку в этой теории строго выполняется закон сохранения барионного числа. Самопроизвольный распад* отдельного протона как раз и означал бы нарушение барионного числа.
*Распады протона во взаимодействиях, где рождаются другие барионы (семейство элементарных частиц), не нарушают этот закон сохранения.
Но как зафиксировать столь редкое событие?
Ученые строят гигантские подземные детекторы, заполненные тысячами тонн сверхчистой воды. В этих резервуарах триллионы триллионов протонов терпеливо ждут своего звездного часа. Сверхчувствительные датчики непрерывно следят за водой в надежде заметить вспышку света — потенциальные следы распада протона. Пока безуспешно, но поиски продолжаются с неослабевающим упорством.
Теории Великого объединения, стремящиеся объединить все фундаментальные взаимодействия в единую силу, предсказывают неизбежность распада протона. Более того, обнаружение распада протона могло бы пролить свет на одну из главных загадок космологии — почему во Вселенной так много вещества и так мало антивещества (барионная асимметрия Вселенной). Возможно, эта асимметрия возникла на заре существования космоса именно из-за разницы в распадах протонов и антипротонов.
Поэтому физики с таким упорством продолжают искать следы распада протона, несмотря на исчезающе малую вероятность этого события. Цена такого открытия неизмерима — оно откроет новую главу в понимании фундаментальных законов природы и прольет свет на тайны происхождения самой Вселенной.
Протон может оказаться не таким вечным, как мы думали, но разгадка его секретов сулит бессмертие для человеческого знания о Вселенной.
Всем добрый день! Решил составить подборку полезных и интересных каналов на ютубе, в которых вещают про физику. Начнем от самых известных и пойдем глубины... Все указанные каналы снабжены ссылками для удобного перехода.
Как обычно предлагаю присоединиться к моему телеграм-каналу, на котором мы обсуждаем физику и математику. Подготовка к ЕГЭ в наличии, реклама отсутствует.
Не устану настоятельно советовать физику от этого замечательного человека, который записал полный курс лекций по школьной физике по программе Перышкина. Павел Андреевич показал, что если просто планомерно, размеренно и качественно выполнять свою работу, то можно достичь небывалого успеха. Говорю сейчас абсолютно серьезно - вы или ваш ребенок можете абсолютно бесплатно и без всяких репетиторов выучить физику по урокам Павла Андреевича. Для этого просто нужно сесть и заниматься. Все уроки разбиты на темы, идут подряд, полностью соответствуют школьной программы и подаются совершенно понятно и интересно. Больше всего меня на уроках Павла Андреевича восхищает огромное количество нетривиальных и интересных экспериментов. Волшебно!
Два очень веселых физика, которые при помощи довольно простых лабораторных приборов и самодельных установок раскрывают глубинные таинства физики. У авторов очень необычная и интересная подача материала и хорошее качество. Больше всего меня восхищает нестандартность всех рассматриваемых вопросов.
Кроме нестандартных вещей у авторов есть очень полезные разборы вполне стандартных вопросов - что такое центростремительное ускорение, зачем нужны радианы, про КПД и так далее. В общем, смотрим, участвуем, любим физику!
Плейлист памяти замечательного физика содержит три сотни коротеньких видео с различными экспериментами и объяснением происходящего. Многие из экспериментов уникальны и не имеют повтора на ютубе. Просто стандартных экспериментов с хорошим объяснением тоже достаточно. Крайне рекомендую к просмотру.
