gul_kiev | Entries tagged with физика

NASA официально опубликовало отчёт об испытаниях EmDrive:
http://arc.aiaa.org/doi/10.2514/1.B36120
В двух словах: двигатель работает, хотя и нарушает законы физики (в частности, закон сохранения импульса).
То есть, создаёт тягу без рабочего тела, не выбрасывая никуда топливо (в смысле, продукты его сгорания).

Об этом много постов в соцсетях, и есть даже намёки на теоретическое обоснование: вселенная наполнена гравитационными волнами высокой частоты, образовавшимися от схлопывания объектов много меньше, чем чёрные дыры массой в десятки солнц, поэтому мы их не регистрируем, но двигатель может вхоить с ними в резонанс и отталкиваться от них.

Я считаю, что теория относительности (по крайне мере, общая) будет отвергнута. Не просто скорректирована, а полностью заменена другой теорией, как это случилось с теплородом и другими популярными в своё время теориями, подтверждавшимися экспериментально. А вот квантовая механика или, скажем, теория эволюции отвергнута не будет никогда, а будет лишь корректироваться. Поэтому то, что EmDrive нарушает известные на сегодня законы физики, не делает его невозможным - его поведение не противоречит квантовой механике, а лишь теории относительности.

И тем не менее, я считаю всю эту историю с EmDrive фейком. Основных причины две (хотя и связанные).
1. Шум происходит не из научных кругов, а от журналистов и блоггеров, а источником является NASA. А NASA вполне способно на розыгрыши. Если бы действительно был эксперимент, нарушающий современные физические теории, его бы воспроизводили в научных лабораториях, о нём писали бы в научных журналах. Но этого нет, есть только околонаучный шум.
2. Открытия делаются иначе. Никому бы не пришло в голову засунуть микроволновой излучатель в медное ведро со сверхпроводящей пластиной и с большой точностью измерять, не появилась ли от этого тяга, если бы у него не было внятной теории о том, почему эта тяга может появиться. А нам подают информацию именно так: вот такое сделали, померяли и с удивлением обнаружили, что есть тяга. Эксперименты ставятся для проверки теорий, а не просто так. Теория предсказывала эфирный ветер - Майкельсон поставил опыт для его обнаружения (и не обнаружил его). Так же теоретически предсказывали чёрные дыры, бозон Хиггса, гравитационные волны, которые были успешно обнаружены. А вот с этим EmDrive получается, что эксперимент сделали просто так, наобум. Так не бывает, это версия для ненаучной аудитории, чтобы привлечь внимание.

И тут возникает интересное наблюдение.
Многие приверженцы научного подхода верят в EmDrive.
Но чем он отличается, например, от мироточивой иконы?
Воспроизводимость? И там, и там декларируется, но не проверялась.
Фальсифицируемость? И там, и там декларируется.
Противоречит известным законам физики? И в том, и в другом случае.
Отличие только в выборе системы авторитетов, и ни в чём другом.

У меня не получилось бы объяснить якобы атеистам и апологетам "научного мировоззрения", что их мировоззрение настолько же держится на авторитетах, как и у верующих, как это сделало NASA. За это я ему аплодирую. Ну и за чувство юмора тоже.
Программисты со своими пасхалками нервно курят.

Предупреждение: пишу то, над чем размышляю - кому-то это может показаться дилетантством, кому-то, наоборот, слишком сложными построениями.

В стандартной модели квантовой механики, вопреки распространённому мнению, нет случайных процессов, там всё детерминировано. Есть величины, называемые вероятностями, но это не всамделишние вероятности, хотя бы потому что они комплексные. Это некая величина, связанная с частицей, и при взаимодействии частиц эти "вероятности" трансформируются вполне определённым образом без всяких случайностей "может так, а может иначе". Частица (или, точнее, квантовая система) может находиться в суперпозиции состояний, т.е. как бы в нескольких состояниях одновременно, и для каждого из состояний есть своя комплексная "вероятность". Эти состояния эволюционируют, изменяются во времени.

