Введение 0:00 Обсуждение научных статей о путешествии во времени и квантовой телепортации. Упоминание о тёмной энергии и её влиянии на галактики. Размышления о времени и пространстве внутри чёрной дыры.
Представление гостей 0:52 Ведущий Борис Введенский представляет гостя — астрофизика и космолога Артёма Сташонока.
Скорость света и классическая механика 1:12 Скорость света — максимальная скорость в нашем мире, но в масштабах вселенной она кажется медленной. Исторический экскурс в классическую механику Ньютона и Галилея. Закон сложения скоростей и его применение на практике.
Противоречие между механикой и электродинамикой 3:09 Теория электродинамики Джеймса Максвелла и её противоречие с классической механикой. Проблема изменения уравнений в разных системах отсчёта.
Принцип Галилея и теория относительности 5:00 Принцип Галилея о равномерном движении и его влияние на физические явления. Специальная теория относительности Эйнштейна и её изменения в законах механики.
Ограничения скорости света 6:52 Необходимость бесконечной энергии для разгона частицы до скорости света. Пример с коллайдерами и их ограничениями.
Фотоны и принцип причинности 7:50 Фотоны летят со скоростью света, так как не имеют массы. Нарушение принципа причинности при скоростях выше скорости света.
Реклама Билайн 9:52 Описание технологий умной сети Билайн для улучшения качества связи. Преимущества использования Wi-Fi для мобильных звонков. Призыв к переходу по ссылке для получения дополнительной информации.
Парадоксы машины времени 11:30 Доказательство скорости выше скорости света теоретически позволяет построить машину времени. Парадокс дедушки: убийство дедушки в прошлом приводит к невозможности рождения потомков. Парадокс чертежей машины времени: невозможность возвращения в прошлое из-за отсутствия чертежей.
Квантовая теория и мультиверса Эверетта 13:06 Квантовая теория предполагает существование других миров — мультиверса Эверетта. Возможность путешествия в прошлое другой копии нашего мира.
Бесконечность Вселенной 13:50 Вселенная бесконечна в пространстве, мы видим лишь её часть. Горизонт видимости ограничен 14 миллиардами световых лет. Физическая область Вселенной, которую мы видим, больше из-за расширения Вселенной.
Теория Большого взрыва 15:24 Большой взрыв произошёл во всех точках Вселенной. Расширение Вселенной — это расширение «пузыря», в котором мы живём. Другие «пузыри» могут видеть Большой взрыв в прошлом.
Замкнутая Вселенная 16:56 Если плотность Вселенной больше критической величины, она может быть замкнутой. Замкнутая Вселенная имеет конечный объём, но не имеет краёв. Вопрос о замкнутости Вселенной остаётся нерешённым из-за недостаточной точности наблюдений.
Вулканы и нейросети 19:37 Вулканы на Венере и Камчатке вызывают значительные последствия. Нейросети от Яндекса помогают минимизировать последствия вулканической активности. Сервис определяет момент выброса пепла и его высоту, прогнозирует маршрут рассеивания примесей.
Квантовая телепортация 21:08 Квантовая телепортация — интересное явление в квантовой теории. Законы Галилеевской механики не применимы к микромиру. Квантовые частицы описываются другими законами, отличными от законов классической механики.
Свойства объектов микромира 22:34 Некоторые свойства объектов микромира не существуют до измерения. Пример: скорость электрона в атоме не определена до измерения. Частица может находиться в состоянии суперпозиции, имея несколько значений скорости или энергии.
Интерпретации квантовой теории 24:21 Интерпретация Нильса Бора: свойства возникают «потому что так получается». Многомировая интерпретация Эверетта: измерение переводит наблюдателя в одну из веток мультиверса.
Квантовая запутанность 25:19 Спин частиц можно представить как вращение вокруг своей оси. Можно создать состояние, при котором суммарный спин двух частиц равен нулю. Запутанные частицы ведут себя как один объект, даже если разнесены на большое расстояние.
Парадокс запутанных частиц 27:14 Изменение состояния одной частицы мгновенно влияет на состояние другой. Это выглядит парадоксально с точки зрения классической физики.
Ограничения сверхсветовой передачи информации 28:46 Передача информации через запутанность не может быть сверхсветовой. Необходимо использовать классический канал связи для передачи результатов измерений.