Остальные каналы перечислю покороче. 1. @PhysFromPobed, @MakarSvet13/videos, @physiovisio/videos, Физика от Галилео - очень качественная и интересная публицистика 2. @mapenkin/featured и @shkolkovo_phys/videos - хорошие занятия по школьной, ЕГЭшной и олимпиадной физике. 3. @physicsfun/videos - веселые и интересные эксперименты из-за бугра. 4. @VideoTutorialsForSchool/playlists - школьная физика (и не только) в экспериментах с объяснениями. 5. @user-rf1hk2nh4f - теоретическая и прикладная механика. Актуально для олимпиадников. 6. @user-pt8mk4jl8g/videos - хорошие лекции по физике для школьников и студентов. 7. @user-xp6pr5ow4g - учебники Перышкина в видеоформате от школьника. Очень необычно. 8. @Kirsanov2011/videos- лекции по механике и математике для студентов. 9. @user-qs4dn6zq5t/videos - уроки для школьников
10. Лекции и уроки по физике от различных универов: а. @physicsitmo б.@nauka_v_regiony/videos - МФТИ для школьников в. @mipt_study - МФТИ для студентов г. @user-pl8nb4qz9p/videos - МФТИ для студентов д. @NAUKA0/featured е. @mfugntu - хорошие лекции по механике ё. @NWTU/about
В повседневной жизни мы даже не задумываемся о том, что постоянно участвуем в грандиозном космическом движении. Наша планета не только вращается вокруг своей оси, но и движется по орбите вокруг Солнца, а вместе с Солнечной системой — вокруг центра Млечного Пути. Почему же мы не ощущаем этого движения? Давайте разбираться.
Земля вращается вокруг своей оси со скоростью около 1675 км/ч на экваторе. В средних широтах скорость вращения меньше — чем ближе к полюсам, тем медленнее движение, так как точки на поверхности Земли описывают окружности меньшего диаметра за те же 24 часа. При этом мы совершенно не замечаем этого движения.
Почему мы не чувствуем движения
Основной принцип, объясняющий наше спокойное существование на вращающейся планете, — это равномерность движения и отсутствие изменений в ускорении. Все на Земле, включая нас, атмосферу и океаны, движется с одинаковой скоростью относительно оси вращения планеты. Это похоже на то, как мы не чувствуем движения в плавно летящем самолете или едущем поезде - пока скорость постоянна, наши органы чувств не регистрируют перемещение. Они реагируют только на изменения скорости или направления движения: ускорение, торможение, повороты.
Гравитация играет ключевую роль в том, что мы не улетаем с поверхности вращающейся планеты. Она удерживает не только нас, но и атмосферу Земли, которая вращается вместе с планетой как единое целое. Это создает стабильную среду, в которой мы живем.
Эффекты вращения Земли
Хотя мы не чувствуем вращения планеты напрямую, его влияние проявляется во многих явлениях:
Смена дня и ночи;
Сила Кориолиса, влияющая на движение воздушных масс;
Экваториальная выпуклость Земли;
Приливы и отливы (в сочетании с влиянием Луны).
А если бы Земля остановилась?
Если бы Земля внезапно прекратила вращение вокруг своей оси, последствия были бы катастрофическими. По закону инерции все на поверхности Земли сохранило бы скорость движения: на экваторе — 1675 км/ч, а ближе к полюсам — немного меньше. Люди и все незакрепленные объекты были бы мгновенно сметены этим движением, а здания разрушены чудовищными перегрузками. Кроме того, резкая остановка вращения вызвала бы:
Вращение Земли - это не просто механическое движение. Оно создает условия, необходимые для жизни:
Равномерное распределение солнечного тепла;
Магнитное поле, защищающее от космической радиации;
Стабильный климат;
Циркуляция океанов и атмосферы.
Вращение Земли - удивительный пример того, как грандиозные космические процессы становятся частью нашей повседневной жизни. Мы не замечаем этого движения благодаря его равномерности и постоянству, но именно оно создает условия, делающие нашу планету пригодной для жизни.
В видеоматериале показывают всего лишь плавающие гири. Секрет фокуса прост - гири заставляют плавать в ртути.
Железные гири плавают в ртути
Напомню, что если плотность вещества A больше плотности вещества Б, то вещество Б будет плавать в веществе А. Поскольку плотность железа меньше плотности ртути, то гири в ней замечательно плавают. Отчего бы им не плавать?
А вот плотность урана больше плотности ртути, поэтому урановый лом замечательно тонет в ртути.
Всем добрый день! Неожиданно стало поступать на почту множество просьб, вопросов и пожеланий по поводу моих архивов с учебниками, которые я выкладывал ранее. Я решил, что полезно еще раз собрать все вместе и выложить с рабочими ссылками. Стало быть, поехали.
