Привет МИФИстам

Найдены дубликаты

Скриншоты комментов

27.1K постов 24K подписчика

Правила сообщества

В сообществе можно размещать ЛЮБЫЕ скрины коментов с любого сайта!!

ОБЯЗАТЕЛЬНО ПРИКРЕПИТЬ ССЫЛКУ НА КОМЕНТ ЕСЛИ ОН С Пикабу.

1. Если при упоминании автора/сам автор не указывает ссылку на ветку комментариев/пост в течении 24 часов, пост будет вынесен в общую ленту.

2. Если автор систематически нарушает правила ( делает много постов не указывая ссылку, неоднократно не отвечает на упоминания его же в комментариях ) — запрет пользователю на добавление постов в данном сообществе на неделю

В оригинале- да, просто ребята пофантазировали, что бы это могло быть ещё)

Любимый физик Шелдона Купера. Ричард Фейнман и фильм про него

Если вы смотрели «Теорию большого взрыва», то знаете Ричарда Фейнмана. Это тот самый физик, которого Леонард и Шелдон постоянно упоминают.

Помимо науки, Ричард был забавным парнем: играл на барабанах бонго и троллил официанток.

Про него издано две книги: «Вы, конечно, шутите, мистер Фейнман» и «Какое тебе дело до того, что думают другие?», а сам он написал отличный учебник по квантовой электродинамике: «КЭД — странная теория света и вещества».

В 1996 году вышел фильм «Бесконечность». Он рассказывает про первую любовь Ричарда Фейнмана. Девушку звали Арлин и у неё был туберкулёз. Физик знал, что её болезнь неизлечима, но всё равно женился на ней.

Времени у них было мало. Арлин постоянно говорила Ричарду, что нет никакой разницы, кто и что подумает, особенно когда жить осталось не так уж долго.

Снял фильм Мэттью Бродерик и он же сыграл главную роль. Бюджет микроскопический, а сборы ещё меньше. Этот фильм, вообще, мало кто смотрел.

«Не сердись, что не отправил это письмо почтой – просто я не знаю твой нынешний адрес».

Кино лежит бесплатно на YouTube.

Мой сайт про кино и сериалы | Мой телеграм-канал — пост раз в день, новости — раз в неделю.

Простым языком о Теории струн

О Теории струн слышали наверное все. Она активно популяризируется, такой тренд в научном мире. Многие знают о противостоянии Теории струн и Петлевой квантовой гравитации по сериалу “Теория большого взрыва”. Прямо как Vue.js и React в мире IT. Почему Теория Струн так популярна, и как её понять обычному человеку?

Эта статья для обычных людей, кстати, я тоже обычный человек, поэтому отправился на просторы интернета, чтобы сформулировать максимально простое объяснение и поделиться им в этой статье.

Когда не ученый, но пытаешь рассказать о Теории Струн

Сначала давайте определимся, как построены теории в науке. Все они — математическая модель, описывающая мир с некоторой погрешностью. Существует множество теорий. Чтобы хоть что-то понять, нам нужно получить базовое представление и о некоторых других теориях. (Я пытался проще, правда).

1. Общая Теория Относительности (ОТО) — объясняет природу гравитации, хорошо работает на макро-расстояниях (больших расстояниях).

2. Квантовая Теория Поля — не работает на макро-расстояниях, только на микро.

Эти две теории, применяемые на одном расстоянии, конфликтуют друг с другом. Но интуиция подсказывает, что наша реальность не должна быть так устроена. Ведь должна быть теория, работающая одинаково хорошо на всех расстояниях. Конфликт Теории относительности и Теории поля как раз устраняется Теорией струн.

Различные вещества состоят из молекул, которые состоят из атомов, далее субатомы (кварки), а за ними одномерные вибрирующие образования струны. Особенность Теории Струн состоит в том, что в ней кирпичиками выступают не частицы, а ультрамикроскопические квантовые струны, которые совершают колебания. Струна с более высокой частотой колебания, проявляется, как частица с большей массой. Здесь важно понимать, что струна не представляет собой никакую материю, а по сути является энергией, и поэтому Теория струн как бы намекает, что всё, что существует, состоит из энергии.