Многие представляют себе квантовую механику и квантовые неопределённости как будто это классические величины, но которые мы по каким-то законам не можем узнать. Что электрон находится либо здесь, либо там, но мы не знаем, где именно, поэтому говорим о вероятности его нахождения в той или иной точке. Так вот - это не так, и тому есть множество экспериментальных подтверждений. Электрон на самом деле одновременно находится и там, и там, и эти вероятности - это не совсем настоящие вероятности. Экспериментально это можно подтвердить, например, двухщелевым эффектом, или множеством других способов.

Именно в этом заключается парадоксальность мысленного эксперимента с кошкой Шрёдингера. Не было бы ничего странного в том, что пока мы не открыли ящик, мы не знаем состояние кошки, и она с вероятностью 50% мертва, и с вероятностью 50% жива. Странно то, что эта кошка в соответствии с квантовой механикой должна быть на самом деле одновременно жива и мертва.
( Read more... )

В физике есть какое-то количество физических постоянных и какое-то количество единиц измерения.
Эти количества неразрывно связаны между собой: мы можем сделать одну из фундаментальных постоянных безразмерной (положить равной единице), тогда у нас и на одну из единиц измерения станет меньше. Например, вместо лошадиной силы или калории появится Джоуль, который уже не самостоятельная единица измерения, а кг·м²/с².
Таким образом всякие многочисленные единицы измерения сводятся к нескольким основным. В принципе, можно было бы и скорость света в вакууме принять за единицу, и измерять время в м^-1. Но это уже было бы слишком неудобно в быту.

Если предположить познаваемость мира, то количество фундаментальных физических постоянных должно соответствовать количеству основных единиц измерения. А остальные физические постоянные, соответственно, уже не фундаментальны, а выводятся из основных, как, например, ускорение свободного падения можно вычислить, зная гравитационную постоянную и параметры земного шара. "Соответствовать" - это значит, либо быть таким же, либо фундаментальных физических постоянных может быть на одну меньше, чем единиц измерения, в зависимости от того, можем ли мы метр взять произвольным, или он определён законами мироздания, т.е. масштабируемы ли физические законы, возможно ли, например, вдвое увеличить метр, соответствующим образом изменив скорость течения времени, массу и т.п., чтобы всё осталось таким же, или нет.

Следующий возникающий вопрос: что значит "остальные физические постоянные можно математически вывести из основных"?
Вот есть два числа: "пи" и "масса электрона". Оба действительные. π - иррационально, трансцендентно; m_e - наверняка сказать трудно, скорее всего, тоже.
Но если в формуле, описывающей мироздание, число π воспринимается нормально, то число m_e - нет, это не математическое описание. Почему, как формализовать отличие между этими числами?
π - это сумма ряда рациональных чисел. Но m_e - это тоже сумма какого-то ряда рациональных чисел, поскольку каждое действительное число является пределом последовательности рациональных чисел.

Можно определить "аналитическое число" или "математически познаваемое число" как число, которое можно записать математической формулой конечного размера (как сумма ряда или предел последовательности) - но какие символы можно использовать в этой формуле? Не получится ли парадокс, как с самым большим числом, которое можно описать фразой из не более двадцати слов? (Фраза "назовём самое большое число, которое можно описать фразой из не более двадцати слов, Q, и возьмём Q плюс один" состоит из менее 20 слов).

Множество "аналитических чисел" счётно, действительных - континуум. Любое число, которое мы можем описать математически - аналитическое. Если бы мы знали устройство мироздания, масса электрона была бы вычислимой, и тоже стала аналитическим числом, как и число "пи". Значит, она и есть аналитическое число, просто у нас пока недостаточно знаний, чтобы найти формулу для его записи. Получается, что мы принципиально не можем привести пример неаналитического числа и оперировать ими, несмотря на то, что их много больше, чем аналитических (аналитических всего лишь столько же, сколько натуральных). Прямо как "тёмная материя", только в математике. :-)

Где-то здесь близко есть парадокс, причём парадокс, затрагивающий основы теории множеств, но у меня не получается его ухватить.

Это я попытался вспомнить и воспроизвести свои размышления 25-летней давности, когда я был школьником