1. Математика для Пикабу - 242 МБ. В этом архиве содержится минимум, необходимый для изучения математики в школе с 5 по 11 класс. Чтобы можно было разобраться в этом, специально поместил рабочие программы, в которых описаны все изучаемые школьниками темы с разбивкой по времени. Эти темы приблизительно распространяются на все школы России. Серьезные отличия будут только в мощных лицеях со своей программой или в случае своеобразного учителя. В остальных случаях все стабильно.
При изучении геометрии особенно рекомендую обратить внимание на задачник Балаяна. Там много простых примеров чисто для отработки теорем.
В качестве учебника по геометрии предлагаю Атанасяна.
С алгеброй проблемы начинаются прямо с 7 класса, поэтому именно с этого момента нужно контролировать ученика. Для этого предлагаю учебники Миндюка. Для дополнительного нарешивания примеров рекомендую МИФИ-шные сборники. Там очень много примеров и половина из них неординарны.
Вишенками на торте являются Сканави и Звавич. Эти книги уже для продвинутых ребят, которым стандартные задания наскучили. Сканави - если хочется много зубодробительных примеров. Звавич - если хочется побольше узнать.
2. Физика для Пикабу - 402 МБ. В этом архиве содержится минимум, необходимый для изучения физики в школе с 7 по 11 класс.
В первую очередь в физике обратите внимание на математику - 99% ребят в 7-8-9 классах не могут решать задачи по физике именно из-за слабых знаний в математике. Ученик должен свободно решать любые линейные и квадратные уравнения, уметь пользоваться калькулятором и прочее.
Самостоятельное изучение рекомендую строить так: а. Теорию разбираем по видео Павла Виктор, читая параллельно Перышкина. Павел Андреевич объясняет просто замечательно и крайне удобно выстраивает программу именно по Перышкину. В 10-11 классе аналогично, но параллельно читаем Мякишева. Сборники с названиями для продвинутых ребят, сборники база-10 и база-11 для самого минимума знаний.
б. Задачи нарешиваем по сборникам Кирика - там много простых примеров и все удобно разбито на классы. Когда немного освоились в теме, то обязательно рекомендую посмотреть еще и задачник Черноуцана. Задачи там более сложные, но это даже хорошо. Есть много разобранных примеров прямо в книге. Также почти все задачи решены в Интернете. Качество этих решений, правда, не всегда на высоте.
Если все делать честно, то в таком режиме работы любая тема станет доступной для понимания.
Замечу, что здесь я выложил самый минимум по этим предметам, необходимый для того, чтобы просто держаться на плаву в школе. Подготовка к ЕГЭ и олимпиады - тема абсолютно отдельная. Хотя если честно учить физику в школе, то даже без отдельной подготовки ЕГЭ по физике на 70+ сдать достаточно легко. С математикой сложнее.
И напомню, что в своем телеграм-канале я выкладываю видосы с разборами некоторых важных тем. На данный момент там скопилось несколько десятков видео по физике и математике. С сентября планирую запустить цикл видео, направленных именно на подготовку к ЕГЭ. Желающие всех стран - присоединяйтесь!
Есть такое ушедшее в хронику эпох устройство под названием лампочка накаливания. Принцип работы прост - по тонкой вольфрамовой нити пропускают электрический ток. Нить раскаляется и начинает светить. Вольфрам применяется в качестве тугоплавкого металла.
Нить сгорает в кислороде
Однако, если бы мы зажгли нить без колбы, то нить бы попала под влияние окружающего кислорода, который быстро бы устроил нити реакцию горения. В таких условиях нить не проживет и секунды. Для долговременной работы ее помещают в колбу, из которой откачивают воздух. Однако изолировать нить от кислорода можно и другим способом. Зачем все эти колбы-вакуумы, если можно просто сунуть лампочку в жидкий азот?
Нить не сгорает в азоте
Азот не является окислителем, поэтому вольфрам в нем не сгорает. Плюс низкая температура значительно снижает сопротивление нити, из-за чего металл меньше разрушается под действием проходящего по нему тока.
Светить, конечно, будет хуже, но когда нас это останавливало?..
Магнитное поле Земли создает вокруг планеты особые области, заполненные заряженными частицами. Эти области, известные как радиационные пояса или пояса Ван Аллена, являются частью общей системы магнитной защиты нашей планеты.