Представим огонь. Когда вы на него смотрите, кажется, что он материален, вроде бы как объект, который можно потрогать, но на деле — просто энергия, которую нельзя потрогать. Только в отличие от огня, через струну или струны нельзя пропустить руку, так как колеблющаяся струна — это как бы возбужденное состояние пространства, которое становится осязаемым.

В настоящее время нам известно четыре измерения: длина, ширина, высота и время. По математическим подсчетам теории струн получается, что на самом деле измерений больше. Одна из причин, почему мы не можем наблюдать остальные измерения — локализация — состоит в том, что дополнительные измерения не столь малы, однако в силу ряда причин все частицы нашего мира локализованы на четырёхмерном листе в многомерной вселенной (мультивселенной) и не могут его покинуть. Этот четырёхмерный лист (брана) и есть наблюдаемая часть мультивселенной. Поскольку мы, как и вся наша техника, состоим из обычных частиц, то мы в принципе неспособны взглянуть вовне.

Вселенная может содержать множество бран, взаимодействующих только за счет сил тяготения или не взаимодействующих вообще. Такие конструкции называют мультивселенными.

Единственная возможность обнаружить присутствие дополнительных измерений — гравитация. Гравитация, будучи результатом искривления пространства-времени, не локализована на бране, и потому гравитоны и микроскопические чёрные дыры могут выходить вовне. В наблюдаемом мире такой процесс будет выглядеть как внезапное исчезновение энергии и импульса, уносимых этими объектами.

И тут, как часто бывает в физике, возникает стандартная проблема: Теория струн нуждается в экспериментальной проверке, однако ни один из вариантов теории не даёт однозначных предсказаний, которые можно было бы проверить в эксперименте. Таким образом, Теория струн находится в «зачаточной стадии»: она обладает множеством привлекательных математических особенностей и может стать чрезвычайно важной в понимании устройства Вселенной, но требуется дальнейшая разработка для того, чтобы принять её или отвергнуть. Поскольку Теорию струн, скорее всего, нельзя будет проверить в обозримом будущем в силу технологических ограничений, некоторые учёные сомневаются, заслуживает ли данная теория статуса научной, поскольку, по их мнению, она не соответствует критерию Поппера (нефальсифицируема).

В физике существует множество крутых теорий, но они не объясняют все, поэтому появилась теория струн, которая должна объяснить все. Ну, хотелось бы…

Физических опытов тред

Походная фляга или Закон Кирхгофа

Поплавок Ван дер Менсбрюгге

Найдены возможные дубликаты

Буквально вчера наткнулась на серию этих видео из МИФИ и сидела залипала. Понравился лектор, не знала, что его нет в живых. 🙁 Светлая память человеку.

покрашу радиаторы процессора и видеокарты в черный цвет.

Из-за краски теплообмен только ухудшится, радиаторы нужно химически чернить чтобы добиться нужного эффекта.

«В этой бутыли налито небольшое количество смеси воды со спиртом»

То есть там была водка?

кто о чем, а вшивый — о бане

Светлая память Гервидсу Валериану Ивановичу!

Прочитал пост «немного физики»

В похожих постах появился этот

Пролистал быстро, не включая видео

Дай, думаю сохраню — потом посмотрю

Он уже в сохраненном

Пора начинать смотреть сохраненное.

Успел посмотреть только первый ролик.

Еще со школы помню, что черная поверхность излучает больше, и меня всегда мучал вопрос: почему батареи отопления не красят в черный цвет? отбросим эстетитку, есть помещения где эстетика не важна.

Т.е. если хромированные полотенцесушители покрасить черной краской греть они будут эффективнее? вроде очевидно.

Хотя вспоминая радиаторы старых советских машин припоминаю, что они как раз и были покрашены в черный цвет, на газ-69 например или уазике, да и прочих.

Т.е. если хромированные полотенцесушители покрасить черной краской греть они будут эффективнее?

Будут. Но если вы под полотенцесушителем подразумеваете S-образную трубу (с перемычками) — то эффект будет незначителен из-за того, что площадь поверхности такого полотенцесушителя невелика в сравнении с площадью поверхности батареи. У полотенцесушителя преобладает конвективная составляющая теплообмена.

Может быть это потому что требуется отдавать энергию медленно? Не знаю.

