💥 Квантовые миры

Представьте, что вы можете измерить то, что раньше считалось невозможным. Уловить гравитационную волну, слабее шороха атома. Почувствовать магнитное поле нейрона в живом мозге. Или определить местоположение подлодки без единого сигнала. Всё это — не из области магии, а из новой дисциплины, которая стремительно переворачивает науку и технологии: квантовая сенсорика. В классическом мире сенсор — это прибор, который реагирует на внешнее воздействие: температуру, давление, свет, звук. Но даже самые совершенные датчики ограничены — ведь они подчиняются шуму, теплу и неидеальности материи...

Когда мы смотрим на мир вокруг себя, он кажется гладким, непрерывным и предсказуемым. Но заглянем глубже — на уровне атомов и частиц — и картина становится странной, почти фантастической. Здесь действуют законы квантовой физики, которые выглядят так, будто реальность сама по себе подстраивается под наш взгляд. А это уже повод задуматься: а не живём ли мы в симуляции? В центре внимания — квантовое измерение. Возьмём знаменитый эксперимент с двумя щелями: частицы — электроны или фотоны — проходят через две щели и образуют на экране интерференционную картину...

Всё, что мы видим вокруг кажется, состоит из вещества. Мы привыкли думать, что мир материален, а информация - это просто способ описывать его. Но современные физики начинают смотреть на это иначе. Всё больше исследований подталкивают к невероятной мысли: материя - это всего лишь форма информации. Когда-то атом считался неделимым кирпичиком Вселенной. Потом оказалось, что атом состоит из протонов, нейтронов и электронов. Затем физики заглянули глубже - и обнаружили, что даже эти частицы не так уж «вещественны»...

Когда мы думаем о материи, в голову обычно приходят три классические формы: твёрдое, жидкое и газ. Иногда добавляют плазму — разогретую до экстремальных температур ионизированную газообразную форму. Но недавно физики сделали открытие, которое полностью меняет привычные представления: они нашли материал, который не укладывается ни в одну из этих категорий. Представьте себе вещество, которое одновременно обладает свойствами твердого тела и жидкости, но не является ни тем, ни другим. Оно может растекаться, как жидкость, но при этом удерживать форму, как твердое...

Когда мы думаем о времени, оно кажется нам неумолимым: прошлое уходит, будущее наступает, и мы, как стрелка часов, движемся только вперёд. Но в мире квантовой физики привычные законы времени вдруг начинают рассыпаться, и появляется вопрос: а могут ли частицы двигаться назад во времени? На первый взгляд это звучит как научная фантастика, но на самом деле за этим стоит реальная наука и несколько удивительных экспериментов. В классической физике, которую изучают в школе, время строго направлено: один раз случившееся событие невозможно изменить...

В ЦЕРНе произошло одно из самых поразительных открытий последних лет - физики зарегистрировали явление, которое случается лишь один раз на десять миллиардов случаев. Это событие настолько редкое, что в мире физики элементарных частиц его называют почти невозможным. Речь идёт о необычном распаде каона - нестабильной частицы, состоящей из кварков. В ходе эксперимента NA62 учёные наблюдали, как каон превращается в пион и пару нейтрино с антинейтрино. По расчётам Стандартной модели вероятность такого...

Когда мы говорим о происхождении Вселенной, чаще всего на ум приходит одно словосочетание — «Большой взрыв». Эта концепция кажется столь же очевидной, как вращение Земли вокруг Солнца, однако за её кажущейся простотой скрывается множество противоречий, допущений и нерешённых вопросов. Чтобы понять, действительно ли всё началось с космического взрыва, стоит рассмотреть, что на самом деле подразумевает теория Большого взрыва и какие аргументы «за» и «против» её подкрепляют. Итак, под «Большим взрывом»...

Мы привыкли думать о мире как о бесконечной совокупности мельчайших кирпичиков — атомов, электронов, кварков. Кажется, что если разбить вещество на всё более мелкие части, мы в конце концов доберёмся до самой последней, неделимой частицы — той, из которой всё состоит. Но современная физика говорит: это — иллюзия. Представьте себе электрон. В школьных учебниках его часто изображают как крошечный шарик, вращающийся вокруг ядра. Но на самом деле, если спросить у физика: «где именно находится электрон?» — он не сможет ответить...

Попробуйте представить себе мельчайшую единицу информации - не бит, а нечто ещё более фундаментальное. Бит может быть либо 0, либо 1. Он категоричен, как выключатель света: «включено» или «выключено». Но в квантовом мире ничего не бывает таким определённым. Частица может быть одновременно и 0, и 1, пока кто-то не заглянет и не заставит её выбрать. Именно из этого странного свойства родилась новая наука — квантовая теория информации. Квантовая информация — это способ описания и обработки информации с помощью законов квантовой механики...

Вопрос «что было до Большого взрыва?» звучит так, будто мы можем отмотать плёнку Вселенной назад и увидеть момент до начала фильма. Но здесь есть подвох: сама «плёнка» начинается именно с этого события. Большой взрыв в современной космологии — это не взрыв в привычном смысле, а момент, когда пространство, время и энергия возникли и начали расширяться. Поэтому формально спрашивать, что было «до», почти то же самое, что пытаться узнать, что находится выше Северного полюса. И всё же наука не останавливается на этом парадоксе...

Когда мы смотрим в ночное небо, кажется, что оно безгранично. Но в действительности мы видим лишь малую часть космоса - так называемую наблюдаемую Вселенную. А вот её настоящие размеры могут выходить далеко за пределы человеческого воображения. И здесь начинаются теории, от которых по спине бегут мурашки: если они правдивы, то мы живём в гораздо более странном и пугающем мире, чем привыкли думать. Разберём 7 наиболее «страшных» идей о размерах Вселенной. Один из самых простых, но и самых пугающих сценариев: Вселенная никогда не кончается...

Абсолютный ноль - это предельное состояние, к которому физики любят обращаться, когда рассуждают о границах возможного. В школьных учебниках его обычно описывают так: при температуре –273,15 °C (0 Кельвин) движение частиц прекращается, и вещество «замирает». На первый взгляд возникает соблазнительный вывод: если всё остановилось, значит, остановилось и время. Но так ли это? Температура — это мера средней кинетической энергии частиц. Чем выше температура, тем быстрее атомы и молекулы колеблются, двигаются, сталкиваются друг с другом...