История их открытия началась в 1958 году. Джеймс Ван Аллен, американский физик из Университета Айовы, установил на первом американском спутнике "Эксплорер-1" счетчик Гейгера. Ученый хотел измерить космические лучи вокруг Земли. Но когда спутник достиг высоты около 1 000 километров, прибор перестал работать.
Поначалу думали, что прибор был неисправен или произошел технический сбой. Однако Ван Аллен предположил иное: счетчик перестал работать из-за перенасыщения — уровень радиации оказался слишком высоким. Последующие запуски "Эксплорер-3" и "Эксплорер-4" подтвердили его догадку – вокруг Земли существуют особые области, где магнитное поле планеты способно захватывать и удерживать заряженные частицы из космического пространства. Так наука узнала о существовании радиационных поясов, которые были справедливо названы в честь их первооткрывателя.
Что представляют собой пояса?
Это две кольцевые области, расположенные одна внутри другой вокруг нашей планеты:
Внутренний пояс располагается на высоте 1 000 — 6 000 километров;
Внешний пояс находится на высоте 13 000— 60 000 километров.
В этих областях магнитное поле Земли захватывает и удерживает заряженные частицы: протоны и электроны, приходящие в основном от Солнца и от других источников космического излучения.
Радиация в поясах действительно представляет опасность, но:
Космические корабли проектируются с учетом прохождения через пояса;
Траектории полетов рассчитываются так, чтобы минимизировать время пребывания в опасных зонах;
Современная защита космических аппаратов способна значительно снизить воздействие радиации.
В ходе лунной программы NASA "Аполлон" пояса преодолевались за 30-60 минут по специально рассчитанной траектории. При этом астронавты получали допустимую дозу радиации, которая была значительно ниже опасного для здоровья уровня.
Пояса Ван Аллена динамичны: их форма и интенсивность меняются под влиянием солнечной активности. В 2012 году NASA запустило специальные зонды Van Allen Probes для детального изучения поясов. Было установлено, что во время сильных солнечных бурь иногда может формироваться временный третий пояс.
Пояса Ван Аллена - важная часть магнитной защиты Земли. Здесь магнитное поле планеты захватывает и удерживает заряженные частицы из космоса. Современные исследования этих областей помогают лучше понимать взаимодействие Земли с космической средой и прогнозировать космическую погоду.
Несмотря на высокий уровень радиации, пояса Ван Аллена не являются непреодолимой преградой для космических полетов. Современные технологии защиты космических аппаратов и правильно рассчитанные траектории позволяют безопасно пересекать эти области.
Открытие бозона Хиггса в 2012 году стало одним из самых значительных достижений современной физики. Эта элементарная частица, предсказанная еще в 1964 году, является ключом к пониманию того, как устроена материя и почему объекты во Вселенной обладают массой. Попробуем разобраться в этом удивительном явлении, не прибегая к сложным формулам и заумным терминам.
В физике долгое время существовал парадокс: почему одни частицы имеют массу, а другие (например, фотоны) нет? Откуда вообще берется масса? Этот вопрос мучил ученых десятилетиями, пока не появилась идея о существовании особого поля, пронизывающего всю Вселенную — поля Хиггса.
Механизм поля Хиггса
Поле Хиггса — это особое квантовое поле, заполняющее все пространство Вселенной. Различные элементарные частицы взаимодействуют с этим полем с разной интенсивностью. Некоторые частицы, такие как фотоны, практически не взаимодействуют с полем Хиггса и потому не имеют массы. Другие частицы активно взаимодействуют с полем, и именно сила этого взаимодействия определяет их массу — чем сильнее взаимодействие, тем больше масса частицы.
Что такое бозон Хиггса?
Бозон Хиггса — это квантовое возбуждение поля Хиггса, элементарная частица, которая является своеобразным проявлением этого поля. При столкновении частиц высоких энергий возникают условия, при которых поле Хиггса может локально передать часть своей энергии, порождая бозон Хиггса.
Эта частица крайне нестабильна и практически мгновенно распадается на другие частицы, что долгое время делало невозможным ее экспериментальное обнаружение.