Потому что разница там будет измерятся тысячными долями процента и конвективная составляющая теплообмена всегда будет ключевой(очень очень ключевой).

Да и количество теплоты которое будет уходить с излучением сильно зависит от температуры и чтобы получить хоть немного значительное число температура батарей должна быть на порядок больше.

Почему все радиаторы до сих пор не черные?

Очевидно потому, что вклад конвекции значительно выше, чем излучения.

Т.Е. те, которые плохо обдуваются в силу каких либо причин — имеет смысл красить в черный.

Всегда полагал, что из эстетических соображений.
да и не излучением единым тепло передается.

Из двача вылупился, штоле? Тут посты, а не треды.

Познавательно. Хорошо, что ютуб позволяет скорость воспроизведения увеличивать. На 1.5х лектор начинает говорить с нормальной скоростью)

За слово «тред» тебе минус

Ответ на пост «Записки машиниста электропоезда-39. Кто прав?»

Помнится, лет несколько назад знакомый хотел подвести электричество к дачному домику. На столбе за забором электричество есть, поэтому делов — прокинуть два провода, и через гусак завести в дом. Гусак (картинка взята с сайта исключительно в научно-образровательных, некоммерческих целях) — это такая изогнутая железная труба, которая, во первых — исключает попадание воды в дом, а во вторых — позволяет пожаробезопасно провести провода через стену дома.
Лезть на столб — прерогатива электрика, поэтому пошел он в правление, где дачный электрик (и прочие уважаемые люди) и отдыхает. Ну а дальнейший разговор просто поразил его в самую печень .
Электрик категорически отказался проводить электричество в дом через гусак, поскольку: «электрический ток течет по проводам как жидкость, а вы тут такую петлю делаете — он туда не потечет!» Аргументы про электроны, проводимость и даже «сообщающиеся сосуды» его мало убедили .
Пришлось звать электрика со стороны, не такого образованного )

Закон Ома для чайников

Поверхностное натяжение

Представьте себе молекулы жидкости. Они довольно плотно расположены друг к другу и немного притягиваются. Те молекулы, которые находятся в толще жидкости, притягиваются и вверх, и вниз, и в стороны, поэтому все силы, действующие на них, скомпенсированы, уравновешены, и эти молекулы чувствуют себя свободно, могут передвигаться куда хотят. Но молекулы на поверхности притягиваются только внутрь, для них силы притяжения не скомпенсированы, и чтобы их не затягивало внутрь, они становятся чуть ближе друг к другу, от этого силы притяжения между ними увеличиваются, и это компенсирует затягивающую внутрь силу, следовательно на поверхности возникает тонкая пленка, в которой молекулы сильнее притягиваются друг к другу.

Пример поверхностного натяжения

Тор на полставки

Термодинамическое обоснование кошки

ATTENTION! Пост написан в духе «я и моя сраная кошка» и содержит критическое число фотографий одной и той же животины!

Вот представь, друг, что есть у тебя котик.

Обычный котик, шерстяной, ласковый, ленивый. Но что он такое на самом деле?

Много раз мы замечали, что котики очень любят коробки, тазики, ямки и другие ограниченные пространства, а если таковых нет и с боков котик ничем не ограничен, то он начинает течь:

/Кошка заполняет расщелину рельефа/ /Разлитая кошка стекает с подоконника/

Вроде бы очевидно, что котик это жидкость! Однако, мы также много раз замечали, что с появлением котика в квартире он стремится занять весь доступный объем, а ведь так ведут себя газы:

/Следовые количества кошки в различных точках объема комнаты/

Замечая, что при всем при этом котик теплый, мы можем сделать предположение: котик кипит! И будем неправы. Ведь мы можем взять котика на руки и он не разлетится на много маленьких котят, а значит он твердый.

Быть твердым, жидким и газообразным что угодно на свете может быть только в одной ситуации: при нахождении в тройной точке! Давайте посмотрим, как это выглядит:

/Диаграмма состояния кошки/

График наглядно демонстрирует, что при нахождении в этом месте котик находится под давлением, ведь состояние такое очень нестабильно. Но кто вообще может надавить на котика? Это же грешно, честное слово.

Взглянем снова на живот животины: он круглый, упругий и пушистый, но третье неважно.