Проблема квантовой телепортации 30:25 Необходимо передать состояние частицы на большое расстояние. Проблема: как создать частицу с неизвестным состоянием? Квантовая физика предлагает способ передачи состояния через запутанность.
Процесс квантовой телепортации 32:17 Создание пары запутанных частиц в суперпозиционном состоянии. Передача одной частицы и измерение другой. Получатель проводит манипуляции, чтобы получить исходное состояние.
Современные достижения 33:15 Передача состояний на расстояние в сотни километров. Использование классического канала связи для передачи результатов измерений.
Квантовая телепортация 34:00 Квантовая телепортация передаёт состояние частицы, а не саму частицу. С точки зрения квантовой физики все частицы одного вида одинаковы. Передача состояния электрона не является клонированием в традиционном смысле.
Ограничения квантовой телепортации 35:44 Исходное состояние частицы разрушается при измерении. Клонирование с сохранением оригинала невозможно. Увеличение числа частиц усложняет поддержание их запутанного состояния.
Проблемы масштабирования квантовой телепортации 36:42 Взаимодействие с окружающей средой нарушает состояние суперпозиции. Макроскопические объекты, такие как человек, не обладают квантовыми свойствами. Передача состояния тысяч миллионов атомов технически невозможна.
Гиперпространство в научной фантастике 38:24 В научной фантастике гиперпространство используется для быстрого перемещения в космосе. Идея гиперпространства связана с космологией и теорией гравитации.
Общая теория относительности 39:14 Общая теория относительности объясняет тяготение через искривление пространства. Тела двигаются по геодезическим линиям в искривлённом пространстве. Пример: Земля движется по орбите вокруг Солнца из-за искривления пространства.
Ускоренное расширение Вселенной 43:38 Вселенная расширяется с ускорением благодаря тёмной энергии. Тёмная энергия обладает отрицательным давлением и антигравитационными свойствами. Тёмная энергия может служить материалом для кротовых нор.
Кротовые норы и червоточины 45:22 Кротовые норы могут соединять удалённые точки пространства. Открытие ускоренного расширения Вселенной возродило интерес к кротовым норам. Создание кротовых нор человеческими силами выглядит фантастически.
Искривление пространства-времени 46:07 Гипотезы о возможности изменения геометрии пространства для ускоренных путешествий. Для искривления пространства-времени требуются большие затраты энергии. Управление процессом искривления пространства остаётся проблемой.
Искусственный интеллект и технологическая сингулярность 47:30 Искусственный интеллект может создавать новые технологии и масштабировать их до огромных размеров. Примеры использования ИИ: сбор метеоритов, создание щитов для отражения солнечных лучей вокруг Марса. Наука и фантастика часто пересекаются.
Путешествия во времени и кротовые норы 48:22 Научные статьи о путешествиях во времени связаны с концепцией кротовых нор. Идея машины времени через кротовую нору: перемещение с большой скоростью позволяет выйти в прошлом. Парадоксы времени, такие как парадокс дедушки, остаются нерешёнными.
Тёмная энергия и тёмная материя 50:07 Тёмная энергия расталкивает материю, а тёмная материя стягивает её. Тёмная материя обнаружена раньше тёмной энергии, её существование подтверждено исследованиями скоплений галактик. Обычная материя составляет лишь 4–5% массы Вселенной, тёмная материя — более 25%, тёмная энергия — более 70%.
Роль тёмной материи в образовании галактик 52:52 Тёмная материя играет ключевую роль в формировании галактик благодаря своей гравитации. Без тёмной материи обычная материя размазалась бы по Вселенной. Гипотезы о природе тёмной материи: частицы аксионы, которые слабо взаимодействуют с другими частицами.
Распространение гравитации 55:44 Информация о гравитационном взаимодействии распространяется со скоростью света. В классической физике гравитация распространяется мгновенно, но в общей теории относительности требуется время для распространения возмущений. Гравитация не укладывается в квантовую теорию поля, её переносчики — гипотетические гравитоны — пока не обнаружены.
Вращение галактик и распространение информации 1:00:12 Галактики вращаются вокруг центра, несмотря на медленное распространение информации. Изменения в центре галактики доходят до периферии за миллионы лет. Периферия галактики реагирует на изменения с запаздыванием.