Значение для современной физики
Без поля Хиггса и его бозона существование материи в известной нам форме было бы невозможно: все частицы двигались бы со скоростью света, не образуя ни атомов, ни молекул. Именно благодаря полю Хиггса во Вселенной существуют звезды, планеты и сама жизнь.
Примечательно, что сами физики не приветствуют популярное название "частица Бога", данное бозону Хиггса журналистами. Они предпочитают называть его просто бозоном Хиггса, в честь одного из ученых, предсказавших его существование — Питера Хиггса (29 мая 1929 года — 8 апреля 2024 года).
Экспериментальное обнаружение
Поиск бозона Хиггса стал одной из самых сложных задач в истории физики. Для этого был построен Большой адронный коллайдер — самый мощный ускоритель частиц в мире. В нем протоны разгоняются почти до скорости света и сталкиваются друг с другом, создавая условия, похожие на те, что были сразу после Большого взрыва. При этих столкновениях высвобождается колоссальная энергия, достаточная для рождения бозона Хиггса.
Бозон Хиггса живет всего лишь одну секстиллионную долю секунды, почти мгновенно распадаясь на другие частицы. Обнаружение этой частицы происходит путем тщательного анализа продуктов распада в детекторах коллайдера — сложнейших устройствах, способных фиксировать мельчайшие следы взаимодействия частиц. Именно таким образом физики получают экспериментальные доказательства существования бозона Хиггса.
Триумф науки
Открытие бозона Хиггса стало триумфом человеческой мысли, технологий и международного сотрудничества. Оно показало, что даже самые смелые теоретические предсказания, основанные на математических расчетах, могут найти подтверждение в реальности при наличии достаточного упорства, технологических возможностей и финансовых ресурсов.
Но тут есть загвоздка: это абсолютная ложь. Эйнштейн не был двоечником. Напротив, он был одним из самых усидчивых, внимательных и умных детей во всей школе.
Откуда же взялся этот устойчивый миф, в который по сей день верят миллионы людей?
Четыре факта, исказивших историю
Молчаливый гений
Маленький Альберт поздно заговорил — до трех лет он молчал, предпочитая наблюдать за миром. Родители Герман и Паулина даже подозревали, что у них растет умственно отсталый наследник.
Но когда мальчик наконец открыл рот, то он сразу стал формулировать целые предложения. Просто до этого его мозг был занят более важными вещами, чем генерация детского лепета.
Путаница с оценками
В швейцарской школе Арау, где учился Эйнштейн, в то время действовала оценочная система, в корне отличавшаяся от той, к которой привыкли мы с вами. Там высшим баллом была единица, а не пятерка.
Поэтому, когда люди слышали, что у Эйнштейна были сплошные "единицы" по математике и физике, они воспринимали его как ни на что неспособного неуча. По факту же это были замечательные оценки — максимально возможные в той системе.
Конфликт с посредственностью
У Эйнштейна были сложные отношения с некоторыми преподавателями, и дело было не в его неуспеваемости. Наоборот — он все схватывал на лету и быстро разбирался в любой теме, но презрительно относился к педагогам, которые допускали ошибки или говорили глупости.
В порыве гнева один из учителей даже сказал, что Альберт "никогда ничего не достигнет". Ирония судьбы в том, что едва ли кто-нибудь вспомнит имя этого преподавателя, а вот Эйнштейн стал символом человеческой гениальности.
Провал... по французскому
Эйнштейн не смог поступить в Федеральную политехническую школу Цюриха с первого раза. Но завалил он не физику или математику — по этим предметам у него были как всегда блестящие результаты.
Проблемы возникли с гуманитарными дисциплинами, особенно с французским языком, который не был для него родным. Будущий ученый просто не желал тратить время на изучение того, что его не увлекало, предпочитая заниматься физикой, с которой уже тогда планировал связать свою жизнь.
Реальный Эйнштейн: гений, а не отстающий
В 12 лет Альберт самостоятельно изучил Евклидову геометрию, которую обычно проходят в старших классах.
В 15 лет будущий лауреат Нобелевской премии уже свободно владел дифференциальным и интегральным исчислением.
"Я никогда не делал ошибок в математике, а дифференциальное и интегральное исчисление освоил к 15 годам", — писал ученый в своем дневнике.