При этом, мы знаем, что живот котика меняется в размерах в зависимости от количества потребленного корма — вуаля! Давление действует на котика не извне, а изнутри! Котик замкнут сам в себе (подтверждено наблюдениями), котик наполнен кормом и оттого создавшееся давление разогревает его и удерживает в уникальном термодинамическом состоянии.

З.Ы. А ещё котики, в отличие от нас, умеют производить витамин С и богаты им. Но кому вообще придет в голову кушать котиков?

З.З.Ы. /гетерогенная смесь двух кошек, черная и трехцветная фазы разделены/

З.З.З.Ы. Кошки девушки, бред мой, снимал на респиратор.

Заклинание » Физикум охрененус »

Оргстекло, линейный ускоритель и немножко электричества

Плазменная пушка

Это действующая модель плазменной пушки. Построена для демонстрации физического явления.

Забавная физика, химия. Ч.2

1.
Ракетное топливо из строительной пены.

Твердое ракетное топливо содержит окислитель и топливо, которые тонко перемешиваются и прессуются в форму. В этом случае используют перхлорат аммония, порошок магния и обычную строительную пену. Имеющиеся в продаже твердотопливные ракеты также содержат перхлорат аммония, но в качестве топлива используют алюминий. Криогенные топлива имеют гораздо более высокое соотношение массы/энергии, чем твердые смеси. Однако, перхлорат аммония/топливные композиты имеют высокую надежность, благодаря своей простой конструкции.

2.
Иллюзия
Изначально совсем не ясно, как же шарики взбираются вверх по наклонной горке.

3.
Газ Радон 220 впрыснут в туманную камеру

Следы в форме буквы V появляются благодаря двум альфа частицам (ядер гелия-4), которые выделяются, когда радон распадается на полоний, а затем свинец.

4.
Опасный нитрид трииода

Нитрид трииода выглядит как комок грязи, но внешность обманчива: этот материал настолько нестабилен, что легкого касания достаточно, чтобы произошел взрыв.

5.
Огненое торнадо самостоятельно

Не угадал

Вас никогда не смущало, что направление тока от плюса к минусу, а электроны, носители электрического заряда, движутся от минуса к плюсу?

Отдаёт какой-то непродуманностью, но, возможно, имеет какой-то сакральный смысл?
Нарисовал схему для наглядности

Меня вот смущало и вышел в интернет с этим вопросом, и вот что нам говорит википедия на этот счёт

Исторически принято, что направление тока совпадает с направлением движения положительных зарядов в проводнике. При этом, если единственными носителями тока являются отрицательно заряженные частицы (например, электроны в металле), то направление тока противоположно направлению движения заряженных частиц.

Так, так, так, «исторически принято», чтобы это значило? На той же вики находим:

В 1729 году Шарль Дюфе установил, что существует два рода зарядов. Один образуется при трении стекла о шёлк, а другой — смолы о шерсть. Поэтому Дюфе назвал заряды «стеклянным» и «смоляным» соответственно. Понятие о положительном и отрицательном заряде ввёл Бенджамин Франклин.

Да, тот самый Франклин со 100$ банкноты. Открываем вики про него, читаем и.. всё что есть на тему заряда:

Ввёл общепринятое теперь обозначение электрически заряженных состояний «+» и «−»;

Ну что ж, мимо. Но, мы знаем что Франклин, и знаем, заряды. Я снова вышел в интернет со своими вопросами и нашёл замечательное:

Бенжамин Франклин выдвинул гипотезу, что существует единый электрический флюид и что вид электрического заряда зависит от содержания этого флюида. Если содержание электрического флюида превышает некоторую норму, вещество несёт заряд одного вида, если же этого флюида содержится меньше нормы, вещество несёт заряд другого вида.

Франклин считал, что стекло содержит электрического флюида больше нормы и поэтому несёт положительный заряд. Смола же, по его мнению, несёт отрицательный заряд. Термины, предложенные Франклином, используются до сих пор, хотя в них вкладываются иной смысл, так как в настоящее время представления о причинах происхождения тока противоположны тем, которые приняты во времена Франклина.

