Когда вам говорят, что физика точная наука, не верьте. Ни один физический процесс невозможно описать со всеми подробностями. Рассмотрим в качестве примера падение сосульки с крыши. В первом приближении мы скажем, что сосульку можно представить как материальную точку, движущуюся под действием постоянной силы тяжести в безвоздушном пространстве. Такая модель предполагает, что нас интересует не какая-то конкретная сосулька, но общее представление о процессе, справедливое для всех сосулек. Если же по какой-то причине мы хотим сравнить падение каких-то двух сосулек, то нам нужно будет усложнить модель, учесть форму сосулек, трение о воздух, процесс отрыва от крыши. В такой модели ответы будут значительно точнее, но за это придется расплатиться ростом объема вычислений. И каждое последующее уточнение модели будет все сложнее обработать, а соответствующие поправки к ответам будут все меньше их менять. Теоретически в задаче о падении сосульки можно учесть даже влияние спутников Сатурна, но зачем это может понадобиться, мне даже страшно представить. А учесть все влияющие объекты невозможно в принципе.
Можно подойти к вопросу с другой стороны. Если уж учесть все факторы в модели невозможно, то почему бы не поставить серию экспериментов с сосульками, где природа учтет все за нас, и не получить точные ответы на основе этих данных? А потому, что идеальных измерительных приборов не существует, а значит, и абсолютной точности достичь не получится.
Подводя итог, скажу, что развитие физики вполне можно представить как постоянную борьбу за улучшение теоретических инструментов и повышение точности измерительных приборов. И если в развитии теории пока качественных прорывов не видно, то в разработке экспериментального оборудования за последнее десятилетие появились новые и интересные подходы.
Например, в 2013 году был создан микрочип, способный измерять силу Казимира – квантовый эффект, заключающийся во взаимном притяжении проводящих незаряженных тел под действием квантовых флуктуаций в вакууме. Возникновение этого эффекта обусловлено особенностями вакуума, в котором постоянно рождаются и аннигилируют пары из частиц и античастиц. Если же часть пространства ограничить телами, то между ними такие пары начинают рождаться реже, в результате чего образуются силы притяжения. Хорошая аналогия здесь – это два корабля, близко стоящие рядом при сильном волнении. За счет интерференции волн между кораблями волнение пропадает, и волны снаружи начинают их сдвигать.
А совсем недавно ученые из Университета Западной Австралии и Калифорнийского университета в Мерседе представили новый способ измерения сил Казимира, который можно использовать при управлении микрообъектами и в метрологии, науке об измерениях. В основе методики лежат проведенные за несколько последних лет исследования проявлений эффекта Казимира в широком диапазоне температур и расстояний, в том числе при комнатной температуре и размерах существующих на сегодняшний день оптических полостей. В результате из фотонного резонатора и SiN-мембраны получилось создать устройство, уверенно и с хорошей точностью измеряющее силу Казимира при комнатной температуре.
Теперь нам остается надеяться, что на основе этого прототипа удастся создать новое поколение датчиков с улучшенной на несколько порядков чувствительностью к измеряемой механической силе, что откроет новые технологические перспективы. Например, с таким оборудованием можно будет уверенно контролировать поведение каких-нибудь микроскопических роботов, о которых я уже писал.
Мне важно Ваше мнение. Если нравится, ставьте лайк, подписывайтесь.