В подростковом возрасте он увлекся философией Канта — произведения, над которыми ломают голову студенты университетов и их седовласые наставники.
Разве это портрет двоечника? Скорее гения, который с детства интеллектуально опережал сверстников на годы (или десятилетия).
Стоит отдать дань уважения студенту медицинского вуза Максу Талмуду, который был наставником юного Эйнштейна, познакомившим его с чудесами науки, не связанными с сухой и скучной зубрежкой, принятой в школе.
Почему миф так живуч?
Люди обожают истории из серии "из грязи да в князи". Многим хочется верить, что великие достижения доступным каждому, даже двоечнику. Легенда про "неудачника Эйнштейна" дает надежду родителям плохо успевающих детей и оправдание тем, кто не желает учиться.
Но не стоит кормить двоечником мифами! Будущее поколение нужно учить тому, что успех требует адского труда и нечеловеческого упорства.
Альберт Эйнштейн — идеальный пример того, как выдающиеся способности, помноженные на страсть к познанию и трудолюбие, привели к революционным открытиям, перевернувшим наши представления об устройстве Вселенной.
Все крупные космические тела во Вселенной, которые мы наблюдаем — от планет до звезд — имеют сферическую форму. И чем массивнее объект, тем более идеальной становится эта сфера. Почему же природа так настойчиво выбирает именно эту форму? Давайте разберемся на примере планеты.
Итак, все дело в гравитации. Когда планета формируется, она начинает притягивать к себе все больше материи — пыль, газ, астероиды. С ростом массы усиливается и гравитационное поле. Сила тяжести всегда направлена к центру тела, стремясь придать ему максимально компактную форму. А самая компактная форма в природе — это сфера.
Почему планета не может быть кубической?
У куба есть углы, которые находятся дальше от центра массы, чем остальные части. Гравитация не позволит этому существовать — она будет "стягивать" углы к центру, пока планета не примет форму шара — самую устойчивую форму для массивных космических объектов.
Кроме того, кубическая форма создала бы огромные перепады давления и температуры. Углы куба испытывали бы колоссальное напряжение, что привело бы к их разрушению. В итоге планета все равно бы "схлопнулась" в шар.
Малые космические тела, такие как кометы, астероиды и небольшие спутники, часто имеют неправильную форму, потому что их масса слишком мала, чтобы гравитация могла "вылепить" из них сферу. Для сравнения: астероид Психея с диаметром около 226 километров имеет неправильную форму, в то время как Земля с диаметром 12 756 километров стремится к идеальной сфере.
Впрочем, даже планеты не являются безупречными шарами. Из-за вращения вокруг своей оси они слегка сплющиваются на полюсах и расширяются на экваторе (звезды, между прочим, тоже). Это называется экваториальным утолщением. Например, полярный радиус Земли на 21,38 километра короче экваториального.
Интересный факт: Мимас, 396-километровый спутник Сатурна, является самым маленьким известным космическим телом, обладающим сферической формой из-за собственной гравитации.
Позитроний — самый легкий "атом" во Вселенной. В отличие от обычных атомов, он состоит не из ядра и электронов, а представляет собой связанную пару электрона и его античастицы — позитрона.
Это невероятно короткоживущая система: просуществовав всего 142 наносекунды, электрон и позитрон аннигилируют, превращаясь во вспышку гамма-излучения. Но за это мгновение позитроний ведет себя как настоящий атом — может поглощать и испускать фотоны, переходить между энергетическими уровнями и даже образовывать "молекулы" с другими атомами.
В 1951 году физик Мартин Дойч впервые экспериментально обнаружил позитроний, изучая излучение радиоактивного изотопа натрия-22. Измеряя спектр гамма-излучения, он заметил характерные линии, которые могли появиться только при аннигиляции связанной пары электрон-позитрон.
Сегодня физики используют позитроний как уникальную лабораторию для изучения квантовой электродинамики и поиска "новой физики" за пределами Стандартной модели.
Меня недавно позвали физиком в школу дополнительного образования. Вечером дети приходят и занимаются физикой полтора часа в классе по 5-12 человек. То же репетиторство, в общем, только групповые занятия.