В итоге, Франклин абсолютно точно описал механизм возникновения положительного и отрицательного заряда и, вероятно, наобум, выбрал, какой из зарядов будет положительным, а какой отрицательным. Позже, не менее логично, решили, что ток направлен от избытка флюда (заряда) к тому месту, где его не хватает, т.е. от плюса к минусу. А ещё позже, получили забавную ситуацию, когда носитель электрического заряда движется в противоположно к направлению тока. Но ничего исправлять не стали.

В итоге: направление тока и движения электронов противоположно, потому что Франклин не угадал.

Забавная физика-химия. ч.4

1.
Закон сохранения углового момента в действии.

2.
Это похоже на лед, но это течет вода. Это довольно редкое состояние жидкости, называемое устойчивым ламинарным потоком, и это не оптический эффект.

Ламинарное течение — течение, при котором жидкость перемещается слоями без перемешивания и пульсаций (то есть без беспорядочных быстрых изменений скорости и давления).

3.
Натрий и ртуть.

5.
Вата и гептаоксид димарганца — сильнейший окислитель.

Забавная физика. ч.3

1.
Реакция перекиси водорода на кровь.

2.
Уксус + сода + ацетат натрия на кончике пальца = горячий лёд.

3.
В расплавленное стекло добавили небольшое количество диуранат натрия
Вещество позволяет светиться стеклу под УФ-лучами.

4.
Обычно внутри колбы лампы условия близки к вакууму, либо лампа наполнена газом, который не имеет свойств сильно расширяться при нагреве. Но, как только туда попадает воздух, при очередном включении он моментально нагревается и, расширяясь, разрывает колбу изнутри.

5.
Гидроксид натрия растворяет банку, которая сделана из алюминия, и остается лишь прозрачный пластиковый слой.

Немного физики

Сера гексафторид гораздо плотнее, чем воздух

Гексафторид серы (также элегаз или шестифтористая сера, SF6) — неорганическое вещество, при нормальных условиях тяжёлый газ, в 5 раз тяжелее воздуха.

Из грузовика движущегося со скоростью 80км/час, в обратную сторону движения выстреливают мяч со скоростью 80км/час.

Горящая бумага нагревает молекулы воздуха в бутылке, от чего они приходят в движение, начинают отталкиваться друг от друга. Часть воздуха выходит наружу через щели между яйцом и горлышком бутылки. Когда пламя гаснет, молекулы воздуха охлаждаются и начинают притягиваться друг к другу.

Воздух снаружи бутылки устремляется внутрь нее, однако путь ему преграждает яйцо. Давление молекул воздуха снаружи бутылки настолько велико, что они буквально вталкивают яйцо внутрь сосуда.

С помощью акриловой призмы и ускорителя «ловим» электроны.
Они легко проникают вглубь акрила и быстро замедляется, сталкиваясь с молекулами пластика.

Если пост зайдет, буду ещё выкладывать

Когда вокруг магия

Время, термодинамика и мозг Больцмана

Время – концепция, с которой мы все знакомимся, наверное, ещё до того, как научимся ползать, если не раньше. Однако, если попытаться дать определение понятию «время», мы столкнёмся с некоторыми трудностями. Это настолько фундаментальное понятие, что дать определение ему очень сложно. Обратимся к учёным. И так, время это:

– то, что измеряют часы (Альберт Эйнштейн, физик).

– то, что препятствует событиям происходить одновременно (Джон Уилер, физик)

– линейный континуум мгновений (Адольф Грюнбаум, философ)

– определённый период, в течение которого что-то происходит (медицинский справочник)

– континуум, лишённый пространственных измерений (Британская энциклопедия)

– форма протекания физических и психических процессов, условие возможности изменения (Википедия)

Время не является чем-то, что можно увидеть или потрогать. Время – не просто измерение, характеристика или концепция, у времени, если подумать, есть множество аспектов, разных для разных людей. Единой и общепризнанной теории времени в настоящее время не существует. Физика рассматривает время как априорную характеристику мира, которая ничем не определяется.

Объекты и материя, с которой мы взаимодействуем в повседневной жизни, совершенно определённо не проявляют симметрию во времени (протекающие процессы имеют естественный временной порядок, и мы можем чётко проследить направление времени). Мы прекрасно можем интуитивно определить, в каком порядке были сделаны снимки этого яйца:

Но объекты на микроскопическом уровне почти всегда обладают такой симметричностью. Проще говоря, если бы нам довелось смотреть видеозапись макро-процесса (разбивающийся стакан, к примеру) в обратном направлении, мы смогли бы в большинстве случаев распознать, что смотрим запись «задом-наперёд», однако, в микро-мире (взаимодействие молекул, атомов, элементарных частиц), однозначно сказать, в каком направлении протекает процесс на записи мы не сможем. В какой-то степени аналогией может служить запись упругого столкновения двух бильярдных шаров, отскакивающих после удара друг от друга.