Путешествие в чёрную дыру 1:01:28 Представьте, что вы летите в чёрную дыру на суперпрочной капсуле. Вид чёрной дыры зависит от её типа: звёздная или галактическая. При пересечении горизонта событий сигналы не смогут достичь внешнего наблюдателя.
Приливные силы 1:02:28 Галактическая чёрная дыра обладает небольшими приливными силами. Приливные силы вызывают растяжение объекта, притягивая его края к центру. В случае звёздной чёрной дыры приливные силы слишком сильны и могут разорвать корабль.
Спагетизация 1:04:16 Термин «спагетизация» описывает вытягивание объекта в форму макаронины из-за сильных приливных сил. Лучше путешествовать к чёрным дырам в центрах галактик, где приливные силы меньше.
Внутри чёрной дыры 1:05:10 Внутри чёрной дыры нет материи, только сильное гравитационное поле. Время и пространство меняются местами, создавая эффект «сигары». Объект неудержимо движется к центру сингулярности.
Чёрные карлики 1:08:47 Чёрные карлики — это остывшие белые карлики, которые перестают светить. Их можно обнаружить по гравитационному воздействию на другие звёзды в двойных системах. Большинство звёзд должны превращаться в чёрные карлики.
Нейтронные звёзды 1:10:08 Нейтронные звёзды — это плотные компактные звёзды размером 10–12 км и массой до двух солнечных масс. Их плотность в центре превышает плотность воды в 10^16 раз. Изучение нейтронных звёзд помогает проверить общую теорию относительности и понять поведение материи при сверхвысоких плотностях.
Пульсары 1:13:50 Нейтронные звёзды наблюдаются как пульсары, излучающие короткопериодическое излучение. Излучение возникает из-за вращения нейтронной звезды и её магнитного поля. Многие пульсары входят в состав двойных систем, что позволяет изучать гравитационные волны и проверять общую теорию относительности.
Сверхновые звёзды 1:15:13 Сверхновые звёзды возникают, когда в массивных звёздах выгорает термоядерное топливо. Взрыв сверхновой звезды наблюдается как яркое событие на небе. Белые карлики в двойных системах могут вызывать взрывы, если их масса достигает полутора солнечных масс.
Сверхновые типа 1А и расширение Вселенной 1:16:24 Сверхновые типа 1А позволили установить, что Вселенная расширяется с ускорением. Наблюдения за сверхновыми подтверждают научные выводы, сделанные в начале обсуждения. Лаборатория занимается математическим моделированием космических процессов.
Моделирование космических процессов 1:17:21 Для моделирования космических процессов требуется большой компьютер с множеством ядер. Несколько десятков ядер достаточно для моделирования процессов в двойных системах звёзд. Эволюцию одной звезды можно моделировать даже на обычном персональном компьютере.
Механизм моделирования 1:18:11 Существуют готовые программы для моделирования ряда процессов. Учёные расставляют звёзды и частицы межзвёздного газа, задавая их плотность. Программы рассчитывают движение объектов на основе занесённых уравнений.
Современные методы моделирования 1:20:04 Раньше численное интегрирование уравнений занимало месяцы, теперь это можно сделать на обычном ноутбуке. Большие суперкомпьютеры позволяют моделировать всю Вселенную.
Проект «Иллюст» 1:20:58 Проект «Иллюст» смоделировал эволюцию Вселенной от возраста 10 миллионов лет до текущего момента. Симуляция проводилась на суперкомпьютерах во Франции и Германии. Результаты симуляции сравнивались с наблюдениями, крупномасштабное распределение материи совпало.
Моделирование звёздных систем 1:23:23 Симуляция «Иллюст» не детализировала отдельные звёздные системы, например, Солнечную систему. Отдельные звёздные системы могут быть промоделированы в более мелком масштабе.
Возможность контакта с другими цивилизациями 1:24:08 При движении со скоростью, близкой к скорости света, время для движущегося объекта замедляется. Это может позволить достичь другой цивилизации за обозримое время по земным меркам. Отсутствие признаков других цивилизаций может указывать на их отсутствие в обозримых пределах.
Шансы на контакт с экзоцивилизациями 1:26:48 Вероятность того, что гипотетические «зелёные человечки» выберут нашу планету, невелика из-за большого количества экзопланет вокруг других звёзд. Обнаружение экзопланет в других галактиках практически невозможно из-за ограничений аппаратуры.