Вот на n-ное занятие у 9 класса (в группе 10 человек) вижу в списках нового ученика, Антона. Я к нему подошел, познакомился. А по плану у меня было решение задач, поэтому я каждого постепенно вызывал к доске, разбирали задачи. Где-то помогал, где-то намекал, где-то просил 10 секунд подумать. В общем, все стандартно идет, ребята справляются.
Дошла очередь и до Антоши. "Не, я ничего не знаю и решать не буду!" - очень гордо заявил он мне. Секунд через 20 уговоров я все же вытащил его к доске. Задача была наитипичнейшая, остальные ученики даже на доску не смотрят. Антон сам написать ничего не может. Говорю, вот это вот подставь сюда и реши уравнение. Полный ступор. Пока под диктовку все не сказал - Антон так ничего написать и не смог. Ни физическую часть, ни математическую.
Объясняю все подробно еще раз. Спрашиваю - Антон, все понятно? В ответ мне полукрик - "Да здесь вообще никому ничего не понятно! Вот тебе, тебе что-нибудь понятно?!" Это он обращался к девушке за первой партой, она аж испугалась.
Ладно, ученики разные бывают, работать нужно со всеми. Занятие закончилось, в целом всем все понравилось.
На следующее занятие прихожу - Антона нет. Смотрю в ведомость. Там стоит имя этого ученика в таблице, все черкнуто-перечеркнуто и жирно и крупно написано: "ОН ХОДИТЬ НЕ БУДЕТ!" Обычно если родители отказываются, то имя просто аккуратно зачеркивают, а тут прям чувствуется некая остервенелость. Спрашиваю у администратора(именно они с родителями беседуют) причину. ""Ой, Алексей, да нам тут его мама позвонила, очень сильно ругалась. Говорит, она думала, что здесь опыты и ФОКУСЫ показывать будут, а здесь задачи!"
Вот так. И ведь и фокус, действительно, не показали, и даже шарик не дали!
Мораль? От образования до цирка - один шаг. И где-то этот шаг уже сделан.
P.S. Оговорюсь: первое занятие всегда бесплатное, поэтому причина ругани матери мне абсолютно не понятна.
Каждый, кто видел снимки миссий "Аполлон", наверняка обращал внимание на удивительно четкие следы, оставленные астронавтами на лунной поверхности. Но как это возможно, если на земном спутнике нет воды, плотной атмосферы и в целом привычных нам условий?
На Земле самые четкие следы остаются на влажных поверхностях — снегу, грязи или глине. Вода выступает связующим звеном, скрепляя частицы материала и позволяя им сохранять форму. Однако на сухом песке следы быстро исчезают — песчинки слишком крупные, а силы сцепления между ними очень слабые. Земная гравитация заставляет их "перестраиваться", и отпечаток тут же теряет четкость.
Интересно, что добавление воды усиливает сцепление между песчинками благодаря ее полярности. Но другие жидкости, например фреон, наоборот, могут повысить сыпучесть песка.
Лунный реголит: сухой, но "липкий"
Лунная поверхность покрыта слоем мелкой пыли, известной как реголит. По консистенции она напоминает сухой тальк или пудру. Частицы лунной пыли в разы мельче земных песчинок, а гравитация на Луне слабее в шесть раз. Но что же удерживает эти частицы вместе, создавая четкие следы?
Ключевую роль здесь играют электростатические силы. На Луне, где нет атмосферы, частицы пыли интенсивно электризуются под воздействием солнечного ветра и ультрафиолетового излучения. Это создает силы сцепления, которые "склеивают" частицы между собой. Таким образом, следы астронавтов — это результат "перетягивания каната" между лунной гравитацией, которая тянет пыль вниз, и электростатическими силами, которые удерживают приданную ей форму.
Следы на века
Благодаря отсутствию ветра и воды лунные следы могут сохраняться невероятно долго — миллионы или даже миллиарды лет. Однако солнечный ветер — поток заряженных частиц от Солнца — постепенно "выветривает" поверхность Луны, разрушая верхний слой реголита. Тем не менее следы астронавтов исчезнут полностью только в случае столкновения с метеоритом или другого масштабного космического катаклизма.