Почти все фундаментальные физические законы, по которым развивается наша вселенная, не требуют указания направления времени. Они полностью симметричны относительно времени (это называется T-симметрия). Есть лишь одно исключение – второе начало термодинамики.

Мы говорим о времени, при чём здесь термодинамика?

В 1824 году французкий офицер Сади Карно опубликовал свою первую и единственную книгу под названием «Размышления о движущей силе огня и о машинах, способных развивать эту силу». Это был, в сущности, анализ существовавших в то время паровых машин, КПД которых в то время не превышал 2%, а так же рассматривалась модель идеальной тепловой машины. В процессе своих умозаключений, Карно пришёл к выводу, что какое бы вещество ни использовалось в паровой машине в качестве рабочего тела, её КПД будет зависеть исключительно от разницы температур, в пределах которой работает машина.

Позднее, Немец Рудольф Клаузиус в 1850 году сделал дополнительное эмпирическое наблюдение: «Теплота не может переходить самопроизвольно от более холодного тела к более тёплому». Собственно, следствием этого наблюдения и является второе начало термодинамики. Ведь температура – это мера кинетической энергии молекул вещества, чем быстрее они движутся, тем более высоким будут показания термометра. Для наглядности возьмём бильярд, но допустим, что трение шаров о поверхность стола нулевое, а столкновения шаров – абсолютно упругие. Если на таком бильярде разбить пирамиду, то один быстрый биток передаст так или иначе свою энергию остальным шарам и они будут продолжать столкновения друг с другом и стенками до тех пор, пока скорости (импульсы) всех шаров не станут одинаковыми относительно друг друга.

И даже на уровне интуиции понятно, что в силу закона сохранения импульса, скорость ни у одного из шаров не может быть больше первоначальной скорости битка.

Если бы шары были молекулами идеального газа, то мы бы сказали, что система достигла термодинамического равновесия – то есть внутри этой системы невозможно дальнейшая передача энергии (при любом соударении, импульсы шаров не изменятся), соответственно, никакой работы эта система производить не может.

Чтобы иметь возможность количественно охарактеризовать степень близости системы к подобному состоянию, Клаузиус ввёл понятие «Энтропия», как меру количества микросостояний, в которые может перейти система. Если определённое состояние А системы может быть достигнуто большим числом способов, чем другое состояние Б, то и вероятность перехода системы в состояние А больше, чем вероятность перехода в состояние Б.

Чтобы было проще, давайте посмотрим на пару игральных костей. Данная система может иметь 11 различных макросостояний (сумма чисел на гранях от 2 до 12) и 36 микросостояний (индивидуальные значения каждой грани – 6 * 6). Есть лишь одно микросостояние, когда на костях выпадет 2, и 6 различных микросостояний, когда на костях выпадет 7. Соответственно, вероятность выпадения семёрки гораздо выше:

Чем больше микросостояний (комбинаций возможных значений) у заданного макросостояния, тем выше энтропия, и наоборот. Если мы постоянно бросаем кубики, то система с большей вероятностью будет переходит в состояние с максимально возможной энтропией. Если же вместо 2 кубиков мы возьмём триллионы молекул газа, то вероятность перехода этой системы к хоть сколько-нибудь упорядоченному состоянию будет стремиться к нулю (однако, никогда не будет нулевой – это важно, но об этом чуть позже!)

При попытке сравнить энтропию с мерой беспорядка можно попасть во множество не совсем очевидных ловушек, так как следует осторожно подходить к определению беспорядка и всегда помнить, что энтропия измеряет не беспорядок, а количество микросостояний. Возьмём два стакана – один наполнен осколками льда, второй – просто водой.

Количество молекул воды в обоих стаканах примерно одинаковое, но беспорядочно-смешанные осколки льда кажутся нам более беспорядочными, чем ровный слой воды во втором стакане, однако, лёд накладывает ограничение на количество способов распределения молекул в стакане, а в воде таких ограничений нет, соответственно, энтропия больше у воды, чем у льда.

Наконец, в 1872 году австрийский физик Людвиг Больцман вывел и доказал свою знаменитую H-Теорему: «При временной эволюции к равновесному состоянию, энтропия внешне замкнутой системы возрастает и остаётся неизменной при достижении равновесного состояния».

Вернёмся ко времени. Время, как нам кажется, имеет направление. Мы живём в настоящем, наше прошлое находится позади нас, оно «фиксировано» и неизменно, доступно нашей памяти или письменным документам. Перед нами – будущее, которое мы можем предсказывать с переменным успехом, основываясь на нашем опыте и наблюдениях, но без всяких гарантий.

Большинство событий, свидетелями которых мы становимся, необратимы. Можно смешать сметану и борщ, но нет никакой возможности снова разделить их. Можно разбить вазу, но обратить процесс так, чтобы она снова стала целой – невозможно. Время кажется ассиметричным, и именно это наблюдение послужило отправным пунктом для концепции «стрелы времени», того, что даёт нам впечатление продвижения вперёд во времени мгновение за мгновением.

Идею стрелы времени рассмотрел и разработал британский астроном Сэр Артур Эддингтон в 1927 году. Интересовало его то, что та же самая «стрела времени» должна быть применима и к любой внеземной цивилизации на другом конце вселенной, поэтому восприятие направленности времени не имеет ничего общего с нашей физиологией или психологией.

Однако те, кто знаком с основными положениями теории относительности, знают, что реальность нашей вселенной может быть описана 4-мерным пространством-временем, и время на самом деле никуда не «течёт», оно просто «есть». Таким образом, восприятие стрелы времени в нашей повседневной жизни является не более чем иллюзией нашего сознания. По всей видимости, именно так наш мозг воспринимает нарушение Т-симметрии в макромире.

Во всех макро-процессах существует выделенное направление, в котором процессы идут сами собой от более упорядоченного состояния к менее упорядоченному. Чем больше порядок системы, тем сложнее восстановить его из беспорядка (тем больше требуется энергии).

У кого-то может возникнуть возражение – ведь, совершая работу по упорядочиванию какой-либо структуры, я тем самым уменьшаю энтропию. Данное возражение обычно возникает у тех, кто не делает разницы между открытой и закрытой системой. Открытая система свободно обменивается энергией с окружающей средой, что позволяет локально уменьшить энтропию за счёт ещё большего увеличения её во внешней среде (помните, что КПД больше 100% невозможен). По этой причине, например, вода может замерзать, образовывая сложные, упорядоченные кристаллы с более низкой энтропией. Но это происходит потому, что тепловая энергия передаётся окружающему воздуху, увеличивая его энтропию. Увеличение энтропии воздуха будет всегда больше, чем уменьшение энтропии воды.

Из второго начала термодинамики следует и неутешительный прогноз для всего, из чего состоит наша Вселенная. Если она является закрытой системой, то рано или поздно её ждёт состояние максимальной энтропии – полного термодинамического равновесия, в условиях которого уже не сможет протекать никакой процесс обмена энергией – тепловая смерть.

Хаос и флуктуации

Очень часто можно слышать термин «Второй закон термодинамики». Лично мне больше нравится термин «второе начало», так как, строго говоря, никакой это не закон, а всего лишь статистическое наблюдение, не более того. С вероятностной точки зрения даже самое маловероятное событие вполне возможно, а если при этом мы будем наблюдать систему неограниченно-долгое время, то любая вероятность, даже самая мизерная, будет стремиться к единице.

Статистический характер второго закона термодинамики указывает на то, что увеличение энтропии отражает наиболее вероятный путь изменений. Согласно формулировке самого Больцмана, «никакое неоднородное распределение, сколь бы маловероятно оно ни было, не является строго невозможным».

Для реальных систем, состоящих из большого числа частиц, очень высокая вероятность направления протекания какого-либо процесса практически означает его достоверность.

Однако и в таких системах всегда наблюдается в отдельных участках некоторые небольшие отклонения свойств от средних значений – колебания концентрации в растворах, плотности, давления, температуры и т.д. Такие случайные отклонения называются флуктуациями.

Наблюдаемая необратимость процессов в природе связана со стремлением систем к переходу в наиболее вероятное состояние, однако, в принципе, пусть с исчезающе малой долей вероятности, энтропия системы может и уменьшиться, а это значит, что ваза теоретически может спонтанно собраться в единое целое из осколков, а сметана с борщом случайно разделятся на два слоя. Если бы мы стали свидетелем подобного, то, скорее всего, мы бы это восприняли как движение во времени вспять, назад в прошлое.

Начало начал, происхождение вселенной

Зная всё это, невольно задаёшься вопросом, а каким образом наблюдаемая нами Вселенная «всего» каких-то 13,5 млрд. лет назад представляла собой систему с крайне низкой энтропией (состояние большого взрыва, когда вся она умещалась в одной бесконечно малой точке с бесконечно большой плотностью). Что это, тоже флуктуация?

В спорах вокруг попыток объяснить происхождение Вселенной было сломано немало копий. Здесь особенно сильно проявляют себя креационисты, заявляющие, что, коль скоро вероятность подобной флуктуации не просто низка, а настолько стремится к нулю, что человеческому воображению не за что зацепиться, чтобы сравнить эту исчезающе-малую вероятность хоть с чем-либо, то вполне логично напрашивается вывод о том, что наша вселенная была создана вследствие вмешательства какого-то внешнего агента (или, как они говорят «Создателя»).

Впрочем, есть среди креационистов и подвид, получающий меньше насмешек в свой адрес, однако, их позиция выглядит, в целом, нисколько не лучше, но и не хуже позиций классических креационистов. По их мнению, мы живём в некоей компьютерной симуляции (думаю, многие смотрели «Матрицу»). С моей точки зрения, автор данной симуляции является для нашей вселенной богом-творцом в понимании почти всех классических религий.

Есть, однако, и альтернативные теории. Например, теория о мультивселенной. гипотетическое множество всех возможных реально существующих параллельных вселенных (включая ту, в которой мы находимся). Популярной данная теория стала благодаря американскому физику Хью Эверетту, который сделал попытку интерпретировать квантовую механику наличием бесконечного множества различных параллельных миров.

Строго говоря, время – метрика лишь нашей вселенной, её пространства-времени. Мы не знаем ничего о том, что находится за её пределами. Космолог Макс Тегмарк высказал предположение, что любому математически непротиворечивому набору физических законов соответствует независимая, но реально существующая вселенная. Это предположение, хотя и не поддаётся экспериментальной проверке, привлекательно тем, что снимает вопрос, почему наблюдаемые физические законы и значения фундаментальных физических постоянных именно такие (см. тонкая настройка Вселенной).

Если предположить, что в мультивселенной, которая может существовать вне времени, происходит неограниченное количество флуктуаций, каждая из которых порождает собственную вселенную, то нет ничего странного в том, что рано или поздно кубики выпали так, что создалась именно наша вселенная, именно с такими физическими законами, где именно так эволюционирует материя.

Российский астрофизик Николая Кардашёв (автор «Шкалы Кардашёва») предполагает, что, если гипотеза Мультивселенной верна, то наиболее развитые цивилизации покинули нашу Вселенную и переселились в другие, более подходящие для них.

Есть и другая возможность объяснения, довольно жуткая. Задумайтесь вот о чём, если мы допускаем, что рождение нашей вселенной – гигантская флуктуация (мой поклон братьям Стругацким), то образование одной только Солнечной системы при флуктуации вероятнее, чем образование целой Вселенной. А образование одного человека-наблюдателя вероятнее, чем образование целой Солнечной системы. А ещё вероятнее образование одного только мозга, чем целого человека. И в принципе, всё, что вы воспринимаете как объективную реальность, вся ваша память, чувства, планы, переживания, ваши представления об окружающем мире могут быть всего лишь плодом вашей же фантазии, а в действительности вы – лишь случайно сформировавшийся мозг.

Вообще, в попытках объяснить природу возникновения вселенной, мы не можем выйти за классические критерии научного метода, а именно – фальсифицируемости той или иной теории. Поскольку нет способов опровергнуть ни одну из этих теорий, все они, строго говоря, не научны. А уж во что верить – выбирайте сами.